电极丝前置式射流电解加工铣削微槽试验研究

射流电解加工广泛应用在航天、军工、汽车、电子等制造领域,多用来进行工件表面微结构的加工,是一种高效低成本的方法。电极丝前置式射流电解加工利用液束中的电极丝将电场集中约束在主要加工区域,相比于传统射流电解有着更高的加工效率和质量。通过搭建试验平台并在不锈钢工件表面进行微槽铣削试验,验证了该方法的实际加工效果,初步得到了电压、电极丝直径、单次进给量等参数对加工结果影响的工艺规律。当选用直径100μm侧壁绝缘的电极丝时,扫描5次可以得到槽宽最小为400μm,槽深120μm的直槽。试验结果表明,电压和加工间隙影响电流密度的大小,主要决定了加工效率和质量,而电极丝和液束的状态则决定了特征的精度和形貌。     

新型微加工专用激光系统

近些年，微加工的发展趋势越来越引起人们的关注。微加工工艺一般均采用激光加工技术，如微切削、微刻蚀、微钻削、微观构造等。就激光微加工系统而言，激光器的性能指标会直接影响到微加工产品的质量。高脉冲能量，短脉冲，高质量光束的激光源是激光微加工应用的必备条件。德国TRUMPF公司研发出一种专门适用于微加工的激光加工系统。     

基于多工位的微细长槽电解加工的试验研究

针对如何提高微细长槽批量加工的成型精度和效率问题,将电解加工的技术应用到微细长槽的批量加工中.依据电解加工原理,以微细长槽加工的复制精度为评价指标,建立了微细长槽成型精度的模型分析,得出了影响成型精度的主要因素有：底面间隙、侧面间隙和间隙内流场均匀性,并以此为基础,分别进行了不同加工方式和阴极刀具进给速度的试验.研究结果表明,采用群电极倾斜并沿槽纵向移动的加工方式,以及在保证加工稳定的前提下通过提高阴极刀具的移动速度,可以提高微细长槽的成型精度和加工效率;该方法对于微细长槽的批量加工具有一定的指导意义.     

微小孔微细电解加工控制系统设计

针对微小孔微细电解加工工艺中,进行短路对刀、进给及短路监测的控制系统设计.试验表明,此对刀系统可以快速、精确设定加工间隙.通过对短路的监测,发现加工过程中短路的现象明显减少.     

适合于纳秒激光微加工的压电陶瓷微位移平台

针对纳秒激光微加工的具体要求,设计了一种压电陶瓷的微位移工作台控制系统,它是由压电陶瓷、柔性铰链机构和DSP控制系统组成。基于TMS320VC33的DSP作为控制中心,主要用于对采集到的位移信号进行处理,通过PID算法控制微动平台的移动距离。将该微位移平台安装在纳秒激光微加工机上,与原系统配合进行加工,可以有效改善微结构加工的效果。     

安全滤网阵列网孔激光—电解组合加工

安全滤网阵列网孔的高效、高品质和高适应性加工至今仍面临重大技术挑战。基于此,提出采用激光-电解组合加工技术制备安全滤网阵列网孔结构。介绍了激光-电解组合加工技术的试验加工系统,探究了工艺参数对微孔形貌质量和加工精度的影响规律,并开展了安全滤网阵列网孔的制备。试验结果表明：激光加工路径显著影响微孔出口的形貌,采用同心圆轨迹（外径270μm,内径230μm,线间距2.5μm）能够显著改善微孔出口的圆度;激光功率越大、切割速度越小,微孔直径及其热影响区均越来越大;NaNO3-乙二醇溶液作为电解抛光液能够在加工表面形成扩散层发生电解抛光,将激光加工产生的喷溅物和毛刺等缺陷去除;基于优化工艺参数,加工出253个直径0.31 mm的阵列网孔结构,出入口直径方差仅为2.02和1.71,展示出较高的尺寸一致性。激光-电解组合加工技术在薄壁件上高效、高品质制备阵列网孔结构方面具有很强工艺能力和发展潜力。     

飞秒激光正交线扫描诱导表面微纳结构

通过控制激光偏振与扫描方向,利用飞秒脉冲激光正交线扫描的微加工方式,在硅和不锈钢表面诱导出了规则分布的复合表面微纳结构并分析了激光能量密度对微纳表面结构形成的影响。实验显示:当激光的能量密度接近材料烧蚀阈值时,在硅表面诱导出了周期条纹嵌套纳米孔的双层复合二维结构,在不锈钢表面则诱导出了依赖于激光偏振方向的纳米点阵列分布,分析认为纳米点阵列是由周期条纹结构边缘发生断裂而生成的。另外,当激光的能量密度大于材料烧蚀阈值时,在硅和不锈钢表面会烧蚀出规则分布的微米级孔洞结构。实验结果表明:第一次扫描诱导出的表面微纳结构增加了对入射激光的吸收,促进入射激光与表面等离子体波的耦合,加强了后扫描的烧蚀效果,使得后扫描诱导出的微纳结构占主导。文中提出的正交线扫描的加工方式为微纳表面结构的制备提供了新的思路。     

