Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Технология производства и методы обеспечения качества зубчатых колес и передач

..pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
33.91 Mб
Скачать

Материалы, методы и технология изготовления зубчатых колес из пластмасс 341

на основе полимеров со сверхвысокой молекулярной массой и высоконаполненные мате­ риалы, перерабатывать которые традиционными методами, например литьем под давле­ нием, невозможно. При этом прочностные свойства деталей можно повысить за счет соз­ дания в материале структурной анизотропии, соответствующей условиям нагружения [54, 57-60].

При изготовлении зубчатых колес формование ступицы происходит посредством осадки материала, а зубьев — путем последующего выдавливания. В результате в зубьях возникает текстура, которая приводит к их упрочнению в направлениях, совпадающих с направлениями действующих нагрузок. Так, зубчатые колеса, изготовленные методом Ф ТФ из ненаполпенного полиоксимстилеиа Hostafom С 9021 и армированного сополи­ мера Hostaforni С 9021 G V 1/30, включающего 26 % масс, коротких стекловолокон диамет­ ром 15 мкм средней длиной 250 мкм, по сравнению с литыми обладают более высокой ра­ ботоспособностью, их можно эксплуатировать при более высокой температуре [61].

Процесс формирования изделия может осуществляться как при комнатной темпера­ туре (холодная штамповка), так и с нагревом. Метод холодной штамповки прост, не тре­ бует нагрева и поддержания температуры заготовки и оснастки, производительность его в 6-12 раз выше, чем метода литья под давлением. Однако распространения он не получил из-за необходимости учета упругого восстановления материала после извлечения изделия из формы, которое может составлять до 6%, а также недостаточной формоустойчивости изделий при нагреве. При холодной штамповке затруднен процесс формирования острых углов и кромок, требуется значительное удельное давление, а, следовательно, и более мощное прессовое оборудование. Кроме того, при холодной штамповке отмечены нерав­ номерность деформации, образование зон с различной степенью упорядоченности струк­ туры. Поэтому использование ее ограничивается переработкой небольшого круга листо­ вых термопластичных материалов толщиной до 1 мм [62-64].

Изучение температурно-временных и силовых параметров при ФТФ с нагревом по­ казало, что сопротивление деформированию зависит от температуры, скорости деформи­ рования и степени деформации. При постоянной скорости деформирования с увеличени­ ем деформации сопротивление деформированию возрастает, что связано с процессами уп­ рочнения материала. Влияние скорости деформирования особенно заметно при высоких температурах формования. Если при комнатной температуре зависимость сопротивления деформированию от скорости мало отличается от линейной, то с повышением Т она при­ обретает 5-образный характер, отражая взаимодействие конкурирующих процессов ориентационного упрочнения и разупрочнения под действием тепловых эффектов. При скорости деформирования выше некоторого критического значения (е > 10й с"1для по­ лиэтилена высокой плотности) сопротивление деформированию возрастает тем значи­ тельнее, чем больше деформация.

Наиболее приемлемым является формование с нагревом заготовки до температуры на 10-30° ниже температуры плавления (для кристаллических полимеров) или до тем­ пературы, не превышающей температуру стеклования (для аморфных полимеров). При этом установлено, что для завершения процесса релаксации напряжений, а значит, и для повышения точности отформованное изделие необходимо выдержать под давлением. Для различных материалов время выдержки под давлением колеблется от единиц до де­ сятков секунд. Так, для штампованных шестерен из высокомолекулярного полиэтилена выдержка составляет менее 1 мин, а величина усадки — около 0,2 % [54].

Объединив операции получения заготовки и формования изделия в едином техноло­ гическом процессе, можно избежать производственно-технологических трудностей, свя­ занных с необходимостью промежуточного хранения заготовок н последующих энергети­ ческих затрат для их нагрева под штамповку. Технологически это достигается благодаря

342

Г л а в а 8

тому, что процессы литья под давлением заготовки и объемной штамповки изделия вы­ полняются в одной и той же форме со сменной матрицей: сначала отливают заготовку, за­ тем после охлаждения при заданном температурно-временном режиме из нее прессуют изделие [65, 66].

Описание конструкций форм для формования в твердом состоянии приведено в рабо­ тах [4, 66, 67].

Литература

1.Krause W. Plastzahnradcr. Berlin, 1985.

2.Kolouch J. Strojni soiniasti z plastu. Praha, 1981.

3.Oberbach K. Kunststoff-Kcnnwcrtc fur Konstruktcurc. Munchcn-Wicn: Carle Hanscr Verlag. 1975.

