近年來，民用和國防等領(lǐng)域?qū)Ω鞣N微小型化產(chǎn)品的需求不斷增加，對微小裝置的功能、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、可靠性等要求也越來越高。因此，研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)上可行、能夠加工三維幾何形狀和多樣化材料、特征尺寸在微米級到毫米級的精密三維微小零件的微細(xì)加工技術(shù)具有重要意義。目前，微細(xì)切削已成為克服MEMS技術(shù)局限性的重要技術(shù)，而微細(xì)銑削技術(shù)因具有高效率、高柔性、能加工復(fù)雜三維形狀和多種材料的特點(diǎn)，已成為一個非�；钴S的研究熱點(diǎn)。

　　1959年，Richard P Feynman(1965年諾貝爾物理獎獲得者)就提出了微型機(jī)械的設(shè)想。1962年第一個硅微型壓力傳感器問世，氣候開發(fā)出尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動渦輪及聯(lián)接件等微機(jī)械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～12μm的利用硅微型靜電機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。

　　傳統(tǒng)的微細(xì)銑削技術(shù)研究與應(yīng)用主要是采用直徑幾十微米至1mm的微型立銑刀，在常規(guī)尺寸的超精密機(jī)床上進(jìn)行微細(xì)加工。由于這些機(jī)床主要用于加工精度很高的非微小幾何尺寸零件，通常需要通過昂貴的設(shè)計(jì)和制造工藝來達(dá)到所期望的目標(biāo)精度，而對于微小零件的加工，則缺少必要的柔性，且加工成本高、效率低。微小型化的加工設(shè)備具有節(jié)省空間、節(jié)省能源、易于重組、成本低等優(yōu)點(diǎn)。近年來，利用微小型加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)微細(xì)銑削加工已引起人們的普遍重視，并實(shí)現(xiàn)了采用微型刀具在微小型機(jī)床上的微細(xì)加工過程。在對微細(xì)銑削加工技術(shù)的研究中，研究重點(diǎn)主要集中于加工表面質(zhì)量、切削力、刀具的磨損和壽命、切屑狀態(tài)、對微小零件的加工能力等方面。

　　在銑削過程中，刀具的受載狀態(tài)極其復(fù)雜，不斷受到大小、位置不同的機(jī)械沖擊和熱沖擊載荷。由于微細(xì)銑削中的每齒進(jìn)給量小于(或等于)刀具切削刃鈍圓半徑，切削加工過程從以剪切為主變化到以摩擦、擠壓或耕犁為主;又由于切削速度較高，沖擊載荷較大，使得微細(xì)切削力與傳統(tǒng)銑削力有很大的不同。

　　Bao和Tansel針對采用微徑立銑刀進(jìn)行微細(xì)銑削加工時的切削力進(jìn)行了研究，提出了改進(jìn)的切削力模型。該模型通過計(jì)算刀具旋轉(zhuǎn)和前移時刀尖軌跡引起的切屑厚度變化得出，并且考慮了每齒進(jìn)給量與刀具半徑比值的不同、刀具跳動量和刀具磨損對切削力的影響，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型比傳統(tǒng)的立銑模型更為準(zhǔn)確。

　　Vogler等人提出了一個微細(xì)立銑削加工的力學(xué)模型，考慮了異質(zhì)材料中不同的相，發(fā)現(xiàn)金屬材料中的多相導(dǎo)致切削力的高頻變化，從而解釋了微細(xì)銑削多相材料時切削力中出現(xiàn)的高頻信號。

　　目前對微細(xì)切削力的研究還不多，還需進(jìn)一步了解微細(xì)切削力的特征，并可以考慮通過對切削力的實(shí)時監(jiān)測，動態(tài)調(diào)節(jié)切削用量，以控制切削力，提高加工表面質(zhì)量，延長刀具使用壽命。

　　利用小直徑立銑刀進(jìn)行微細(xì)加工時，由于對切削后加工面的修整非常困難，因此希望能用一把銑刀完成最終加工工序。而且高精度形狀加工耗用的切削時間往往需要數(shù)小時，因此對刀具的壽命和切削性能提出了更高要求。

　　Rahman等人采用直徑1mm的立銑刀對純銅進(jìn)行了微細(xì)銑削實(shí)驗(yàn)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的響應(yīng)曲面法建立了純銅微細(xì)銑削過程中刀具壽命的二次模型，得出切削速度和背吃刀量對刀具壽命影響顯著，而進(jìn)給速度的影響不顯著。切削刃磨鈍顯現(xiàn)出切削力的增加。同時應(yīng)當(dāng)考慮微型刀具的直徑和刃口尺寸。Zhou等人用直徑2mm的立銑刀高速銑削石墨電極，指出刀具磨損以磨粒磨損為主，磨損形態(tài)為后刀面磨損、前刀面磨損、微碎裂和破損，切屑形狀有塊狀、柱狀、球狀和片狀;涂層刀具的壽命是無涂層刀具的1.5倍;提出利用空氣噴射管口和吸塵器能有效減少刀具的磨損和破損。Miyaguchi等人指出，刀具壽命可以通過減小刀具剛度得以延長，由于刀具的低剛度，刀具的彎曲平衡了切削力，調(diào)節(jié)了跳動量的影響，導(dǎo)致兩個切削刃均勻磨損。

　　在微刀具的微細(xì)銑削加工中，切屑狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)精密加工、控制加工過程、判斷加工能力的重要因素。Kim等人對微細(xì)銑削過程中切屑的形成進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。以不同的進(jìn)給量對黃銅工件銑槽，通過收集切屑進(jìn)行測量以及觀察槽底表面的SEM圖像發(fā)現(xiàn)，當(dāng)每齒進(jìn)給量小于切削刃鈍圓半徑時，實(shí)際切屑體積是名義切屑體積的數(shù)倍，進(jìn)刀痕跡間隔也大于每齒進(jìn)給量。隨著每齒進(jìn)給量的增加，實(shí)際切屑體積逐漸接近名義切屑體積。由此可知，微細(xì)銑削中以較小的每齒進(jìn)給量進(jìn)給期間并不是總會形成切屑，即切屑的形成是間歇性的，斷斷續(xù)續(xù)產(chǎn)生的。

　　為了提高微細(xì)銑削加工質(zhì)量，必須對刀具的磨損及壽命進(jìn)行研究，可以考慮通過切削力、表面粗糙度、刀具的振動來研究刀具的磨損、破損情況。

　　目前，在微細(xì)銑削加工領(lǐng)域，對加工表面粗糙度的研究已取得不少成果，但對加工硬化、殘余應(yīng)力的研究還不多，對切削力的研究也還不夠成熟。為了改善微細(xì)銑削的加工效果，可對切削力、加工質(zhì)量、刀具磨損和加工振動等因素的影響進(jìn)行綜合研究;通過對微細(xì)銑削工藝的深入研究及開發(fā)，進(jìn)一步提高微小型機(jī)床的加工能力。隨著精密三維微小零件市場需求的不斷增大，微細(xì)銑削技術(shù)必將大有可為。