1999年---外文翻译--微切削车床车削系统（译文）

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1、中文 3600 字， 2600 单词， 12700 英文字符 出处： Lu Z, Yoneyama T. Micro cutting in the micro lathe turning systemJ. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 1999, 39(7):1171-1183. 微切削车床车削系统 Zinan Lu, Takeshi Yoneyama 摘要 作为一个为微型机械零件制造和作为一个微型机械加工配套的微型工件尺寸切割应用系统的 开发试验，微型车床车削系统已经研制成功。该车床可以在15000r/min 的转

2、速下加工直径为 0.3mm 的工件，且切削厚度可以达到 10 微米。该设备整机尺寸约 200 毫米，以致可以再光学显微镜下观察。 一个微型的单点金刚石工具已被应用到各种形状的切割，而这种微型刀具的各种形式的有效性 已经被证实 。切削力的控制采用了三向力传感器和切削阻力下降的可能性，可以提高微型零件加工精度。 关键词：切削、微加工、车床、制造、切削力 1. 简介 对微电系统微型零部件的生产目前正在开发利 用，如光刻、束刻蚀和放电加工的新技术。另一方面，传统的机械制造工艺已经成熟，如加工、打、测量和制造。如果传统的加工方法可用于微制造过程中，对微型零件的生产过程将作为传统的机械生产过程的延伸。 在

3、一个以微切削加工中的应用可能性方面， Ikawa 和 Shimada 在切割扫描电子显微镜的实验系统下已经可以切削 1 纳米的切削深度。 Moriwaki 发现切削力在微型刀具椭圆振动中减少。从这些事实表明切割必须是微机械加工的有效方法。在另一种方案中，可使微型机器的一部分应用于超精密机床。 Yamagata and Higuchi 提出了各种可使用超精密机床得微型零件。在工业领域 ， Sawada 在 FANU开发了 超精密加工系统。 除了这些实验和工业的办法 外 ， 随着工件材料的小型化 机床系统也将微型。当然 小型化 也有其优势和劣势 。优点是，例如，一个由热膨胀 变形的火焰加工误差根据

4、机床的大小 而变化 。 缺点是 ， 机械运动精度由 定位精度和旋转精度 决定，机床的小型化将对定位精度和旋转精度提出更高要求 。小型化系统也应该由一个人操作方便 而定 ，而机床的 小型化 也 使 操作 变得 困难。 在本研究中，一个 完全的 的微型机械零件制造 的 微型机械加工系统是通过 调查对各种加工设备的开发试验。作为第一个尝试，作者提出了原型微型转向系统可以 小到在光学显微镜下 观察 。 Ikawa 已经开发微型车床 ， 长度 为 32 毫米。 虽然简单的转向系统可以在一个小规模的 范围内 实现， 但相应的工作材料的大小 加工是不够准确的。 同时 也有 由于刀具的微型化使得 切割形状的难

5、度 增加。除了运动精度，切削力必须是关键因素 影响了加工精度， 此外工件刚性根据其直径的减小而减少， 很容易 发生 偏转。 在 此论文中 ， 首先总结，微型制造系统的主体 。然后 介绍 ， 对原型设备与以往经验的基础上实现的一个新的微转向系统的设计 。在这 个新系统，新的点工具被应用到微转动提升的旋转速度。通过对不同的切削条件下切削 力检测，工件对力 的反应 在足够低的 微挠度水平 上 进行了研究。 2 微型车床车削加工系统 2.1 微切割系统的发展 微切割系统如图 1 所示。由于工件材料规模在 10-1000 微米的范围内，切割设备的大小可以小到放在桌子上。该系统由工件、卡盘、刀具、刀架、机

6、械系统、传感器、显示设备和操作系统组成。由于 工件的小型化导致 直接观测变得困难，切割 过程必须有 光学显微镜观察。由于用手 操作设备较难，因此操作辅助设备 也是必要的。除了操作单元 外的所有元素 ， 都是微小单元。如图 2 所示的所有问题必须克服，以实现这种微加工系统。 图 1 微切削系统 图 2 微小零件切削系统的开发 1人类对机器的操作：由人手操作该切割设备的组装。切割机是一种连接的接口工件和人为操作的机器。尽管工件非常小，但尺寸合适的工作机是人类经营必要的 2.观察：为了直接掌握工作情况和形状，在工作时有必要用光学显微镜观察或用电子显微镜。用光学显微镜可以看到最好的切割状态，因为它是更容易在一个开放的空间处理的工作。 3.设置或重置工件：组装和拆卸的工件必须是方便，且与下一个工作流程连接应方便安排。 4.加工精度：当工件的尺寸变小，尺寸公差变得非常严格。例如，在一个直径为 10 毫米轴的尺寸公差将成为 15 纳米。因此，如果同样的尺寸精度要求在微机械加工，工作秩序的纳米精度成为必要。尺寸公差约为