微型機械加工技術發展前景如何。

      微型機械加工或稱微cnc銑床加工型機電系統或微型系統是只可以批量制作的,集微型機構,微型傳感器,微型執行器以及信號處理和控制電路.甚至外圍接口.通訊電路和電源等于體的微型器件或系統.其主要特點有體積小(特征尺寸范圍為1μm10mm).重量輕.耗能低.性能穩定,有利于大批量生產.降低生產成本,慣性小.諧振頻率高.響應短,集約高技術成果.附加值高.微型機械的目的不僅僅在于縮小尺寸和體積.其目標更在于通過微型化.集成化.來搜索新原理.新功能的元件和系統.開辟個新技術領域.形成批量化產業.微型機械加工技術是指制作為機械裝置的微細加工技術.微細加工的出現和發展早是與大規模集成電路密切相關的.集成電路要求在微小面積的半導體上能容納更多的電子元件.以形成功能復雜而完善的電路.電路微細圖案中的最小線條寬度是提高集成電路集成度的關鍵技術標志.微細加工對微電子工業而言就是種加工尺度從微米到納米量級的制造微小尺寸元器件或薄模圖形的先進制造技術.目前微型加工技術主要有基于從半導體集成電路微細加工工藝中發展起來的硅平面加工和體加工工藝.上世紀年代中期以后在LIGA加工(微型鑄模電鍍工藝).準LIGA加工.超微細加工.微細電火花加工(EDM).等離子束加工.電子束加工.快速原型制造(RPM)以及鍵合技術等微細加工工藝方面取得相當大的進展.微型機械系統可以完成大型機電系統所不能完成的任務.微型機械與電子技術緊密結合.將使種類繁多的微型器件問世.這些微器件采用大批量集成制造.價格低廉.將廣泛地應用于人類生活眾多領域.可以預料.在本世紀內.微型機械將逐步從實驗室走向適用化.對工農業.信息.環境.生物醫療.空間.國防等領域的發展將產生重大影響.微細機械加工技術是微型機械技術領域的個非常重要而又非常活躍的技術領域.其發展不僅可帶動許多相關學科的發展.更是與國家科技發展.經濟和國防建設息息相關.微型機械加工技術的發展有著巨大的產業化應用前景。1987年美國加州大學伯克利分校研制出轉子直徑為6012μm的利用硅微型靜電機.顯示出利用硅微加工工藝制造小可動結構并與集成電路兼容以制造微小系統的潛力.。微型機械在國外已受到政府部門.企業界.高等學校與研究機構的高度重視.美國MIT.Berkeley.Stanford\\AT&T和的15名科學家在上世紀年代末提出"小機器.大機遇關于新興領域微動力學的報告"的國家建議書.聲稱"由于微動力學(微系統)在美國的緊迫性.應在這樣個新的重要技術領域與其他國家的競爭中走在前面".建議中央財政預支費用為年5000萬美元.得到美國領導機構重視.連續大力投資.并把航空航天.信息和MEMS作為科技發展的大重點.美國宇航局投資1億美元著手研制"發現號微型衛星".美國國家科學基金會把MEMS作為個新崛起的研究領域制定了資助微型電子機械系統的研究的計劃.從1998年開始.資助MIT.加州大學等8所大學和貝爾實驗室從事這領域的研究與開發.年資助額從100萬.200萬加到1993年的500萬美元.1994年發布的報告.把MEMS列為關鍵技術項目.美國國防部高級研究計劃局積極領導和支持MEMS的研究和軍事應用.現已建成條MEMS標準工藝線以促進新型元件/裝置的研究與開發.美國工業主要致力于傳感器.位移傳感器.應變儀和加速度表等傳感器有關領域的研究.很多機構參加了微型機械系統的研究.如康奈爾大學.斯坦福大學.加州大學伯克利分校.密執安大學.威斯康星大學.老倫茲得莫爾國家研究等.加州大學伯克利傳感器和執行器中心(BSAC)得到國防部和幾家公司資助1500萬元后.建立了1115m2研究開發MEMS的超凈實驗室.日本通產省1991年開始啟動項為期10年.耗資250億日元的微型大型研究計劃.研制兩臺樣機.臺用于醫療.進入人體進行診斷和微型手術.另臺用于工業.對飛機發動機和原子能設備的微小裂紋實施維修.該計劃有筑波大學.東京工業大學.東北大學.早稻田大學和富士通研究所等幾家單位參加.歐洲工業發達國家也相繼對微型系統的研究開發進行了重點投資.