4.Пластмассовые зубчатые колеса в передачах точного приборостроения / Старжинский В. Е., Крау­ зе В., Гаврилова О. В. и др. Ми: Навука i тэхшка, 1993.

5.Ельяшсвич А. М. / / Энциклопедия полимеров. М., 1974. Т. 2. С. 230-241.

6.A Computerized Tribology Information System. Technical Manual, National Institute of Standards and Tribology. 1989.

7.Ahari M„ Kai S., Smith G. F. / Pap. Conf. Polymer. Prop. CAD/CAM. London, 1989 / / Plast. and Rubber Process and Appl. 1990. Vol. 4, N 3. P. 159-163.

8.Das Informatiossystcm fur Wcrkstoffc und okonomischcn Matcrialcinsatz — Instrument zur Verbesserung dcr Matcrialokonomie, Nutzcninformation. Dresden, 1978.

9.Knaucr B. Fortschrittc auf dem Gcbict dcr Konstruktionsplaste. Berlin, 1982.

10.Dean C., Turner S. / Pap. Conf. Polym. Prop. CAD/CAM. London, 1989 / / Plast. and Rubber Process and Appl. 1990. Vol. 14, N 3. P. 137-144.

11.Hoffmann L, Ehrcnstcin G. W. / / Plastvcrarbcitcr. 1991. Bd 42, N 6. S. 6,18-19,22-23.

12.Sarabi B. / / Kunststoffc. 1991. Bd. 81, N 5. S. 440-445.

13.Захаров С. M. / / Трение и износ. 1990. T. 11, № 4. C. 750-751.

14.Гамуля Г. Д., КоптеваТ. А., Пастухов Ю. В.//Трение и износ. 1991. Т. 12, № 1. С. 154-162.

15.Великанова А. М., Горбунов В. В., Кирпичснко 10. Е. / / Трение и износ. 1990. T. 11, № 6. С. 629-634.

16.Докучаев Е. Н., Лаптева В. Г., Троицкая И. А., Каплипа В. Ф. / / Трение и износ. 1987. Т. 8, № 4.

С.629-634.

17.Кушслсв В. В. / / Технология судостроения. 1990. № 10. С. 56-59.

18.Каменев Е. И., Мясников Г. Д., Платонов М. П. Применение пластических масс: Справочник. Л., 1985.

19.Филатов В. И., Корсаков В. Д. Технологическая подготовка процессов формования изделий из пластмасс. Л.: Политехника, 1991.

20.Гото Хидео / / Пурасутикку сэйкэй гидзюцу. 1988. Т. 5. С. 34-40 / Пер. с ян. № 11286. Дальнево­ сточное региональное отделение торгово-промышленной палаты СССР. 1991.

21.Greiner Н. Plastwcrkstoff in dcr Fcingcratctcchnik. Berlin, 1973.

22.Бслчсв Б., Арпаудов К., Козлова А. Зъбни прсдавки с пластмасови колола. София, Държавно издателство «Техника», 1985.

23.Plastics Design Guide, Corporatepractice (C-P 5-2300-007), IBM Corporation, Armonk, New York, 1980.

24.Брагинский В. А. Точное литье изделий из термопластов. Л.: Химия, 1977.

25.Ncuhausl Е. / / Plastu a kaueuk. 1976. Т. 13, N 2. S. 33-36.

26.Масудзава Е. / / Коге дзайрс. 1969. Т. 17, № 1. Р. 73-77.

27.Такапаси С. / / Кикай сэккэй. 1968. Т.12, № 12. С. 48-56.

28.Ямагути С. / / Госэй дзюси. 1979. Т. 16. С. 633-639.

29.Design and Production of Gears in Acetal Copolymer, Cclancse Plastics Co., Newark, 1969.

30.Йошики Масудзава / / Пурасутикку сэйкэй гидзюцу. 1988. Т. 5. № 5. С. 46-52 / Пер. с ян. № 11287. Дальневосточное региональное отделение торгово-промышленной палаты СССР. 1991.

31.Кудинов А. Т., Старжинский В. Е., Гуревич М. Л. идр .// Пластические массы. 1990. № 3. С. 61-64.

32.Старжинский В. Е., Осипенко С. А., Кудинов А. Т„ Шалобасн Е. В. / / Вестник машиностроения. 1997, №8. С. 11-14.

Материалы, методы и технология изготовления зубчатых колес из пластмасс 343

33.Барвинский И. А., Барвмнская И. Е. Компьютерные технологии Moldflow для литья пластмасс. Препринт. 18.05.1999.12 с.

