微小型機械零件加工工藝論文
1微小型機械零件的類別
根據微小型機械零件的幾何特徵，微小型機械零件主要包括微小型軸類零件，微小型三維結構零件，微小型平板類零件及微小型齒輪類零件[1]。各型別微小型零件被廣泛應用在不同的場合中。
1.1微小型軸類零件
微小型軸類零件是微小型加工裝置中經常遇到的典型零件之一，微小型軸類零件主要用於支撐微小的傳動零部件以及傳遞扭轉力矩和承受外界施加的載荷等場合。從其功用角度出發，微小型軸類零件的加工要求具有高的迴轉精度以及表面質量，因此對微小型零件的加工研究變得日益重要。當加工的微小型軸類零件具有較大的長徑比時，由於加工過程中無法採用頂尖支撐，切削時在徑向切削力的作用下極易使被加工的微小型軸類零件發生彎曲變形，造成被加工零件的翹尾現象。若加工的微小型軸類零件除了具有軸類零件所具有的典型特徵之外，還具有微平面，微溝槽，微細孔等其他特徵時，依靠單一的車削加工是無法完成這類微小型軸類零件加工的，需要配合其他加工方式。
1.2微小型三維結構零件
微小型三維結構零件的結構特徵相對較為複雜，並不是只具有簡單的迴轉類以及平面類特徵。由於其結構特徵的複雜性以及零件本身所特有的工藝特徵，加大了零件加工的難度。加工過程中需要根據零件自身的工藝特點，合理地安排加工工藝，並選擇尺寸相對較小，精度高，柔性好的微小型加工裝置進行加工。
1.3微小型平板類零件以及齒輪類零件
微小型板類零件的主要結構特徵是平面，除此之外還包括一些其他的結構特徵，如臺階面，微型孔，微型槽及不規則的輪廓表面等。與微小型三維結構零件相比，微小型平板類零件的結構相對簡單，加工方式相對單一，應用微細銑削和微細鑽削加工技術即可滿足這類零件的技術要求，完成微小型板類零件的加工。若微小型板類零件的厚度較薄時，加工時需要考慮零件的裝夾方式，防止裝夾時微型夾具對零件的作用力過大，使零件發生形變。微小型齒輪加工的難點及重點是其齒形的加工，齒形的加工精度直接關係到齒輪之間的齧合精度及裝配之後的使用效果。目前，主要有微細成形銑削及微細滾削這兩種微細切削加工方法用於微小型齒輪的加工。在應用微細成形銑削的加工方法加工微小型齒輪的過程中，成形刀具本身的製造精度對微小型齒輪的加工精度影響較大，同時由於加工系統的剛性和零件的裝夾方式及系統的振動的影響，使加工完成的輪齒齒廓的形狀誤差較大，齒形明顯失真。與微細成形銑削加工相比，微細滾削加工方法是基於範成法的成形工藝，加工過程中，滾削刀具的多個切削刃對工件進行連續切削，在加工效率與加工質量方面都要比微細成形銑削的加工方法高。
2微小型機械零件的加工方法
微小型零件的加工方法包括基於半導體的製造工藝技術、LIGA及準LIGA技術和應用常規的精密機床對微小型機械零件進行加工的方法以及目前處於重點研究的使用微小型加工裝置進行微小型零件加工的微細切削加工等技術。基於半導體的製造工藝技術加工材料較為單一，且加工出的微小型零件的應用領域多為電子領域。LIGA及準LIGA技術加工出的微小型零件結構簡單，多為二維或準三維微小型機械零件，且加工裝置較昂貴。應用常規的精密機床進行微小型零件的加工存在著佔用空間大，加工效率低，能源消耗大，資源浪費嚴重等問題。使用微小型加工裝置進行微小型零件加工的微細切削加工技術加工材料廣泛，可加工結構複雜的精密三維微小型機械零件，並能避免上述加工方法存在的問題，是微小型零件加工技術的研究重點。微細切削加工技術主要有微細車削加工，微細銑削加工，微細磨削加工等。與常規切削加工技術相比，微細切削加工技術的切削用量極小，且由於微小型零件的整體尺寸較小，微細切削加工過程中若依然採用常規尺度零件切削加工工藝，將無法滿足加工精度。極小的切削用量要求加工裝置要具有極高的的進給精度及定位精度和主軸迴轉精度。微細車削主要用於微小型軸類零件的圓柱面，端面等表面特徵的加工。微細銑削主要用於加工微小型零件的平面，溝槽及複雜的表面等。目前微小型平板類零件加工主要依靠微細銑削的加工技術完成。微細鑽削主要用於微小型零件上微細孔的加工，加工孔徑受到鑽頭的制約。微細磨削主要用於表面精度要求極高的微小型零件的加工，是一項重要的微細切削加工技術。
3微小型機械零件的工藝分析
微小型機械零件的整體尺寸小，加工精度及表面質量要求高，因此微小型機械零件的加工工藝的制定難於常規尺度零件的加工工藝。根據微小型機械零件的幾何特徵可大致確定其應包含的加工工藝。若零件具有圓柱面、端面等迴轉類特徵，則這類零件應包含車削工藝。若零件具有平面、微溝槽、微細孔等結構特徵，則這類零件應包含銑削工藝或鑽削工藝。在微小型機械零件的加工過程中，考慮到零件易發生變形，加工精度高及加工效率等方面，微小型機械零件的加工工藝的制定應著重考慮以下幾點。
3.1先粗後精的加工原則
在微小型機械零件的加工過程中，優先安排粗加工工序，待粗加工工序全部完成之後在安排對零件進行半精加工與精加工的工序。粗加工過程中，在保證系統剛度的情況下，儘可能的選擇直徑較大的微細切削刀具，較大的進給量，背吃刀量及切削速度，減少刀具切削次數，去除大部分加工餘量，縮短零件加工時間，提高加工效率。待對零件的粗加工工序完成之後，需要間隔一定的.時間再安排零件的精加工工序，這樣做的目的是使粗加工工序完成之後零件所發生的變形能夠得到一定程度的恢復，進而使零件的加工精度得到一定的提高。
3.2最少的呼叫刀具及附件
在微小型機械零件的加工過程中，由於零件幾何特徵的不同，往往要涉及到車、銑、鑽等不同種類的刀具，而工藝路線的優劣在很大程度上受到使用的刀具順序的影響，因此應儘可能的減少刀具的使用，以減少刀具在安裝過程中帶來的累積誤差，同一把刀具在使用過程中，應用其加工儘可能多的工件表面，並減少其在機床上安裝於調整的次數。加工過程中對於附件的使用，也應遵循最少呼叫的原則，在附件的一次呼叫中，應使其最大限度的進行加工。
3.3減少工件裝夾次數
由於微小型零件具有不同的幾何特徵，往往需要對其進行多次的裝夾才能最終完成零件的加工。微小型零件的尺寸微小，多的裝夾次數費時費力，並且多次的裝夾會產生誤差，影響零件的加工精度，所以應儘可能地在一次裝夾過程中完成工件所有表面的加工，提高工件的加工精度。
4結束語
文章針對微小型機械零件的常規加工方法存在的諸多問題，根據微小型機械零件的結構特徵，對其加工方法和加工工藝進行研究分析，目的是為了保證微小型零件的加工精度及各種功能性要求。
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