在微系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需要多種微技術(shù)的共同發(fā)展。例如需要微型機(jī)械零件、微型光學(xué)零件和微型電子部件的共同努力才能完成。微型的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)就需要上述各個(gè)微型技術(shù)的通力合作。微型技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)品需求量的增加也帶動(dòng)了微型機(jī)械產(chǎn)品需求量的增加，從而對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)加工提出了更高的要求。因此，微型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝、微型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造和微型部件的研制開(kāi)發(fā)是急待增強(qiáng)的新領(lǐng)域。

高硬度微型零件的機(jī)械加工，因微型結(jié)構(gòu)件有限的可加工性、極高的精度和很小的制造公差，所以是一項(xiàng)非常困難的加工任務(wù)。在工業(yè)化大批量生產(chǎn)中，微型結(jié)構(gòu)件最主要的生產(chǎn)工藝方法是輥壓、微壓鑄、熱沖壓等等。在高耐磨微型零件結(jié)構(gòu)的加工中，除了磨削和激光切削方法以外，電火花腐蝕加工也是一種可行的微型結(jié)構(gòu)件加工工藝。在電火花腐蝕加工中，利用微型成型電極的電火花腐蝕加工和微型線(xiàn)切割加工，由于其工藝方法在微型系統(tǒng)機(jī)械零部件、結(jié)構(gòu)件加工中的特性而得到廣泛應(yīng)用。這兩種加工工藝方法與被加工工件材料的性質(zhì)無(wú)關(guān)，不受工件材料的影響，并且?guī)缀醪划a(chǎn)生切削力，因此可以生產(chǎn)加工出非常小的結(jié)構(gòu)件。

微電火花腐蝕加工的概念（縮寫(xiě)為μ－EDM）表示的是利用電火花腐蝕加工的方法生產(chǎn)加工微型工件和微型結(jié)構(gòu)件，它是機(jī)械加工中電火花腐蝕加工在微型加工領(lǐng)域中的一種應(yīng)用。在微電火花腐蝕加工中，被加工工件的輪廓尺寸明顯的小于1mm。微電火花腐蝕加工與傳統(tǒng)電火花腐蝕加工的區(qū)別首先是非常小的電極，除此以外就是與微型工件、微型結(jié)構(gòu)件電火花加工相適應(yīng)的電氣參數(shù)和生產(chǎn)工藝參數(shù)。由于微型工件的體積和尺寸非常小，所有的加工工藝參數(shù)都不能超過(guò)工件熱負(fù)荷極限的限制。這就是說(shuō)：要減少放電電能，減少電流密度。

現(xiàn)代化的電火花腐蝕加工設(shè)備除了配備有電流可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)，可進(jìn)行大功率的電火花腐蝕加工以外，還附加了張馳振蕩器，可用于微電火花腐蝕加工和表面精密加工。這種電容式的微型振蕩器可以根據(jù)電氣傳導(dǎo)距離的放電電容量、分布電容，產(chǎn)生很小的放電能量。最小為0.1μJ/每個(gè)放電過(guò)程；最小的工作電流0.1A；最短的放電持續(xù)時(shí)間為50ns ；以及放電頻率達(dá)到10 MHZ。它可實(shí)現(xiàn)的最小電火花間距達(dá)15μm。目前，利用微電火花腐蝕加工工藝可以達(dá)到的最小結(jié)構(gòu)尺寸約為20μm，日本的研究人員已經(jīng)成功的在厚度為10μm的鋼質(zhì)薄片上利用微電火花腐蝕加工工藝加工出了直徑為5μm的孔。在加工這種孔時(shí)，他們充分控制了電氣導(dǎo)線(xiàn)和夾具系統(tǒng)在電火花腐蝕時(shí)的放電電容，使它小于10 pF。在微電火花腐蝕加工中，機(jī)床只允許有非常小的放電電容，例如利用陶瓷夾具，屏蔽了的電氣導(dǎo)線(xiàn)，來(lái)減少機(jī)床系統(tǒng)的放電電容；電容和電路板等，也應(yīng)嚴(yán)格在空間上與加工電極分割開(kāi)來(lái)。

臺(tái)式的微電火花加工機(jī)床

微加工的另一個(gè)要求是：必須能保證幾微米小的加工公差。由這一要求引出的是對(duì)微電火花腐蝕加工機(jī)床的一系列技術(shù)要求：要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有很高的定位精度；高解析度的位置測(cè)量系統(tǒng)；無(wú)振動(dòng)的機(jī)床床身系統(tǒng)以及很高的長(zhǎng)時(shí)間熱穩(wěn)定性能。現(xiàn)代化的微電火花腐蝕加工機(jī)床和微線(xiàn)切割機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)的定位精度為±2μm。瑞士的電火花加工機(jī)床生產(chǎn)廠(chǎng)商Agie研制了一種面向未來(lái)的臺(tái)式微電火花腐蝕加工機(jī)床，采用了并行聯(lián)接的機(jī)械轉(zhuǎn)向節(jié)和Voice－Coil 電機(jī)，它的定位精度達(dá)到了納米級(jí)。