德國自1988年開始微加工年計劃項目.其科技部于年撥款4萬馬克支持"微系統計劃"研究.并把微系統列為本世紀初科技發展的重點.德國首創的LIGA工藝.為MEMS的發展提供了新的技術手段.并已成為維結構制作的優選工藝.法國1993年啟動的7000萬法郎的"微系統與技術"項目.歐共體組成"多功能微系統研究網絡NEXUS".聯合協調46個研究所的研究.瑞士在其傳統的鐘表制造行業和小型精密機械工業的基礎上也投入了MEMS的開發工作.1992年投資為1000萬美元.英國政府也制訂了納米科學計劃.在機械.光學.電子學等領域列出8個項目進行研究與開發.為了加強歐洲開發MEMS的力量.些歐洲公司已組成MEMS開發集團.目前已有大量的微型機械或微型系統被研究出來.例如尖端直徑為5μm的微型鑷子可以夾起個紅血球.尺寸為7mm×7mm×2mm的微型泵流量可達250μl/min能開動的汽車.在磁場中飛行的機器蝴蝶.以及集微型速度計.微型陀螺和信號處理系統為體的微型慣性組合(MIMU).德國創造了LIGA工藝.制成了懸臂梁.執行機構以及微型泵.微型噴嘴.濕度.流量傳感器以及多種光學器件.美國加州理工學院在飛機翼面粘上相當數量的1mm的微梁.控制其彎曲角度以影響飛機的空氣動力學特性.美國大批量生產的硅加速度計把微型傳感器(機械部分)和集成電路(電信號源.放.信號處理和正檢正電路等)起集成在硅片上3mm×3mm的范圍內.日本研制的數厘米見方的微型車床可加工精度達5μm的微細軸.。 我國在科技部.國家自然基金委.教育部和總裝備部的資助下.直在跟蹤國外的微型機械研究.積極開展MEMS的研究.現有的微電子設備和同步加速器為微系統提供了基本條件.微細驅動器和微型機器人的開發早已列入國家863高技術計劃及攀登計劃B中.已有近40個研究小組.取得了以下些研究成果.工業大學與日本筑波大學合作.開展了生物和醫用微型機器人的研究.已研制出維.維聯動壓電陶瓷驅動器.其位移范圍為10μm×10μm,位移分辨率為0.01μm.精度為0.1μm.正在研制6自由度微型機器人,光學精密機器研究所研制出直徑為φ3mm的壓電電機.電磁電機.微測試儀器和微操作系統.冶金研究所研制出了微電機.多晶硅梁結構.微泵與閥.交通大學研制出φ2mm的電磁電機.南開大學開展了微型機器人控制技術的研究等.我國有很多機構對多種微型機械加工的方法開展了相應的研究.已奠定了定的加工基礎.能進行硅平面加工和體硅加工.LIGA加工.微細電火花加工及立體光刻造型法加工等.。微型機械加工技術的發展剛剛經歷了幾年.在加工技術不斷發展的同時發展了批微小器件和系統.顯示了巨大生命力.作為大批量生產的微型機械產品.將以其價格低廉和優良性能贏得場.在生物工程.化學.微分析.光學.國防.航天.工業控制.醫療.通訊及信息處理.農業和家庭服務等領域有著潛在的巨大應用前景.當前.作為大批量生產的微型機械產品如微型壓力傳感器.微細加速度計和噴墨打印頭已經占領了巨大場.目前場上以流體調節與控制的微機電系統為主.其次為壓力傳感器和慣性傳感器.1995年全球微型機械的銷售額為15億美元.有人預計到2002年.相關產品值將達到400億美元.顯然微型機械及其加工技術有著巨大的場和經濟效益.微型機械是門交叉科學.和它相關的每技術的發展都會促使微型機械的發展.隨著微電子學.材料學.信息學等的不斷發展.微型機械具備了更好的發展基礎.由于其巨大的應用前景和經濟效益以及政府.企業的重視.微型機械發展必將有更大的飛躍.新原理.新功能.新結構體系的微傳感器.微執行器和系統將不斷出現.并可嵌入大的機械設備.提高自動化和智能水平.微型機械加工技術作為微型機械的最關鍵技術.也必將有個大的發展.硅加工.LIGA加工和準LIGA加工正向著更復雜.更高深度適合各種要求的材料特性和表面特性的微結構以及制作不同材料特別是功能材料微結構.更易于與電路集成的方向發展.多種加工技術結合也是其重要方向.微型機械在設計方面正向著進行結構和工藝設計的同時實現器件和系統的特性分析和評價的設計系統的實現方向發展.