1引言

　　近年來，民用和國防等領域?qū)Ω鞣N微小型化產(chǎn)品的需求不斷增加，對微小裝置的功能、結構復雜程度、可靠性等要求也越來越高。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟上可行、能夠加工三維幾何形狀和多樣化材料、特征尺寸在微米級到毫米級的精密三維微小零件的微細加工技術具有重要意義。目前，微細切削已成為克服MEMS技術局限性的重要技術，而微細銑削技術因具有高效率、高柔性、能加工復雜三維形狀和多種材料的特點，已成為一個非常活躍的研究熱點。

　　2微徑銑刀及其制造技術

　　(1)制造工藝及刀具性能磨削是一種傳統(tǒng)的銑刀制造工藝，但對于直徑僅為零點幾毫米的微徑銑刀，要在磨削力作用下、在不均質(zhì)的刀具材料上磨削加工出鋒利的切削刃口是一件十分困難的事情，這也成為微徑銑刀發(fā)展的一個技術瓶頸。為此，從理論和實驗的角度出發(fā)，可以選擇一種不產(chǎn)生切削力的加工方法(如激光加工、聚焦離子束加工等)。聚焦離子束加工方法從原理上比較適合用于制造微徑銑刀。Friedrich和Vasile等人采用聚焦離子束加工技術制作了微徑銑刀，最小直徑達到22μm。利用微徑銑刀和定制的高精度銑床，在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)上加工出了89.5°直壁微槽結構，深度為62μm，槽間肋厚為8μm。Adams等人采用聚焦離子束加工技術制作了一些直徑約為25μm的微徑銑刀，其輪廓形狀有兩面體、四面體和六面體，切削刃分為2刃、4刃和6刃，刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金。用這些刀具分別對鋁、黃銅、4340鋼和PMMA四種工件材料進行了微細銑削加工。但是，由于使用微徑銑刀進行切削加工必須采用小進給量，且刀具磨損劇烈，加工毛刺較大，加工效果至今不能令人滿意。立銑刀的刀刃幾何形狀主要有直體、錐體三角形(Δ-type)、半圓形(D-type)和已商品化的螺旋刃立銑刀四種。Fang等人通過實驗和有限元分析，從刀具剛度和加工性能出發(fā)，對上述四種立銑刀進行了研究對比。結果表明，錐體D-type立銑刀更適合微細切削加工，并用直徑0.1mm的錐體立銑刀成功制作了特征尺寸小于50μm的生物醫(yī)學零件和特征尺寸小于80μm的微型壓花模具。但是，從實用角度和應用前景來講，還是應優(yōu)先選擇商品化的螺旋刃微徑立銑刀，很多研究都是針對此類銑刀進行的。目前，直徑0.1mm的硬質(zhì)合金立銑刀在國外已經(jīng)商品化(在國內(nèi)，直徑0.2mm的立銑刀也已經(jīng)商品化)，直徑50μm的立銑刀也開始上市。目前此類銑刀的制造仍需依賴于高性能的工具磨床。在歐洲，采用微徑立銑刀(最小直徑50μm)加工微型塑料組件的注射模具，模具硬度達53HRC，銑削精度＜5μm，表面粗糙度Ra＜0.2μm。美國開發(fā)了專門用于模具和硬型模具加工的新型微徑銑刀，能夠?qū)κ摰雀哂捕炔牧线M行高速切削加工(切削速度30m/min，最高達150m/min)。瑞士的研究人員做了一個高速切削硬材料的實驗，用直徑0.5mm的TiAlN涂層微徑銑刀切削316L不銹鋼，切削深度0.1mm，切削速度80m/min，主軸轉(zhuǎn)速50000r/min，進給率240mm/min。實驗結果表明刀具壽命達8小時(117m)。(2)刀具材料作為刀具材料，金剛石、立方氮化硼、陶瓷等都各有其優(yōu)點和局限性，而使用最多的是硬質(zhì)合金材料，目前國外90以上的車刀和55以上的銑刀均采用硬質(zhì)合金。在微徑銑刀領域，刀具材料也以硬質(zhì)合金為主。硬質(zhì)合金是由很多晶粒組成的燒結體，晶粒的大小決定了刀刃的微觀鋒利程度，為了獲得鋒利的刀刃，通常采用鎢鈷類的超細顆粒硬質(zhì)合金。目前超細顆粒硬質(zhì)合金的晶粒尺寸在0.5μm左右，其切削刃圓弧半徑為幾微米。細顆粒、超細顆粒硬質(zhì)合金材料的開發(fā)與應用是進一步提高刀具使用可靠性的發(fā)展方向，其特點是不斷開發(fā)刀具材料新牌號，使之更適應被加工材料和切削條件，從而達到提高切削效率的目的。刀具制造商采取“對癥下藥”的策略，不斷開發(fā)具有