汽車零件加工
在設計機床、切削刀具（jù）和夾具的過程（chéng）中，高效地銑（xǐ）削微型模型和微型零（líng）件的（de）各個部位時所麵臨的應戰，令人害怕。為一把刀具找（zhǎo）到最佳的刀（dāo）具途徑，能夠說也同樣令人感到艱難（nán），由於機床操作者或許基本看不（bú）到或聽不到它在停止切（qiē）削。與普通的銑削操作不同，操作者沒（méi）方法說出（chū）在切削中刀具的表現如何（hé），以便（biàn）做出所需的改動（dòng），把這道工序最佳化。此外，可能合（hé）適於 “ 典型 ” 銑削工件刀具途徑戰略，並不能（néng）總是能夠精致地、按比例減少以便（biàn）用於微量銑削。
另外（wài），醫（yī）療、電子和（hé）光學零件的小零件加（jiā）工有更高的請求。鑒於這個趨向，位於德國 Aachen 市的 Frauhofer 消（xiāo）費技術研討所 (IPT) 最近（jìn）發起了一個微量銑削研討項目，與機床設備製造（zào）商和（hé）模具製造商結合，目（mù）的是開發出高效微型模具製造的戰略和加工辦法。在開發微量銑削 NC 軟件方麵，他們已能高（gāo）效地計（jì）算（suàn）出公差為（wéi） 0.1 微米的刀具運動。位於美（měi）國密執安州 Novi 市的 Cimatron 公司是一家軟件公司，它也參與了 IPT 項目。參（cān）與的結果是經過（guò）參加微量銑削工作的（de）各種功用，進步了 Cimatron E NC 軟件的性能。
Uri Shakked 是 Cimatron 的一位產（chǎn）品經理，擅善於微量銑削。他提供了生成微量銑（xǐ）削刀具途徑時所要思索的以下 5 個問題：
1) 開（kāi）發合適於微量銑削的加工戰略。高（gāo）速加工與微量（liàng）銑（xǐ）削之（zhī）間的確（què）存在類似之處，例如防止鋒利的刀具運動。當趨近角落時（shí），刀具的途徑應該是圓形的，圓度的大小取決於機床（chuáng）和（hé）進給率。當停止微量銑削時，在低於某一個值的（de）狀況下，弄成圓形實踐上沒有用。例如， 0.2 毫米的圓角就太大了，由於典型微量加工（gōng）的跨度都（dōu）特（tè）別小（接近 0.01 毫（háo）米）。在這個例子中，圓度值是（shì）跨距值的 20 倍，這意味著繼續的工序之間會產生（shēng）寬溝，構成明顯的凹凸紋（wén）路（lù）和很差的外（wài）表質量。
Cimatron 開發的零重迭旋輪線法提供了（le）肅清這（zhè）種切紋的（de）辦法。該辦法（fǎ）用旋輪線的方（fāng）式加工一切相關的區域，但為了避免雙重（chóng）加工，刀具回程運動時從工件外表在 Z 軸（zhóu）方向提升。然後，在後（hòu）續的正向運動中，刀具會以與刀具途徑相（xiàng）切的方（fāng）向進入。
高速加（jiā）工運用高的進給量，允許切屑排掉由切削招致的熱量（liàng）；高的主軸（zhóu）速度產生高的切削進給量；高進（jìn）給率（lǜ）減少了加工時間，允許用小（xiǎo）的步距值停止切削（xuē）。固然進（jìn）給率遭到刀（dāo）具切削刃最大切（qiē）屑尺寸的限製。但由於微量銑削刀具直徑很小，主軸速度通常太慢，不能（néng）產生（shēng）高的切削進給，從而限製了可得到的（de）最大進（jìn）給率。例如，為了（le）使 10mm 的刀具到達（dá） 100 米 / 分的切削（xuē）進給率，主軸速度應該大約為（wéi） 3200 轉 / 分。關於 0.1mm 的刀具，主軸轉速必需為（wéi） 320 000 轉 / 分。這樣高的主軸轉速目前是沒有的。0.1mm 的刀具最大（dà）可能的進給率大約為 15 米 / 分，距公（gōng）認的高速切削相（xiàng）差（chà）很遠。
