目前，微細(xì)切削已成為克服MEMS技術(shù)局限性的重要技術(shù)，而微細(xì)銑削技術(shù)因具有高效率、高柔性袖况、能加工復(fù)雜三維形狀和多種材料的特點(diǎn)，已成為一個(gè)非臣橐保活躍的研究熱點(diǎn)抢驴。  

微徑銑刀及其制造技術(shù)  

　　（1）制造工藝及刀具性能  

　　磨削是一種傳統(tǒng)的銑刀制造工藝卢历，但對(duì)于直徑僅為零點(diǎn)幾毫米的微徑銑刀做身，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蜒秤，是一件十分困難的事情谬运，這也成為微徑銑刀發(fā)展的一個(gè)技術(shù)瓶頸。為此垦藏，從理論和實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)梆暖，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）掂骏。

　　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轰驳。Friedrich和Vasile等人采用聚焦離子束加工技術(shù)制作了微徑銑刀，最小直徑達(dá)到22mm弟灼。利用微徑銑刀和定制的高精度銑床级解，在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）上加工出了89.5°直壁微槽結(jié)構(gòu)，深度為62mm田绑，槽間肋厚為8mm勤哗。Adams等人采用聚焦離子束加工技術(shù)制作了一些直徑約為25μm的微徑銑刀，其輪廓形狀有兩面體掩驱、四面體和六面體芒划，切削刃分為2刃、4刃和6刃欧穴，刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金鼻昼。用這些刀具分別對(duì)鋁、黃銅山椎、4340鋼和PMMA四種工件材料進(jìn)行了微細(xì)銑削加工吸坐。但是，由于使用微徑銑刀進(jìn)行切削加工必須采用小進(jìn)給量徒妒，且刀具磨損劇烈痢抹，加工毛刺較大，加工效果至今不能令人滿(mǎn)意乘恩。

　　立銑刀的刀刃幾何形狀主要有直體院籍、錐體三角形（D-type）哺裳、半圓形（D-type）和已商品化的螺旋刃立銑刀四種。Fang等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)和有限元分析隔抒，從刀具剛度和加工性能出發(fā)，對(duì)上述四種立銑刀進(jìn)行了研究對(duì)比淋憋。結(jié)果表明课娃，錐體D-type立銑刀更適合微細(xì)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(xué)零件和特征尺寸小于80μm的微型壓花模具桃序。

　　但是杖虾，從實(shí)用角度和應(yīng)用前景來(lái)講，還是應(yīng)優(yōu)先選擇商品化的螺旋刃微徑立銑刀媒熊，很多研究都是針對(duì)此類(lèi)銑刀進(jìn)行的奇适。目前，直徑0.1mm的硬質(zhì)合金立銑刀在國(guó)外已經(jīng)商品化（在國(guó)內(nèi)芦鳍，直徑0.2mm的立銑刀也已經(jīng)商品化）嚷往，直徑50μm的立銑刀也開(kāi)始上市。目前此類(lèi)銑刀的制造仍需依賴(lài)于高性能的工具磨床柠衅。

　　在歐洲皮仁，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(dá)53HRC菲宴，銑削精度＜5μm贷祈，表面粗糙度Ra＜0.2μm。美國(guó)開(kāi)發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于模具和硬型模具加工的新型微徑銑刀喝峦，能夠?qū)κ铺堋摰雀哂捕炔牧线M(jìn)行高速切削加工（切削速度30m/min，最高達(dá)150m/min）姚垂。瑞士的研究人員做了一個(gè)高速切削硬材料的實(shí)驗(yàn)颊鳄，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障氛，切削速度80m/min荤榄，主軸轉(zhuǎn)速50000r/min，進(jìn)給率240mm/min磨再。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明刀具壽命達(dá)8小時(shí)（117m）借倘。  

　　（2）刀具材料  

　　作為刀具材料莉遥，金剛石枣象、立方氮化硼、陶瓷等都各有其優(yōu)點(diǎn)和局限性灶逃，而使用最多的是硬質(zhì)合金材料舶舅，目前國(guó)外90％以上的車(chē)刀和55％以上的銑刀均采用硬質(zhì)合金莫彩。在微徑銑刀領(lǐng)域，刀具材料也以硬質(zhì)合金為主奸闽。硬質(zhì)合金是由很多晶粒組成的燒結(jié)體琼牧，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哀卫，通常采用鎢鈷類(lèi)的超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金巨坊。目前超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的晶粒尺寸在0.5?m左右，其切削刃圓弧半徑為幾微米此改。  