34.Губим Л. В., Ивапсц Г., Хамей Н. И. / / САПР и графика. 2000. № 11. С. 37-40.

35.ЕОС Normalien. Standard Mould Making Components. Ludcnschcid. G., 1998.

3G. EOC Normalicn/THERMOPLAY. Каталог горячекапальнмх нормализованных элементов пресс-форм. 1998.

37.Унифицированные элементы пресс-форм. «АБ Универсал*. 2000.

38.Макан Масакадзу / / Пурасутикку сэйкэи гидзюцу. 1988. Т. 5, № 5. С. 23-33. / Пер. с яи. № 11285. Дальневосточное региональное отделение торгово-промышленной палаты СССР. 1991.

39.Пантелеев А. П., Шевцов 10. М., Горячева И. А. Справочник но проектированиюоснастки для пере­ работки пластмасс. М.: Машиностроение, 1986.

40.Дубов К. X., Шнейдерман М. А., Гречушкин Г. И. идр. Технологическая оснастка для переработки термопластов. Отраслевой каталог. М.: ЦНИИТЭстроймаш. 1983.

41.Литьевая форма для изготовления полимерных изделий: А. с. 1281432 СССР; В 29 С 45/26.

42.Литьевая форма для изготовления полимерных изделий (се варианты): А. с. 1256980 СССР:

В19 С 45/26.

43.Ротрекс Б., Дитрих 3„ Тамхина И. Нанесение металлических покрытий на пластмассы. М., 1958.

44.Мнкалаускайтс А. П., Молчапский А. М., Пилите С. С. / / Разработка мер защиты от коррозии: Тез. докл. иаучп.-техп. коиф. Вын. 2. Секция 4-5. М., 1971. С. 162-164.

45.Горбунова К. М., Никифорова А. А. Физико-химические основы, процессы химического никелиро­ вания. М., 1960.

46.Muller R. / / Ausbau. 1973. № 4. S. 209-221.

47.Small size injection moulding machines for precision parts //Jap . Plast. Age. 1985. Vol. 23, Ns 202. P. 21-23.

48.Mcngcs G. / / Kunststoffe. 1986. Bd. 20, Ns 5. S. 16-18.

49.SpritzgicBcn von Klcinsttcilcn. / / Kunststoffe. 1985. Bd. 75, № 9. S. 675.

50.Kowaguchi K.-B. //Jap. Plast. Age. 1986, Vol. 24, № 207. P. 24-25.

51.Capter la pression. / / Plast. mod. Et elastom. 1986. Vol. 38, № 1. P. 40-41.

52.Karumitsi O. //Jap. Plast. Age. 1984. Vol. 22, № 998. P. 31-35.

53.Покровский E. M. / / Пластические массы. 1985. № 2. С. 36-37.

54.Gauvin R., Nguicn Q. X., Chalifoux J. P. / / Polymer Eng. Sci. 1987. Vol. 27, № 7.

55.Кпсльц К. Ф., Псшсхоиов А. А., Леонов А. И. и др. / / Пластические массы. 1973. № 10. С. 25-29.

56.Солодухо О. А., Покровский Е. М., Кругликов P. М. / / Пластические массы. 1977. № 8. С. 43-44.

57.Перспективные методы формования высокопрочных изделий на основе гнбкоцепных полимеров/

Е.М. Покровский, В. Г. Калашникова, Л. П. Липатова. Сер. паучн.-техн. прогнозы вобласти физи­ ко-химических исследований. М., 1988.

58.Вьялкова О. В., Будницкий 10. М. Физико-механические свойства профильных изделий из поли­ этилена высокой плотности, полученных экструзией ниже температуры плавления. М., 1983. Дсп. В ВИНИТИ 11.1183, № 6022-83.

59.Circuit board covers fabricated with Riton PPSglass matstampable sheet.//Polym. News. 1987.Vol. 13, № 1. P. 22-23.

60.Raspor О. C., Bongarts IT. //3 rd Annu. Meet. Stuttgard. 1987.

61.Покровский E. M., Селихова В. И., Константинопольская М. Б. и др. / / Высокомолекулярные со­ единения. 1978. Т. 20, № 9. С. 2020-2024.

62.Stroutman L.G., Kapakijan S. / / SPE-Journal. 1969. Vol. 25. P. 46-52.

63.Abrahams M., Spcdding C. E., Marsh B.J. / / Plastics-Polymers 1970. Ns 4. P. 124-130.

