以微电子机械系统(MEMS)为代表的高精度微型化设备与微小尺寸零件在越来越多的工业领域得到应用,而微细加工技术是其发展的基础,微型化成为目前全球制造技术的一个发展趋势。由于该领域产品的多样性,以及不同的微细加工方法具有各自的独特优点,所以产品成型工艺的合理选择具有重要的意义。 与其他的微细加工方法相比,微细切削加工具有高效率、高精度与低成本的优点,特别适合于加工具有复杂三维结构、曲面特征的小型零件,工件材料包括多种金属合金以及复合材料、塑料、陶瓷等可切削非金属材料。其中,微细铣削加工技术具有最广泛的应用领域。微细铣削技术采用小直径铣刀,在具有高速旋转主轴的机床上进行微细切削加工。除了机床的精度要求外,微小尺寸铣刀刃型结构设计、切削加工过程控制也是该技术应用的关键因素,特别是其中的微细铣刀结构与磨损问题。随着铣刀直径的减小,刀刃承受的单位切削力增大,容易出现局部磨损、崩刃等损伤,导致刀具切削性能降低,也对工件成形精度产生影响。 在精密电极、三维微型腔、立体图案雕刻等微细铣削加工应用领域,加工对象特征多变,并且加工批量小,一般商用铣刀无法满足加工要求,专用的非标准刀具得到广泛应用的特点,这类刀具一般采用棒料在工具磨刀机上刃磨成形,因此刀具结构设计与刃磨成为影响加工效果的关键因素。参考车刀以及雕刻刀结构,并根据雕刻刀具的加工实验结果,本文优化并设计新型单刃与双刃锥形刀具结构,分析刀具的成形工艺与刃磨机构控制要求,并在工具磨刀机上实现刀具的刃磨,提出了新型的刀具刃型结构。 利用新型微细铣削刀具进行了紫铜与45钢工件的微细铣削实验,研究切削速度、进给速度与包括顺逆/逆铣的进给方向对样品表面粗糙度Ra值的影响规律,以分析微细铣削刀具刃型结构对微细铣削质量的影响,为刀具设计与切削参数选择提供依据。通过设计的刀具微细铣削加工微小尺寸样品的实验,分析这类刀具微细铣削工艺特点及适用性。