汽車零件加工
在設計機床、切削刀具和夾具的過程中，高效地銑削微（wēi）型模（mó）型和微型（xíng）零件的（de）各（gè）個部位時所麵臨的應（yīng）戰，令（lìng）人害怕。為一（yī）把刀具（jù）找到最佳的刀具途徑，能（néng）夠說也同樣令人感（gǎn）到艱難（nán），由於機床操作者或（huò）許基本看不到或（huò）聽不到它在停止切削（xuē）。與普通的銑削操作不同，操作者沒方（fāng）法說出在切削中刀具的表現如何，以便做出所需（xū）的（de）改動，把這道工序最佳化（huà）。此外，可能合適（shì）於 “ 典（diǎn）型 ” 銑削工件刀具途徑戰略，並不能總是能夠精致地、按比例減少以便用於微量銑（xǐ）削。
另外，醫療、電子（zǐ）和光學（xué）零（líng）件的小零件加工有更高的請求。鑒（jiàn）於這個趨向，位（wèi）於德（dé）國 Aachen 市的 Frauhofer 消費技術研討所（suǒ） (IPT) 最近發起了一（yī）個微量銑削研討項目，與機床設備製造商和模具製造商結合，目的（de）是（shì）開發出高（gāo）效（xiào）微型（xíng）模具製造的戰略和加工辦法。在開發微量銑削（xuē） NC 軟件方麵，他們已（yǐ）能高效地計算出公差（chà）為 0.1 微米的刀具運動。位於美國密執安州 Novi 市的（de） Cimatron 公司（sī）是一家軟件公司，它也參與了 IPT 項目。參與的結（jié）果是經過參加微量銑削工作（zuò）的各種功用，進步了 Cimatron E NC 軟（ruǎn）件的（de）性能。
Uri Shakked 是 Cimatron 的一位產品經理，擅善於微（wēi）量銑削。他提供了生成微量銑削（xuē）刀具途徑時所要思索的以下 5 個問題：
1) 開發（fā）合適（shì）於微量銑（xǐ）削的加工戰略（luè）。高速加工（gōng）與微量銑削之間的確存在類似之處，例（lì）如防止鋒利的刀具運動。當（dāng）趨近角落時（shí），刀具的途徑應該是圓形（xíng）的，圓度的大小取決於機床和進給率。當停止微量銑削時，在低於某一個值的狀況下，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（diǎn）型微量（liàng）加工的（de）跨度都特別（bié）小（接近 0.01 毫米）。在這個例子中，圓度值是跨距值的 20 倍，這意味著繼續的工序之間（jiān）會產生寬溝，構成明顯（xiǎn）的凹凸紋路和很差的（de）外表質量（liàng）。
Cimatron 開發（fā）的零重迭旋輪線法提供了肅（sù）清這種切紋的辦法。該辦法用旋輪線的方式加工一切相關的區（qū）域，但（dàn）為了避免雙重加工，刀具回程運動時從工件外表在 Z 軸方向提升。然後，在後續（xù）的正向運動中，刀具會以（yǐ）與（yǔ）刀具途（tú）徑相切的方向進入（rù）。
高速加工（gōng）運用高的進給量，允許切屑排掉由切削招致的熱（rè）量；高的（de）主軸速度產生高的切削進（jìn）給量；高進給率減少了加工時間，允許用小的（de）步距值停止切削。固然進（jìn）給率遭到（dào）刀具切削刃最大切（qiē）屑尺寸的限製。但由於微量銑削刀具（jù）直徑（jìng）很小，主軸速度通常太慢，不能（néng）產生高的切削進給，從而限製了可得到的最（zuì）大進給率。例如，為了使 10mm 的刀具到達 100 米 / 分的切削進給率，主軸速度應該大約為 3200 轉 / 分。關於 0.1mm 的（de）刀具（jù），主軸轉速（sù）必（bì）需為 320 000 轉 / 分。這樣高的主（zhǔ）軸轉速目前（qián）是沒有（yǒu）的。0.1mm 的刀具最大可能的進給率大約為 15 米 / 分，距公認的高速切削相差很遠。
用 0.1mm 直（zhí）徑的切削刀具銑刺，如這圖所示（shì）的狀況，在設備和編程軟件方（fāng）麵都有很大的（de）艱難。
2 ）逆（nì）銑通常比順銑效率更高。關（guān）於微量銑削，決議用逆銑還（hái）是順銑主要取決於被加（jiā）工零件（jiàn）的特性。思索到微型（xíng）模具和微型（xíng）零件上通（tōng）常具備（bèi）的精細特性，通常選擇逆（nì）銑辦法。
當刀（dāo）具較長或工件壁很薄時，微量銑（xǐ）削最（zuì）合適（shì）用逆銑。當切削刃切入資料（liào）時，產生（shēng）切削力，切削刃傾（qīng）向於拉入工件，這就提供了一個穩定的切削條（tiáo）件，很合適於軟資料和精致的零件。
但是，逆（nì）銑（xǐ）會對（duì）刀具的切削刃形成潛在的（de）損（sǔn）壞。當切削刃完成切削時，它會被切（qiē）削件（jiàn）退出。當（dāng）轉回進入下一次切削（xuē）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（cóng）而（ér）縮短刀具壽命。
在順銑中，刀具以最大的切屑尺寸咬（yǎo）合被（bèi）切削件，刀（dāo）具和零件傾向於相互推開。機床、工件和切削刀具必（bì）需有足夠的剛性（xìng）以防止振動。否則，刀具壽命會縮短（duǎn），外表質量較差。
