微研磨技术

　　1前言

　　近年来，随着仪器类微型化技术的发展，针对工业和医用领域狭窄的地方作业困难这一问题，研究人员正在研究开发适用的微机械，对此，微机械的微型结构部件研制技术显得常重要。本文将对微机械部件的加工方法一微研磨技术作以介绍。

　　2.采用普通加工方法的微加工

　　对微机械构成部件，若按尺寸分类的话，可分为毫米以下的亚毫米、微米或纳米级。对目前采用的各种加工方法，若从加工尺寸及加工单位的角度来整理，如图1所示。以往，微型部件的加工，多采用硅的加工工艺。主要用于制造IC电路，可实现非常微细的加工。不过，这是一种以膜加工为主的技术，制作的部件为平面结构，制成三维结构的部件很困难。

　　另外，以往采用的切削、研磨等机械加工，虽然具有加工精度高、三维结构加工容易、不受加工材料的限制等特点，但作为机械加工方法，由于加工力的作用，易使微型部件变形和损坏，故不适于微细部件加工。

　　目前，对于能在管路内进行移动检修作业的微机械，要求必须具有移动、力的传递和取出功能，同时，要求其结构部件也必须具有与作用力相适应的强度和刚性。因此，部件的大小必须为0.lmm~lmm。这种亚毫米级结构部件的加工，见图1所示现有的加工方法。对于放电加工法，也就是在原有放电加工法基础上发展起来的微放电加工法，作为微加工方法已占有重要位置。

　　3.微研磨法的可能性

　　3.1利用研磨进行微加工的难度

　　3.1.1加工力使微细部件产生变形

　　由于研磨是利用磨料除去加工物的机械性加工方法，那么加工力的作用是无法避免的。微型部件的研磨难点，是对图2所示的薄肋和微型柱体加工，由于加工力的缘故，工件易变形，或出现损伤。即使是无损坏，仅仅是产生变形，也很难获得良好的加工精度。

　　如图3所示，当使工件保持悬臂状态进行柱体研磨时，由于集中截荷w的作用，工件端部弯曲变形v，根据材料力学的原理，可表示为下式。

     　工件端部的弯曲变形与I3/r4成正比，一旦加工直径变小，或工件长度变长，高精度研磨非常困难。

　　当将高速钢研磨成直径0.05mm、长3mm的柱体的情况下，假设工件端部具有0.19的加工力作用时，可算出工件端部的弯变形。仍达0.13mm以上。端部变形超过0.1mm的加工条件下，高精度研磨非常困难。显然，对微型部件的加工必须利用非常小的加工力来进行。

3.1.2控制变形的装置很难适用