CO_2激光微加工实验台定位精度预测模型研究

为了提高CO2激光微加工实验台定位精度,提出基于LSSVM的直线电机定位精度误差回归建模和预测方法.采用径向基核函数的LSSVM对不同速度和加速度下的直线电机伺服系统定位误差进行了预测.研究结果表明,采用径向基核函数的LSSVM能提高预测精度,取得较好的预测结果.     

微加工的工艺研究现状

各种工业产品小型化是发展方向之一。微加工是产品小型化的基础。文中介绍了微加工的基本概念和使用的主要方法。     

激光辅助水射流加工砷化镓晶片微槽的实验研究

对干激光、低压水射流辅助激光和激光辅助水射流技术加工砷化镓晶片微槽进行了对比实验,结果表明,激光辅助水射流技术适合加工砷化镓材料,它能够加工出晶片表面无污染、大深度、小热影响区宽度、大深宽比的高质量微槽,加工表面微观形貌均匀、微裂纹少,优于其他两种加工方式。实验研究了激光辅助水射流加工砷化镓晶片微槽的切割性能,结果表明,加工参数(激光脉冲能量、水射流压力、加工速度、水射流倾斜角度、焦平面位置和加工次数)对微槽深度、微槽宽度和材料去除率具有显著影响。微槽深度、微槽宽度和材料去除率随着激光脉冲能量的增大而增大,随着水射流压力的增大而减小,材料去除率随着加工速度的增大而显著增大。     

基于准分子激光的微结构与微器件加工制作研究

介绍了准分子激光微加工的机理,设计并研制了步进控制的二维微动扫描台,建立了一种基于准分子激光的微加工装置,通过计算机控制扫描路径,可实现点、线、面等基本微结构以及组合型微结构、微器件的加工制作。利用该准分子激光微加工装置,进行了微结构和微器件的加工实验,成功加工制作出齿轮形微结构和微型无芯薄膜变压器件。准分子激光微加工装置具有加工效率高、加工切口平整、可实现各种形状的微结构与微器件的加工等特点,可望在微机电系统（MEMS）及微纳米技术领域得到广泛应用。     

特种微型机械加工技术

综述微型机电系统/微型机械的三维形状加工及极限尺寸加工的研究开发现状.相对硅微细加工和LIGA工艺,不采用掩膜版的特种微细加工技术,如微细激光成型、微细电火花加工以及微细机械加工等近年来取得较大进展,在三维微小机械结构成型上有独到优势;同时扫描隧道显微加工技术的开发将微型机械向极限尺寸领域推进.微型机电系统/微型机械的长足发展有赖于融合已有先进技术和交叉学科思想的微型机械加工技术的进一步研究开发.     

玻璃浆料键合中的孔洞抑制和微复合调控

提出了包含三步式排泡过程的预烧结工艺以及双凹凼-凸台的微复合键合结构方案,以便有效控制玻璃浆料层中的孔洞生成并精确控制键合间隙。预烧结工艺涉及的三步式排泡包含玻璃液形成、真空排泡与孔洞流平3个过程,该过程有效地排除了气泡,从而抑制了键合中间层中的孔洞形成,其工艺的重复性和鲁棒性很强。微复合键合结构中的内外凹凼用于有效控制多余的熔融的玻璃浆料的流动路径,避免其对封装结构的污染;微阻挡凸台则可以精确地将玻璃浆料层的厚度即键合间隙控制到凸台高度。对键合性能的测试表明,该方案简单有效,键合强度和气密性良好,键合间隙为10.1μm,键合强度为19.07 MPa,键合漏率小于5×10-9 Pa·m3/s。     

基于激光多普勒技术的微悬臂梁机械特性的测量

介绍了一种微悬臂梁离面运动测试系统。结合显微激光多普勒技术,分析了用于间接测量微悬臂梁机械特性的方法,采用虚拟仪器技术建立控制系统,编辑器件激励和数据采集、处理软件,实现了对微悬臂梁的动态特性和杨氏模量、弹性系数等机械特性的测量。最后利用该测试系统对矩形、三角形微悬臂梁杨氏模量进行了实验研究,并计算了两种微悬臂梁的弹性系数。经实验证明,用该方法测量悬臂梁机械特性得到的弹性系数和杨氏模量误差小于7．5％。     