64.Ryder L. B., Whippany N. J. / / Plast. Eng. 1981. Vol. 37. P. 17-20.

65.Kaufcr H., Burr A. / / Kunststoffe. 1982. Vol. 72, № 7. S. 402-507.

66.Burr A. / / Kunststoff-Forschung, № 10. —Polymcrtcchnik/ Kunststofftcchnikum. Berlin, 1983. D —83.

67.Точные пластмассовые детали и технология их получения / / В. Е. Старжинскнй, А. М. Фарберов,

С.С. Псссцкий, В. А. Брагинский. Мн.: Напука i тэх1пка, 1992.

Гл а в а 9

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС И ПЕРЕДАЧ ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

9.1.Общие сведения о зубчатых микромеханизмах

В течение последних десятилетий наблюдается общая тенденция к уменьшению раз­ меров технических систем [1], а развитие электроники приводит к объединению все боль­ шего числа функций в отдельных миниатюрных устройствах. Это характерно и для меха­ нических приводов. В англоязычной литературе подобные изделия носят название Microelectromechanical Systems (MEMS) и представляют собой наиболее интенсивно раз­ вивающуюся область микросистемной техники (microsystem technology). При изложении материала главы будем использовать аббревиатуру русскоязычного эквивалента выше­ названного термина (МЭМ С). Принципиальной особенностью микроэлектромеханических систем является тесное взаимодействие электрических и механических связей [2], а также использование материалов электроники, в первую очередь кремния, в качестве конструкционных [3].

Во многих приложениях, например, в медицинской технике, крайне необходимы приводы вращения с габаритами в пределах одного миллиметра и крутящим моментом несколько десятых микроньютонометра. Еще недавно подобные мотор-редукторы имели размер около 8 мм, что ограничивало их использование. В 1997 году были разработаны приводы диаметром 5 и 3 мм [4]. В настоящее время появились еще более компактные приводы. Так, например, компания Faulhaber Motoren совместно с исследовательским институтом Institut Für Mikrotechnik Mainz GmbH разработала микроэлектродвигатель, имеющий внешний диаметр всего 1,9 мм [5]. Ряд исследований в этом направлении вы­ полнен в Центре микротехнологии и диагностики Санкт-Петербургского государствен­ ного электротехнического университета [6]. Для того чтобы адаптировать высокую час­ тоту вращения в 100 000 мин"1 и малый крутящий момент в 7,5 мкН • м разработанных микроэлектродвигателей к требованиям большинства технических устройств, создаются приводные микроредукторы подобных размеров, имеющие высокое передаточное отно­ шение. При общем диаметре редуктора 1,9 мм зубчатые колеса отдельных ступеней име­ ют диаметр не более 0,5 мм.

Важно отметить, что миниатюризация вызывает масштабный эффект, который прояв­ ляется в возрастании поверхностных сил (трения и адгезии), ухудшении теплоотвода, из­ менении характера разрушения деталей.

Проектирование, расчет и тестирование зубчатых микромеханизмов подразумевают совместную работу специалистов в области механики и электроники, проведение допол­

Технология изготовления зубчатых колес для микроэлектромеханических систем

345

Рис. 9 .1 . Типичный простой (рядовой)

 

микромеханизм по схеме уступом [7]

Рис. 9 .2 . Трехступенчатый планетарный ме­

 

ханизм: 1 — колесо с внутренними зубьями;

 

2 — сателлит; 3 — водило; 4 — солнечное

 

зубчатое колесо [7]

нительных технологических и прочностных исследований с целью подготовки необходи­ мых нормативных документов. К примеру, существующие стандарты на зубчатые колеса распространяются на модули до ОД мм и уже не охватывают фактически достигнутые зна­ чения, равные 30-40 мкм.

Как показывает опыт проектирования микроприводов, для реализации высоких пере­ даточных отношений используются многоступенчатые рядовые (простые) (рис. 9.1), мно­ гоступенчатые планетарные (рис. 9.2), в том числе типа Wolfram (рис. 9.3), механизмы и планетарные приводы, реализующие высокие передаточные отношения в одной ступени (рис. 9.4) [7].

 

Рис. 9 .4 . Планетарная зубчатая передача

Рис. 9 .3 . Планетарный механизм

с высоким передаточным отношением в од-

типа Wolfrom [7]

ной ступени [7]

Технология изготовления зубчатых колес для микроэлектромеханических систем

347

Рис. 9 .6 . Конструкция трехступенчатого планетарного механизма [8]

передаточные отношения ступеней 3,6; 4,71 и 5,33. Комбинация этих передаточных отно­ шений в приводном механизме с числом ступеней от двух до пяти обеспечивает широкий диапазон варьирования общего передаточного отношения.

