微流控芯片在DNA分析、基因表达分析、疾病诊断、药物筛选和免疫学测定等许多方面有着广阔的应用前景和巨大的市场需求。采用模塑或热压的方法,可大批量复制微流控芯片,降低其制作成本。传统制造微细流路沟槽模具的方法,所需设备多,工序复杂,制作周期长、成本高,限制了微流控芯片的推广应用。为了实现批量制作微流控芯片的低成本化和柔性化,需要研究新的微细流路沟槽的加工成形方法。将激光铣削技术引入到微细流路沟槽的成形加工领域,给批量化制造微流控芯片带来新的解决方法。激光铣削作为一种非接触成形加工方法,避开切削力的作用,避免了刀具磨损,是高效的柔性成形方法。本文研究模具钢HPM75微细流路沟槽的激光铣削成形,解决了熔屑排除的驱动力问题,提出利于排屑的工艺措施和扫描路径,对于促进激光铣削的实际应用有重要意义。本文所作工作和取得成果如下:(1)根据激光铣削材料的熔化、汽化模型,建立脉冲激光铣削排屑的力学模型;同时导出激光铣削去除材料阈值公式和光斑重叠率与激光扫描速度的换算公式。建立激光加工区状态调整系统,为激光铣削试验做好参数和装置上的准备。(2)选用预硬高硬度镜面塑胶模具钢HPM75为试验材料,得到脉宽1ms的YAG激光对HPM75的熔化功率密度阈值约为0.566×10~9W/m~2,分析光斑重叠率和铣削凹槽边界的直线性和凹槽表面粗糙度的关系,试验确定最佳光斑重叠率为0.8。(3)在辅助同轴吹气环境进行铣削试验研究,得到影响铣削凹槽宽度的主要因素是激光能量参数,包括激光输出功率、离焦量;而影响凹槽深度和表面质量的主要因素是扫描方向、辅助气体压力和辅助气体种类;光斑重叠率是影响凹槽边界直线性的关键因素。采用自制状态调整装置进行真空环境下激光铣削试验,研究了激光输出功率、离焦量、扫描方向对铣削凹槽的宽度和铣削质量的影响规律。得到对铣削凹槽的宽度和铣削质量影响的主次关系是离焦量＞激光输出功率＞扫描方向。(4)结合微流控芯片用模具的具体尺寸要求,对铣削工艺路径进行了规划。采用扫描方向和排屑方向近似同向的扫描路径进行辅助同轴吹气铣削加工。具体参数为输出功率1w,脉宽1ms,离焦量0.5mm,重叠率0.8,扫描速度80mm/min,辅助气体压力0.5MPa,最终制出满足凹槽宽度、深度要求且一致性好的微细流路沟槽。本文的研究为微细流路沟槽的铣削加工提供了理论与试验的依据,解决了微流控芯片的批量制造难题,对激光铣削技术的实际应用开辟了道路。