　　細(xì)顆粒趾撵、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是進(jìn)一步提高刀具使用可靠性的發(fā)展方向，其特點(diǎn)是不斷開(kāi)發(fā)刀具材料新牌號(hào)共啃，使之更適應(yīng)被加工材料和切削條件占调，從而達(dá)到提高切削效率的目的。刀具制造商采取“對(duì)癥下藥”的策略移剪，不斷開(kāi)發(fā)具有加工針對(duì)性的刀具新牌號(hào)究珊，如美國(guó)肯納公司僅針對(duì)車(chē)削加工新推出的牌號(hào)就有：加工鋼材的KC9110、加工不銹鋼的KC9225纵苛、加工鑄鐵的KY1310苦银、加工耐熱合金的KC5410、加工淬硬材料的KC5510赶站、加工非鐵材料的KY1615等幔虏。與原有的老牌號(hào)相比，新牌號(hào)平均可提高切削效率15%～20%惕秧。其次奥徒，在新牌號(hào)的開(kāi)發(fā)中，更加重視基體與涂層的優(yōu)化組合的炫，以更好地實(shí)現(xiàn)適用性開(kāi)發(fā)的目的吐捞。此外，新牌號(hào)的開(kāi)發(fā)通常還包括相應(yīng)刀具槽形和幾何參數(shù)的改進(jìn)蜕裳，以更好適應(yīng)被加工材料的特性以及不同工序?qū)嘈嫉囊蟠道⑵鸬浇档颓邢髁Αp小振動(dòng)等作用呈锣，使切削更加輕快锤衡、高效。  

　∶胱肌（3）刀具涂層  

　　涂層具有高的硬度试郎、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，可以阻止刀具－切屑－工件材料間的相互作用供役，能起到熱屏障作用泻帮，減輕刀具的粘著磨損精置、溶解磨損、表層剝落磨損等锣杂，并能有效延緩刀具磨損的出現(xiàn)脂倦。因此涂層的應(yīng)用能極大地改善刀具性能。  

　　涂層按其成分和作用可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是“硬”涂層元莫，特點(diǎn)是硬度高赖阻，耐磨性好；另一類(lèi)是“軟”涂層柒竞，主要作用是減少摩擦，降低切削力和切削溫度播聪。涂層按其結(jié)構(gòu)可分為單層涂層朽基、多層涂層、復(fù)合涂層离陶、梯度涂層稼虎、納米多層涂層、納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層等招刨。在選用涂層時(shí)敬挂，應(yīng)考慮涂層的厚度、光滑性以及與基體硬質(zhì)合金的兼容性等問(wèn)題匣酸。  

　　刀具涂層的發(fā)展特點(diǎn)是多樣化和系列化永韭。納米涂層、梯度結(jié)構(gòu)涂層及全新結(jié)構(gòu)卡撤、材料涂層的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用為提高刀具的使用性能發(fā)揮了重要作用徊押。在層出不窮的涂層新產(chǎn)品中，既有適應(yīng)高速切削企亮、干切削和硬切削的耐磨呢旋、耐熱涂層，也有適應(yīng)斷續(xù)切削的韌性涂層讶里，還有適用于干切削及需要降低摩擦系數(shù)的潤(rùn)滑涂層奸先。金剛石涂層也得到了進(jìn)一步應(yīng)用，提高了鋁合金等非鐵金屬和非金屬材料的加工效率谆精。多種納米涂層（包括納米結(jié)晶币芽、納米層厚和納米結(jié)構(gòu)涂層）的實(shí)用化，使涂層性能得到更大提高浮笔。納米涂層技術(shù)的最新成果是開(kāi)發(fā)出TiSiN和CrSiN涂層立銑刀铺坞，這兩種涂層材料的粒徑均為5nm。此外洲胖，通過(guò)提高涂層表面光潔度济榨，可以提高涂層刀具的抗摩擦坯沪、抗粘結(jié)能力。    

　　目前擒滑，在微細(xì)銑削加工領(lǐng)域腐晾，對(duì)加工表面粗糙度的研究已取得不少成果，但對(duì)加工硬化丐一、殘余應(yīng)力的研究還不多藻糖，對(duì)切削力的研究也還不夠成熟。為了改善微細(xì)銑削的加工效果库车，可對(duì)切削力巨柒、加工質(zhì)量、刀具磨損和加工振動(dòng)等因素的影響進(jìn)行綜合研究柠衍；通過(guò)對(duì)微細(xì)銑削工藝的深入研究及開(kāi)發(fā)洋满，進(jìn)一步提高微小型機(jī)床的加工能力。隨著精密三維微小零件市場(chǎng)需求的不斷增大枪岖，微細(xì)銑削技術(shù)必將大有可為居然。

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