微機(jī)械技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。目前，微機(jī)械的加工方法有：由硅平面技術(shù)衍生的微蝕刻加工，由特種加工衍生的微細(xì)特種加工，由切削加工衍生的微細(xì)切削加工。
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+R 0SoU\/kUi 微型機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)衍生于微電子技術(shù)，由于這種歷史原因，硅微細(xì)加工在微機(jī)械制造中占據(jù)主要地位，硅微細(xì)加工具有批量制作、預(yù)組裝及容易與微電子電路集成的技術(shù)特點(diǎn)，適合于微型傳感器的制作，但成型結(jié)構(gòu)形狀有限，不利于微致動(dòng)器的制作。
;n-)4b]\ n@3(bl5{ 可以進(jìn)行微細(xì)加工的特種加工方法主要有電火花加工、電化學(xué)加工、超聲加工、激光加工、離子束加工、電子束加工等。這些特種加工方法有的設(shè)備昂貴、對(duì)環(huán)境要求較高，有的加工速度偏低。對(duì)于加工三維實(shí)體結(jié)構(gòu)的零件來(lái)說(shuō)，單獨(dú)使用特種加工方法并沒(méi)有優(yōu)勢(shì)可言。
R @h@@lSf <"SDU_<xG 可以用來(lái)進(jìn)行微細(xì)加工的切削方法有：微細(xì)車削、微細(xì)銑削、微細(xì)鉆削、微細(xì)磨削、微沖壓等。
UfE41el: MNy)= d&<P 本文將介紹微機(jī)械制造中的切削加工方法及設(shè)備的研究進(jìn)展情況。
am PC C .JR"|;M} 1 微細(xì)車削
~:65e 8K Ch`nDIne 日本通產(chǎn)省工業(yè)技術(shù)院機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室（MEL）于1996年開(kāi)發(fā)了世界上第一臺(tái)微型化的機(jī)床——微型車床，長(zhǎng)32、寬25mm、高30.5mm，重量為100g（圖1 為該車床與硬幣的比較）；主軸電機(jī)額定功率1.5W，轉(zhuǎn)速1000r/min。用該機(jī)床切削黃銅，沿進(jìn)給方向的表面粗糙度值為Rz1.5µm，加工工件的圓度為2.5µm，最小外圓直徑為60µm。切削試驗(yàn)中的功率消耗僅為普通車床的1/500。
b!>w4MPe |!0R"lv'u O@.afk"{ 圖1 世界上第一臺(tái)微型車床
W*'gqwM& 8J&K_ JC^ 日本金澤大學(xué)的Zinan Lu和Takeshi Yoneyama研究了一套微細(xì)車削系統(tǒng)，由微細(xì)車床、控制單元、光學(xué)顯微裝置和監(jiān)視器組成。機(jī)床長(zhǎng)約200mm。在該系統(tǒng)中，采用了一套光學(xué)顯微裝置來(lái)觀察切削狀態(tài)，還配備了專用的工件裝卸裝置。圖2為微細(xì)車床的結(jié)構(gòu)原理圖。主軸用兩個(gè)微型滾動(dòng)軸承支承。主軸沿Z方向進(jìn)給，刀架固定不動(dòng)，車刀與工件的接觸位置是固定的，以便于用光學(xué)顯微裝置觀察。因?yàn)楣ぜ闹睆胶苄。囅鲿r(shí)沿X-Y方向移動(dòng)的幅度不大，所以令刀架沿X-Y移動(dòng)。車刀的刀尖材料為金剛石。驅(qū)動(dòng)主軸的微電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與主軸聯(lián)接。機(jī)床的主要性能參數(shù)如下：主軸功率0.5W；轉(zhuǎn)速3000~15000r/min，連續(xù)變速；徑向跳動(dòng)1µm 以內(nèi)；裝夾工件直徑0.3mm；X、Y、Z軸的進(jìn)給分辨率為4nm。用0.3mm 的黃銅絲為毛坯，在這臺(tái)機(jī)床上加工出了直徑10µm 的外圓柱面，還加工出了直徑120µm、螺距12.5µm 的絲杠。該機(jī)床的明顯不足是切削速度低，因此得不到滿意的表面質(zhì)量，表面粗糙度值為Rz1µm 以下。
"82<}D^; x ]({Po4 它的開(kāi)發(fā)成功，證實(shí)了利用切削加工技術(shù)也能加工出微米尺度的零件。
c$<7&{Pb @J[l^o9 從以上兩例可知，并非機(jī)床的尺寸越小，加工出的工件尺度就越小、精度就越高。微細(xì)車床的發(fā)展方向一方面是微型化和智能化，另一方面是提高系統(tǒng)的剛度和強(qiáng)度，以便于加工硬度比較大、強(qiáng)度比較高的材料。
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