● 摘要
微机电系统设计制造技术已经成为现代机械工程学科的新兴、重要技术领域，在新型微武器系统、微医疗仪器和微实验系统等的研制和生产方面具有广阔的应用前景。但是实现毫微米级器件的快速制造所需要的装备和工艺技术还不成熟，并仍在探索之中。鉴于微铣削加工是实现微小结构加工的重要手段之一，自主研制高性能五坐标数控微铣床并开展相关微铣削工艺研究对于逐步探索建立我国的面向微机电系统的设计制造技术体系具有重要意义和应用价值。围绕普通微结构和微叶轮叶片等复杂曲面结构的加工设计制造了一种五坐标微铣削机床，该机床主要由精密直线运动平台、精密转台、高速电动主轴和基于PC的PMAC运动控制卡组成。采用了大理石底座和立柱提高了系统的机械稳定性；提出了一种新型双层密封结构，实现了精密运动平台的妥善防护。对以PMAC作为控制器的机床数控系统进行了设计和调试，对PMAC伺服系统的PID进行了调节，开发了手轮控制等基本功能。在Visual C++6.0软件开发平台上开发了基于PMAC的数控系统应用软件，设计了友好的人机交互界面，调用PMAC的动态链接库在软件中实现机床各种控制功能。调用PMAC的旋转缓冲区功能，使数控系统可执行超大容量的G代码加工程序。开展了微铣削加工的实验，实现了薄壁、矩形立柱、牙冠体和微型叶轮的加工。实验结果证明所研制的微铣削机床运行稳定，可满足微细铣削加工要求。