引入虛擬現實技術.我國在微型加工技術發展的優先發展領域是生物學.環境監控.航空航天.工業與國防等領域.建設好幾個有世界先進水平的微型機械研究開發基地.同時亦重視微觀尺度上的新物理現象和新效應的研究.加速我國微型機械的研究與開發.迎接世紀技術與產業革命的挑戰.。微型機械是個新興的.多學科交叉的高科技領域.面臨許多課題.涉及許多關鍵技術.當個系統的特征尺寸達到微米級和納米級時.將會產生許多新的科學問題.例如隨著尺寸的減少.表面積與體積之比增加.表面力學.表面物理效應將起主導作用.傳統的設計和分析方法將不再適用.為摩擦學.微熱力這等問題在微系統中將至關重要.微系統尺度效應研究將有助于微系統的創新.微型機械不是傳統機械直接微型化.它遠超出了傳統機械的概念和范疇.微型機械在尺度效應.結構.材料.制造方法和工作原理等方面.都與傳統機械截然不同.微系統的尺度效應.物理特性研究.設計.制造和測試研究是微系統領域的重要研究內容.在微系統的研究工作方面.些國內外研究機構已在微小型化尺寸效應.微細加工工藝.微型機械材料和微型結構件.微型傳感器.微型執行器.微型機構測量技術.微量流體控制和微系統集成控制以及應用等方面取得不同程度的階段性成果.微型機械加工技術是微型機械發展的關鍵基礎技術.其中包括微型機械設計微細加工技術.微型機械組裝和封裝技術.為系統的表征和測量技術及微系統集成技術.。微系統設計技術主要是微結構設計數據庫.有限元和邊界分析.CAD/CAM仿真和擬實技術.微系統建模等.微小型化的尺寸效應和微小型理論基礎研究也是設計研究不可缺少的課題.如力的尺寸效應.微結構表面效應.微觀摩擦機理.熱傳導.誤差效應和微構件材料性能等.。 微細加工技術主要指高深度比多層微結構的硅表面加工和體加工技術.利用X射線光刻.電鑄的LIGA和利用紫外線的準LIGA加工技術,微結構特種精密加工技術包括微火花加工.能束加工.立體光刻成形加工,特殊材料特別是功能材料微結構的加工技術,多種加工方法的結模具制造加工廠合,微系統的集成技術,微細加工新工藝探索等.。微型機械組裝和封裝技術主要指沾接材料的粘接.硅玻璃靜電封接.硅硅鍵合技術和自對準組裝技術.具有維可動部件的封裝技術.真空封裝技術等新封裝技術的探索.。微系統的表征和測試技術主要有結構材料特性測試技術.微小力學.電學等物理量的測量技術.微型器件和微型系統性能的表征和測試技術.微型系統動態特性測試技術.微型器件和微型系統可靠性的測量與評價技術.。

      面體加工基地面體加工基地是種比較格外的加工基地它兼有立式加工基地和臥式加工基地的功能，這種加工基地使用的是復合式銑頭，也就是說面體加工基地的銑頭是可以拆開的，經過銑頭可以旋轉視點能加工除與工作臺接觸的面以外的面，而且面體加工基地只能是龍門加工基地，立式加工基地是無法使用復合式銑頭的。加工中心和面體加工基地除了結構不樣之外，最主要的差異就是加工規模，軸加工中心不僅應用于航空航天軍事精密器械高精醫療設備等職業，還廣泛應用于民用職業，例如木模制作衛浴修邊汽車內飾件加工泡沫模具加工歐式風格家居實木椅子等。軸加工中心是種高科技的機械加工設備，它讓不可能變成了可能，切的空間曲面異型加工都可以實現。而面體加工基地能加工的工件比較單，大多數時候只能加工箱體類零件，但是其具有臥式加工基地的功能，這是軸加工中心所不具備的。
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      數控機械加工是種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程也是非標機械加工。按被加工的工件處于的溫度狀態﹐分為冷加工和熱加工。般在常溫下加工，并且不引起工件的化學或物相變化﹐稱冷加工。般在高于或低于常溫狀態的加工﹐會引起工件的化學或物相變化﹐稱熱加工。

      微型機械加工技術發展前景如何。

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