A review on the conventional,non-conventional,and hybrid micromachining of glass

Glass, commonly known as a brittle material, has the potential to be used in many applications in semiconductor, biomedical, mold manufacturing, opto-electronics, automobile and aerospace industries due to its superior mechanical strength and excellent wear and thermal resistance. This review article aims to present a comprehensive overview on the micromachining of difficult-to-cut glass materials. The article includes the state-of-the-art reviews on conventional, non-conventional and hybrid machining of various types of glass materials at micro-scale. A comparative analysis of various conventional and non-conventional micromachining processes used for machining glass is presented. Discussions on the current research trends and challenges in micromachining of glass have been included. Finally, recommendation for future research in the areas of glass micromachining has been provided.     

Vibration assisted electrochemical micromachining of high aspect ratio micro features

The most used processes for generation of high aspect ratio microchannels are Nd: YAG laser technology on silica substrate and ultra violate lithography (UV-LIGA) process on metals. There are a few micromachining technologies such as micro mechanical milling, micro electro discharge machining (EDM) and electrochemical micromachining (EMM) for production of high-aspect-ratio micro features on highly stressed and anticorrosive metal like stainless steel. This paper discusses the micro fabrication of high aspect ratio micro features at the intended location on high strength stainless steel sheet of very small thickness to high thickness with highest average aspect ratio 14.33 achieved during microchannel generation by EMM with the help of coated microtool. Mathematical model relating aspect ratio with various parameters and machining conditions is derived to explore the ways to increase the aspect ratio of micro features. Experimental investigations were carried out to know the effect of vibration of microtool, frequency of pulsed voltage, microtool tip shape, thickness of work piece and non-conducting layer coated microtool on high aspect ratio micro features. Vibration of microtool with very small amplitude improved the stability of micromachining due to improved flow of electrolyte.     

Research on manufacturing Cu matrix Fe-Cu-Ni-C alloy composite parts by indirect selective laser sintering

The property of alloy parts can be adjusted conveniently if alloy element powders are used for manufacturing alloy parts by indirect selective laser sintering (SLS), but there have been no reports in this field. Fe, Cu, Ni, C composite powders of two compositions were obtained through a 3D blending way in this paper. Green parts of above composite powder were manufactured by indirect SLS. Then, Cu matrix Fe-Cu-Ni-C alloy composites were produced after green parts had been depolymerized, high temperature sintered and infiltrated by molten Cu. The post-processing of green parts, microstructure and mechanical properties of alloy composites were investigated. The results show: Ni, Cu and C diffuse into γ-Fe when green parts are being sintered at high temperature and the distributing non-uniformity of alloy elements is eliminated basically; at room temperature, alloy composite microstructures are composed of lower bainite, α-Cu precipitated out of γ-Fe and Fe-Ni after they have been solution treated at 930°C and held at 350°C for 1 h later; the yield strength of alloy composites is near to 400 MPa and the elongation is under 3%. It can be used for manufacturing injection mold or other functional parts by indirect SLS.     

微细工具电极在线制作技术及实验研究

本文提出了一种在线制作微型工具电极的新方法。该方法是基于电化学微加工,通过反复交换工具电极和工件的极性,进行相互加工获得与电化学微加工相适应的微型工具电极。由于该过程在线进行,因此可以避免因两次夹紧工具电极造成的位置误差和夹紧误差,并可以大大提高加工精度。该方法对于电化学展成微加工来说是非常重要的。通过实验,稳定的加工出了最小直径为20μm的工具电极。     

微细电解加工用中空电极的制备

为了改进加工间隙内电解产物的排出条件和加速电解液的更新,提出了一种嵌套式微细中空电极的精确可控焊接制备工艺。仿真分析了电极的过流特性,优化了电极长度,并进行了性能测试及加工实验。通过穿丝、黏结、嵌套尺寸及位置调整和焊接工序,制备出加工段内径为65μm、外径为130μm、长3.25mm左右,后段便于装夹和连通的嵌套式中空电极。在供液压力为1.15 MPa时,其出口流速可达10m/s左右。利用制备的中空电极,开展微细孔电解加工实验,在0.5mm厚不锈钢片上加工出最小入口孔径约为157μm,出口孔径约为133μm的微细孔,并将其延伸应用于微结构加工中,铣削出了长554μm、宽160μm、深224μm的微细T型槽。实验结果表明:制备的微细中空电极有效提高了加工间隙内电解液的流动特性,且连/导通可靠、装夹方便,适用于高深宽比微结构的电解加工。