用 0.1mm 直徑（jìng）的切削（xuē）刀（dāo）具銑刺，如這圖所示的狀況，在設備和編程軟件方（fāng）麵都有很（hěn）大的（de）艱難。
2 ）逆銑通常比順（shùn）銑效率更高。關（guān）於微量銑削，決議用逆銑（xǐ）還是順銑主要取決於被加工零件的特性。思索（suǒ）到微（wēi）型模具和微型零件上通常（cháng）具備的（de）精細特性，通常選擇逆銑辦法。
當刀具較長或工件壁很薄時，微量銑削最合適用逆銑。當切（qiē）削刃切入資料時，產生切削力，切削刃傾向於拉入工件，這就提供了一個穩定的切削（xuē）條件，很合適於軟資料和精致的零（líng）件。
但（dàn）是，逆（nì）銑會（huì）對刀具的切削刃形成潛在的損壞。當切削刃完成（chéng）切削時，它會被切削件退（tuì）出。當轉回進入下一次（cì）切削時，它會鑽挖進被切削件。這就招致切削刃上的力疾速改動方向，從而縮短刀具壽命。
在順（shùn）銑中，刀具以最大的切屑尺寸咬合被切削件，刀具（jù）和零件傾（qīng）向於相互推開。機床、工件和切削刀具必需有足夠的（de）剛性以防止振動。否則，刀具壽命會縮短，外（wài）表質量較差。
3 ）可能需求分離粗（cū） / 精（jīng）銑工（gōng）序。粗精銑工序通常（cháng）是分別停止的，采（cǎi）用不同（tóng）的主（zhǔ）軸速度、進給率和（hé）切深。但在微量銑（xǐ）削時，可（kě）能無法完成，特別是當加工小（xiǎo）型零件上高（gāo）的、薄的壁或輪轂、軸套時（shí）。粗銑後的壁厚將缺乏以支持精銑（xǐ）操作，形成精銑的振動或可能斷裂，至少壁外表的（de）光亮度很（hěn）差。
當微量銑削（xuē）時，薄壁銑削、粗、精（jīng）銑削應合成一個工序。在壁的兩（liǎng）側，在 Z 軸方向一層一層地切下。刀具（jù）應該傾斜，分開被加工的壁，以保證刀具與壁之間有一（yī）個接（jiē）觸（chù）點。
銑削精細區（qū）域時留下的紋，能用零重迭旋輪線加以肅清。用這辦法，刀具反向運動在 Z 軸方向從工件提升起來，然後刀具在切於相繼正向運動刀具途徑的方向切入，產生較好的外表光亮度。
4) 應堅持恒定的刀具載荷。在（zài）普通的模具製造應用中，機床操作者常常手動調整進給率，如（rú）需求時換刀或手動編輯刀具途徑，以使效率更高。由於（yú）在微量（liàng）銑（xǐ）削中零件和運用（yòng）的刀具微小，在加工過程中，操作者沒有實踐（jiàn）辦（bàn）法看到或聽到發作什麽狀況。這就是為什麽微量銑削軟件在整（zhěng）個切削過程中必需能準（zhǔn）確堅持恒定切（qiē）屑載荷的緣故。
Cimatron 軟（ruǎn）件能辨認在整個過程中實踐餘留的裕量，並用（yòng）這個數據來停止取決於刀具載荷（hé）的調整。這就能加快加工（gōng）時間，同時維護精致的微量銑削刀（dāo）具不會斷裂。在主要改動工件幾（jǐ）何外形的粗切過程（chéng）中，該軟件仿真每層後遺留的裕量。這樣能使刀具進入以前各層肅清過的位置，從而能運用較短的（de）刀具切入較深的區域（yù）。
