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微铣削毛刺的形成与控制技术研究
微铣削毛刺的形成与控制技术研究
摘要：随着微加工技术的发展，微铣削已成为研究热点之一。毛刺是微铣削中常见的表面缺陷之一，严重影响产品的精度和质量。本文对微铣削毛刺形成机理进行了探讨，分析了毛刺控制技术的现状及发展趋势，提出了一些有效的控制策略和方法。
关键词：微铣削；毛刺；形成机理；控制技术
1.引言
随着微机电系统和微纳米技术的发展，微加工技术已成为研究热点之一。微铣削是微加工技术中的一种重要工艺，它可以用来制造微机械器件、微电子器件、微传感器等微小精密部件。而铣削表面毛刺则是微铣削中常见的表面缺陷之一，最直接的影响是降低了工件表面的精度和质量。因此，研究微铣削毛刺的形成机理和控制技术显得十分重要。
2.微铣削毛刺的形成机理
微铣削表面毛刺的形成机理有多种，主要包括切削力、热应力和润滑、冷却条件等因素的影响。
2.1切削力的影响
切削力是微铣削表面毛刺形成的主要因素之一。当微铣刀具切削过程中，由于各种因素的影响，剪切区域温度升高、应力集中等，使得材料在不同程度上发生变形和退火等现象，进而破坏了表面的形貌和质量，形成毛刺。
2.2热应力的影响
在微铣削过程中，因为切削速度快、切削厚度小、加工点密集等因素，微区域温度升高，使得形变好的接触区域呈现局部熔化状态，产生了毛刺。同时，加工过程中所产生的热源使得材料发生形变，进而形成毛刺。
2.3润滑、冷却条件的影响
润滑、冷却条件对微铣削表面毛刺也有直接影响。材料的流动性决定了其容易分布到加工区域中，以缓解微区域的应力，防止毛刺的形成。
3.毛刺控制技术现状和发展趋势
3.1控制技术现状
目前，微铣削毛刺控制技术主要包括刀具设计、切削参数的优化、切削液体系的改进、加工表面处理等方法。
（1）刀具设计：通过刀具的设计来改变它的切削特性，缓解热应力和切削力。
（2）切削参数的优化：优化切削参数，如切削速度、进给量、切削深度等，来控制毛刺的形成。
（3）切削液体系的改进：加工过程中，切削液可以起到清洁冷却的作用，能减少热应力和切削力，改善铣削表面质量。
（4）加工表面处理：采用机械抛光、化学蚀刻、阳极氧化等方法来缓解微铣削表面毛刺。
3.2控制技术发展趋势
（1）超临界流体技术：超临界流体加工技术是一种高精度、高效率、无毒、无害的加工方法，目前已经应用于微细器件的制造中，并逐渐成为微加工领域的前沿技术。
（2）激光剩余热控制技术：激光剩余热控制技术是一种全新的加工技术，主要应用于微细器件的制造中。激光剩余热控制技术在保护性气氛下，通过对微区热痕的控制来实现微细精度加工，可以比微铣削技术获得更高的表面精度和质量。
4.控制策略和方法
(1)在切削过程中，出现了毛刺现象，应立即停止加工，清洗工件表面，更换刀具或调整切削参数。
(2)采用过滤式冷却方式，以保障切削液质量；选择合适的过滤精度，以防止切削液中异物对刀具及工件造成损伤。
(3)采用光学检测和表面控制技术，及时发现和控制毛刺的形成，从而提高微铣削的加工精度和质量。
5.结论
本文对微铣削毛刺的形成机理、控制技术现状和发展趋势，以及控制策略和方法等进行了探讨。通过对当前微铣削毛刺控制技术的研究发现，刀具设计、切削参数优化、切削液体系改进和加工表面处理等方法可以有效地控制微铣削表面毛刺的形成。随着超临界流体技术和激光剩余热控制技术的发展，微铣削的加工精度和质量将得到进一步提高。