PeterZelinski 尽管“微细加工”这个术语用在那些尺寸异常小的加工操作中，但Sandia国家实验室(美国新墨西哥州Albuquerque市)的研究者们却不愿意对自己的小规模铣削和车削操作采用该术语。这是他们无法完成的——至少通过铣削和车削操作无法完成。Sandia的刀具更适合生产出尺寸至少为25μm的特征。 换言之，尽管他们避免说...
Peter Zelinski
尽管“微细
加工”
个术语用在那些尺寸异常小的加工操作中，但Sandia
家实验室(美国新墨西哥州Albuquerque市)的研究者们却不愿意对自己的小规模铣削和车削操作采用该术语。
对他们而言，前缀“微细”隐含着可以生产出尺寸小至1μm的特征之能力。这
他们无法完成的——至少通过铣削和车削操作无法完成。Sandia的
刀具更适合生产出尺寸至少为25μm的特征。
换言之，尽管他们避免说“微细加工”，但他们这里的加工几乎比任何其他金属
切削厂所进行的加工都要更接近“微细”。
中加工(Meso-machining)是这些研究者们所用的术语。微小的
铣刀和车刀是用聚焦离子束通过雕刻硬质
合金及HSS毛坯而制成的。
用这种方式制成的立铣刀直径可能小至20 μm左右。车刀可以小至10μm宽。这种刀具正是中加工所需要的，因为对于机床而言，已经存在合适的技术。
在这里有Sandia工作比较令
惊奇的一方面。尽管试验刀具必须开发，实验机床并不是使用这些刀具的必需。研究者们在可以从商业供应商处买到的精密机床上有效地使用这些刀具。
研究中加工的主要原因与核武器有关。Sandia制造工程部经理Gilbert Benavides解释了这之间的联系。他说，现有核武器带有一些有时候需要更换的零件，而这些零件最好换上可以改善的型式。但是，每个零件都具有固定的尺寸和形状，因为组件中它周围的元件不会改变。因此，添加新特征的唯一选择是在现有空间中压缩进更多特征。中加工可以提供满足这种需求的途径。
到底可以在核武器上添加什么样的新特征，这个问题存在很大的想象空间。但是这方面是Sandia的中加工作业中额外细节的一个选择。
能力
Sandia已经可以熟练铣削20~30μm宽的槽，
材料包括铝、黄铜和4340钢等。典型的切深为1μm。一个采用22μm直径两刃硬质合金立铣刀、切深1μm、转速18,000r/min对铝进行的加工实验表明这把刀具可以以最高达50mm/min的进给速度高效加工。这把刀具可以铣削6小时以上(采用不同的进给速度)而不产生裂纹。
车刀被证明具有同样的耐用度。一个代表性的实验表明，一把13μm宽的刀具可以切削总共200mm
、4μm深的铝质螺旋沟槽(如果沟槽为直线而没有卷绕的形式)。
刀具
车刀类似于全尺寸车刀。铣刀却不是这样。当采用离子束加工刀具时，无法产生标准立铣刀一般都具备的沟槽式复杂的几何结构。相反，中加工立铣刀具有简单的几何横截面。
微型刀具是否真正与全尺寸刀具采用相同方式进行切削？答案似乎是肯定的。采用光学显微镜对中加工铣削过程进行观察显示出了从刀具附近弹出的切屑。此外，对铣削零件进行的
电子显微镜检测也揭示出了刀具留下的痕迹。
在车削中这种迹象甚至更加明显。正如全尺寸车刀一样，有时候发现中加工车刀在切削后依然有成串的切屑附在上面。