在肅清（qīng）工序中，該係統能檢測出過多的資料，並自動（dòng）加上再粗銑工序。再粗銑（xǐ）運動能夠避免刀具斷裂、堅持恒定的刀具載荷和進步外表質量。該軟件可依據要切除幾資料，自動（dòng）改動（dòng）進給率或把刀具途徑分紅若幹下遊工步。
5 ）留神 CAD/CAM 數（shù）據轉（zhuǎn）換問題。在單（dān）獨的 CAD 和 CAM 軟件包之間的數據轉換誤差（chà），對加工精度有負麵影響。當微量銑削時，這些不準確性會愈加嚴重。集成的 CAD/CAM 軟件包（bāo）消弭了（le）這樣（yàng）的數據轉換問題。例如，在一個相當大的零件上的兩外表之間 0.005mm 的凹陷的轉換（huàn）誤差可能不成問題，由於零件能夠拋光（guāng）。但在（zài）微型模具或微型零件上拋光常（cháng）常（cháng）是不可（kě）能的，因此（cǐ）微型銑削的零件外表上，能夠分明看到同樣（yàng）尺寸的凹陷。
簡直任何 CAM 編程工作都需求一些幾（jǐ）何修補過程，這意味著 CAM 軟件應該包括內部 CAD 才能。當製造模型時，冷（lěng）卻和排出孔通常都蓋住（zhù），以避（bì）免切削刀具加工（gōng）到這些部位（wèi）。另外，外表必需擴展到在另一（yī）調整中將要加工的維護區。能不能產生或修正零件的幾何外形（xíng），影響刀具途徑的編（biān）程辦法。
由（yóu）於激光具有方向性好，高能量和（hé）單色性（xìng）好等一係列優點，自六（liù）十年代問世以來，就遭到科研範疇的高度注重，推進了諸（zhū）多範疇的迅猛開展（zhǎn），特別是激光在（zài）加工範疇中的應用。傳統的激光加（jiā）工機在（zài）工業產品（pǐn）中，已得到了普遍應用，近年來在激光微加工方麵也遭到普遍注重。
激光微（wēi）加工對消費具有小孔或細小溝槽構造複雜的電子（zǐ）器件、醫療和汽車製品有嚴重意義。由於這類產（chǎn）品孔的直徑和溝槽尺寸越來越小，而（ér）這些尺（chǐ）寸的公差越來越嚴厲。隻要激光才幹滿足對微（wēi）加工零件提出的從1μm到1mm的一切請求。激光（guāng）加工熱作用（yòng）區域小，能夠精確地（dì）控（kòng）製加工範圍和深度，保證（zhèng）高的反複性，良好邊緣和普遍的通用性[1]。
在微係統製造中，人們普遍采用矽各向（xiàng）異性刻蝕和（hé）LIGA(利嗄)技術加工各種微型構造。前者合適加工矽的二維構（gòu）造和小深寬比的三維構造；後者可以加工精細的三維構造，不隻適用於矽而且也適用於（yú）加工金屬（shǔ）、塑料（liào）和陶瓷（cí）。但是這種技術請求（qiú）的條件比擬苛刻（kè），它需求同步輻射X射線（xiàn）源，而且模的製造也很（hěn）複雜（zá），因而很難提高。還有一點也必需指出，LIGA工（gōng）藝（yì）與IC不兼（jiān）容，這在一定水平上限製了它的運用。
90年代初開展起來的激光微加工工藝既能加工出較為複雜的微型構造，且所請（qǐng）求的條件又不那麽苛刻（kè），在實驗室和工廠較容易完成[2]。
激光微加工所觸及的應用範疇（chóu）較寬，本文著重引見激光束（shù）在UV（紫外）波段或532nm和1.06μm段激光（guāng）微加工的應用,工作狀態為脈衝（chōng）狀態,加工應用的範圍為微（wēi）電（diàn）子和微機械（MEMS）。激光束的其（qí）它應用不在本文贅述。
