其他微结构加工方法.ppt

文档介绍：第5章其他微结构加工方法
吴丰顺
材料学院
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主要内容
机械微加工
放电加工(EDM)
激光微加工
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机械微加工
机械微加工最初是由德国FZK研究中心与MBB公司合作研制的,目的是能够用亚毫米技术生产廉价的喷嘴,该喷嘴用于由同位素235U生产的浓缩气体UF6。
在本书中强调的微加工技术是由FZK研究中心研制用于生产微机械结构的新工艺,在工艺中采用成型微***对表面的薄膜结构和基底进行精加工。
例如,微结构体可以采用微通道技术,用金属薄膜的堆叠和焊接技术生产。
机械微加工的最小尺寸可以达到几个微米,
金属和合金也可以像塑料和半导体材科硅一样成型。
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生产过程与主要结构
金属薄片式的微结构,基本上可以用两种精密金刚石***加工。
-1 使用车床实现的微加工
第一种:-1是用车床加工的示意图,金属薄片被绕在一个安装在车床主轴上的圆盘上,然后借助弹簧拉力拉紧,可调整式的微***被安装在圆盘下面可滑动的支撑架上,C装置控制支撑架和主轴,沿着平行于槽的方向,以微***的形状切入薄片表面。
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-1所示的矩形金刚石微***加工100 μm厚的薄铝片,切削宽度为85 μm ,深度是70 μm ,间距是115 μm ,剩余部分的厚度是30 μm。-2所示。
在图中还可以看到原来的研磨痕迹和边缘的毛刺,如果需要进一步加工除去毛刺,那么下一步使用平面切削金刚石微***就可以除去这些毛刺。
-2 -1车床上所加工槽的缩微照片
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-3是第二种薄片结构在高精度铣床上加工的示意图。金属薄片固定在高精度真空吸盘上,真空吸盘安装在X-Y工作台上,金刚石微***安装在高速旋转的主铀上,金刚石微***的切削速度可以通过改变主铀转速调整,通过旋转工作台可以改变微结构的加工方向。通过改变金刚石微***的形状可以加工矩形、三角形和半圆形槽。
-3 使用高精度铣床实现的微加工
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-4(a)是一个矩形金刚石微***的缩微照片,金刚石微***助切削宽度是100μm。
-4(b)所示的是楔形金刚石微型***.头部楔形角为20o,切削深度为500μm。
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-5 微机械加工中生成的典型微结构
-4(b)所示的楔形金刚石微***,对平滑的黄铜表面进行十字交叉加工,-5所示的四棱锥,在这个样品中,棱锥的高度是250 μm ,X方向和Y方向间距是100 μm ,每平方厘米排列有10000个微四棱锥,圆锥形的毛刺总是伴随着这个成型的过程产生。
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使用金属薄片结构的微结构体被用来构建并应用于各种场合,此外,塑料成型和电镀也有大量的新应用。
无论如何,微加工对于直槽的加工也是非常有用的,微结构也可以使用非常小的钻头和平底铣刀加工,钻头和平底铣刀作为成型***通常用来加工注射成型模和热压纹模。
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-6 微型铣刀
(a)使用硬金属材料制造的铣刀,直径大约是40 μm
(b)带有50 μm宽环型槽的微结构,剩余的环宽为10 μm
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