3 ）可能需求分離（lí）粗 / 精銑工序。粗精銑工序通常是分別停止的，采用不同的主（zhǔ）軸速度、進給率和切（qiē）深。但在微（wēi）量銑削時，可能無（wú）法完（wán）成，特別是當加工小型零（líng）件上高的、薄（báo）的壁或輪轂、軸套時。粗銑後的壁厚將（jiāng）缺乏以支持（chí）精銑操作，形成精銑的振動或可能（néng）斷裂，至少壁外表的（de）光亮度很差。
當微量銑削時，薄壁銑削、粗、精銑削應合（hé）成一個工序。在壁的兩側，在 Z 軸方向一層一層地切下。刀具（jù）應該傾（qīng）斜，分開被加工的壁，以保證刀具與壁之間有一個接觸點。
銑削精細區域時留下的紋，能用零重迭旋輪線（xiàn）加以肅清。用這辦法，刀具反向運動在（zài） Z 軸（zhóu）方（fāng）向從工（gōng）件提升起來，然後刀具在切於相繼正向運動（dòng）刀具（jù）途徑的方向切入，產生（shēng）較好的外表光亮度。
4) 應堅持恒定的刀具載荷。在普通的模具製造應用中（zhōng），機床操作者常常手動調整進給率，如需求時換刀（dāo）或手動編輯刀具途徑，以使效率更高。由（yóu）於在微量銑削中（zhōng）零件（jiàn）和運用的刀具（jù）微小，在加工過程中（zhōng），操作者沒有實踐辦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個切削過程中必需能準確堅持恒定切屑載荷的緣故。
Cimatron 軟件能辨（biàn）認在整個過程中實踐餘留的裕量，並（bìng）用這個數據來停止取決於刀具載荷的調整。這就能加快加工時間，同時維護精致的微量銑削刀具不會斷（duàn）裂。在主（zhǔ）要改動工件幾何外形的粗切過程中，該軟件仿真每層後遺留的裕量（liàng）。這樣能使刀具進入以前各層肅清過的位置（zhì），從而能運用較短的刀具切入較深的（de）區域。
在（zài）肅清（qīng）工序中，該係統能檢測（cè）出（chū）過多的資料（liào），並自（zì）動加上再粗銑工序。再粗（cū）銑運動能夠避免刀具斷（duàn）裂、堅持恒定的刀（dāo）具載荷和進步外表質量。該軟件可依據要切除幾資料，自動改動進（jìn）給率或把刀具途徑（jìng）分紅若幹下遊工步。
5 ）留神 CAD/CAM 數據轉換問題。在單獨的 CAD 和 CAM 軟件包之間的（de）數據轉換誤差，對加工精度有負麵（miàn）影響。當（dāng）微量銑（xǐ）削時，這些不準（zhǔn）確性會愈（yù）加嚴重。集成的 CAD/CAM 軟件包消弭了這樣的數據（jù）轉換問題。例如，在一個（gè）相當大的零（líng）件（jiàn）上的兩外表之間 0.005mm 的凹陷的轉換誤差可能（néng）不成問題，由於零件能（néng）夠拋光。但在微型模具或微型零件上拋光常常是不可能的，因此微型銑削的零件外表上，能夠分明看到同樣尺寸（cùn）的凹陷。
簡直（zhí）任何 CAM 編程工作都（dōu）需求一些幾何修補（bǔ）過程，這（zhè）意味著 CAM 軟件應該包括內部 CAD 才能。當製造模（mó）型時，冷卻和排出孔通常都蓋住，以（yǐ）避免切削刀具加工到這些部位（wèi）。另外，外表必需擴展到在另一調（diào）整中（zhōng）將要加（jiā）工的維（wéi）護區。能不能產生或修正零件的幾何外形，影響刀具途徑的編程辦（bàn）法。
由於激光具有方向（xiàng）性好，高能量和單色性好等一係列優點，自六十年代問世以來，就遭到科研範疇的高度注重，推進了諸多（duō）範疇的迅猛開展（zhǎn），特別是激光在加工範疇中的應用（yòng）。傳統的激（jī）光加工機在工業產品中，已得到（dào）了普遍應用，近年來在激光微加工方麵也遭到普遍注重。
激光微加工對消費具有小孔或細小溝槽構造複雜的電子器（qì）件、醫療和汽車製品（pǐn）有嚴重意義。由於這類產品孔的直徑和溝槽尺寸越來越（yuè）小，而這些尺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。激光加工熱作用區域小（xiǎo），能夠精確地控製加工範圍和深度，保證高的反複性，良好邊緣（yuán）和普（pǔ）遍的通用性[1]。
在微係統（tǒng）製造中，人們普遍采用矽各向異性刻蝕和LIGA(利嗄（á）)技術加工各種微型構造。前者合適加工矽的二維構造（zào）和小深寬比的三維（wéi）構造；後者可（kě）以加工精細（xì）的三維構造，不隻適用於矽而且也適用於加工金（jīn）屬、塑料（liào）和陶瓷。但是這種技術請求的條（tiáo）件比擬苛刻（kè），它需求同步輻（fú）射X射線源，而且模的製造也很複雜，因而很難提（tí）高。還有一點也必需指出，LIGA工藝與IC不兼容，這在一定水平上限製了它的運用。
90年代初開展（zhǎn）起來（lái）的激光微加工工藝既能加工出較為複雜的微（wēi）型構造，且所請求的條件又不那麽苛刻，在實驗室和工廠較容（róng）易完成（chéng）[2]。
激（jī）光微加工所觸及的應用範疇較寬，本文著重引見激（jī）光束（shù）在UV（紫外）波（bō）段或532nm和1.06μm段激光微加工的（de）應用,工作狀態為（wéi）脈衝狀態（tài）,加工應用的範圍為微電（diàn）子和微機械（MEMS）。激光束的其它應用不在本文贅述。