微加工工藝的發(fā)展趨勢(shì)是：將電火花腐蝕工藝方法集成在一臺(tái)機(jī)床上完成，這樣一來(lái)，這種“集成式，或者多功能”微電火花腐蝕加工機(jī)床就集合了許多電火花腐蝕加工的優(yōu)點(diǎn)：減少了工件的裝夾轉(zhuǎn)換次數(shù)和時(shí)間，減少了電極的裝夾更換次數(shù)與時(shí)間。這不僅僅是減少了機(jī)床操作者的設(shè)備調(diào)整時(shí)間，尤其是避免了反復(fù)裝夾微型工件時(shí)的安裝誤差。這種微加工工藝技術(shù)集成的另一大優(yōu)點(diǎn)是：在多種微加工生產(chǎn)過(guò)程中絕緣條件、電機(jī)、振蕩器工作參數(shù)的選擇幾乎保持不變。例如，研究試驗(yàn)的結(jié)果告訴我們：消電離的冷卻液在導(dǎo)電能力為1μS/cm的條件下有很低的粘度。與油類(lèi)相比，在很小的放電間隙中消電離的冷卻液的電擊穿能力要小的多。另外，由于放電持續(xù)時(shí)間很小，陰極電極的磨損也很小。 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

微電腐蝕加工工藝方法集成在一臺(tái)機(jī)床上的實(shí)例：電火花腐蝕孔加工與電腐蝕線(xiàn)切割加工回轉(zhuǎn)體工件。在加工小直徑的孔時(shí)，例如加工直徑100μm以下的孔時(shí)，是不能使用“桿式電極”的，而是采用特殊形狀的電極，將一個(gè)硬質(zhì)合金制造的圓柱形電極加工成特殊形狀電極則必須使用電腐蝕中的線(xiàn)切割工藝（WEDD）。在這一特殊形狀電極的加工過(guò)程中，圓柱形電極成為了被電火花腐蝕加工的“工件”。這樣一來(lái)，就需要在微電火花腐蝕加工機(jī)床中，附帶的加上一套線(xiàn)切割腐蝕加工系統(tǒng)。這種機(jī)床配置方案減少了一次工件裝夾過(guò)程，可以達(dá)到很高的定位精度。這種集成方案既可以加工出有回轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸的，也可以生產(chǎn)出四邊形的電極，既可以生產(chǎn)微電腐蝕加工的“刀具”，也可以生產(chǎn)微電腐蝕加工的工件，例如加工微銑削加工的特種銑刀等等。

微電極的加工非常繁瑣

在加工凹腔時(shí)，例如沖壓模具或注塑模具中的型腔時(shí)，長(zhǎng)期以來(lái)一直采用的是電火花腐蝕加工工藝。然而這種方法在加工微型工件時(shí)會(huì)因微電極的制造而引起一系列的經(jīng)濟(jì)的和技術(shù)上的困難。利用微型銑刀或LIGA技術(shù)加工微型成型電極非常困難，往往與電極的材料有關(guān)，而且費(fèi)用也很高。另外，這樣制成的成型電極也不易接近工件，耗費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)，很有可能出現(xiàn)定位錯(cuò)誤或者損傷微型成型電極或微型工件。

一種可以解決這一難題的微型腔加工工藝方法是所謂的微軌跡腐蝕工藝技術(shù)，是利用圓柱形微電極（ED－Milling），按運(yùn)動(dòng)軌跡逐步“電火花腐蝕”加工出微小型腔的工藝方法。在這種微軌跡電火花腐蝕加工中，所用的電極是圓柱形的桿式電極，而不是與微型型腔輪廓相同的成型電極，其電火花腐蝕過(guò)程可與端銑刀成型銑削相比較，最終加工出三維的型腔。與微電火花腐蝕加工相比，ED－Milling方法更適合在微型電腐蝕加工領(lǐng)域中使用。利用合適的五坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，即帶有進(jìn)給速度調(diào)節(jié)，又帶有電機(jī)磨損補(bǔ)償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，可以加工出幾何精度非常高的微型工件。由于微型電極的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和“開(kāi)放式”的微型型腔與傳統(tǒng)的電火花腐蝕加工技術(shù)相比有著很好的清理排屑作用，從而提高了微型電極的切削效率，又可以延長(zhǎng)微型電極的使用壽命，對(duì)提高微型型腔的表面質(zhì)量又有著積極的作用。另外，由于采用了圓柱形的微電極，又減少了電極的制作費(fèi)用。雖然人們采用ED－Milling微加工工藝技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)還不多，尤其是在工業(yè)化大生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但是許多研究單位都在這方面下大氣力進(jìn)行研究，例如準(zhǔn)備生產(chǎn)與這種工藝技術(shù)配套的CAM系統(tǒng)。

可以加工出40μm的割縫

與軌跡電火花腐蝕、垂直電火花腐蝕相比，線(xiàn)切割也是微電腐蝕加工中可以使用的工藝技術(shù)，利用極細(xì)的20μm粗的微型線(xiàn)切割絲，可以切割出寬度僅為40μm的縫隙。在采用了多線(xiàn)微型線(xiàn)切割的方案后，可將割縫的寬度提高到幾個(gè)微米，縫隙處的表面粗糙度可達(dá)到Ra±0.1μm的水平。微線(xiàn)切割技術(shù)除了生產(chǎn)微型產(chǎn)品，例如生產(chǎn)微型齒輪，或者微型反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)（minimal-invasiven Chirurgie）的零部件外，還非常適合生產(chǎn)制作微造型模具和微沖裁模具。與此相比，垂直進(jìn)給的微成型電火花腐蝕加工則主要適用于微壓鑄模具和微孔加工，例如加工共軌噴射系統(tǒng)中的電控噴油器。在機(jī)床生產(chǎn)與研究開(kāi)發(fā)不斷發(fā)展的情況下，在微加工機(jī)床外部設(shè)備的不斷完善的情況下，微電腐蝕加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒁矔?huì)隨之不斷擴(kuò)大。