9.2.Краткий обзор микротехнологических процессов обработки

Методы и средства на основе микросистем становятся неотъемлемой частью высоких технологий практически во всех областях современной техники. В настоящее время ры­ ночная стоимость всего спектра промышленно выпускаемых МЭМС оценивается много­ миллионными суммами и имеет огромный ежегодный прирост. Широкое применение этих систем инициировало развитие технологий изготовления деталей миниатюрных ме­ ханических приводов [9].

Комплекс микрообработки включает как технологические методы, базирующиеся на методах литографии, так и набор способов, которые основаны на непосредственном уда­ лении материала механической обработкой или высокоэнергетическимн пучками, назы­ ваемых безлитографической микромеханической обработкой или микромеханнческой об­ работкой.

Одним из основных факторов, определивших видоизменение классических техноло­ гических приемов микроэлектронного производства, стала необходимость, в отличие от изделий микроэлектроники, формирования трехмерных (3D) структур.

В связи с этим развиваются преимущественно «групповые» технологии производства микросистем [10]:

1. Групповая технология поверхностной микромехаиики на основе тотального нанесе­ ния и избирательного удаления слоев.

34 8

Г л а в а 9

2.Групповые технологии объемной микромеханикн, реализуемые в виде:

— технологии глубинного объемного травления:

LIGA-технологи и (матричного микрокопнрования);

— волоконной технологии.

3.Технологии индивидуального формообразования методами локального стимулиро­

вания роста (полимеризации), корпускулярно-лучевого и электростатического микропро­ филирования, а также алмазного фрезерования.

Методы объемной микромеханикн, позволяя реализовать в конструкторско-техноло­ гическом плане третье измерение, приводят к существенному изменению традиционных для электроники операций, соответствующих планарному процессу изготовления полу­ проводниковых компонентов на основе кремния. Далее технологическим схемам объем­ ной микромеханикн уделяется основное внимание.

9.2 .1 . Технология поверхностной микромеханики

В классической микромеханике в настоящее время преобладает так называемая по­ верхностная микротехнология с жертвенным слоем. В ее основе лежат два основных про­ цесса: нанесение жертвенного, а затем и рабочего слоев с последующим удалением слоя с целью формирования объемных полостей между рабочим слоем и подложкой. В качестве основного материала наиболее распространена структура кремний па диоксиде кремния, где в качестве жертвенного слоя выступает диоксид кремния. Последовательность техно­ логических операций сводится к известным процедурам планарной технологии, включая:

формирование слоя диоксида кремния на кремнии;

нанесение на диоксид кремния слоя поликристаллического кремния;

нанесение маскирующего слоя на полнкристаллический кремний и проведение операций фотолитографической обработки для вскрытия окон в маске;

травление поликристаллического кремния через маску для формирования окон для последующего избирательного удаления жертвенного слоя диоксида кремния;

избирательное травление диоксида кремния;

промывка образовавшихся объемных полостей.

Ультратонкое полирование поликристаллического кремния на порядок уменьшает размер дефектов после фотолитографии. К примеру, при начальной погрешности 2 мкм удается добиться высоты неровностей менее 0,2 мкм. Такое улучшение поверхности дела­ ет возможным применение зубчатых колес для МЭМС-приложений.

В последнее время в качестве жертвенных слоев начинают использовать пористый кремний, а именно, композицию алмазоподобных материалов карбид кремния — нитрид алюминия, в которой карбид кремния является основным рабочим материалом, а нитрид алюминия выполняет функцию жертвенного слоя или элементов несущей конструкции, обладающих изолирующими и пьезоэлектрическими свойствами.

9.2.2. Технология объемной микромеханики

Технология глубинного объемного травления. В ее основе лежит так называемое ориентационно-чувствительное травление кремния в жидкостных травителях, преимуще­ ственно щелочных растворах. Данный процесс при маскировании поверхности кремние­ вой пластины позволяет осуществлять формирование в объеме пластины фактически трехмерных структур; причем глубина травления может составлять до 300-400 мкм.

Технология изготовления зубчатых колес для микроэлектромеханических систем

349

Литография Lithography

Гальванопластика

Galvanoformung (Electroforming)

Традиционные

методы

мехобработки

Литье Abformung (Moulding)

Рис. 9 .7 . Схема технологий микропроизводства МЭМС [9]

Альтернативным вариантом глубинного травления подложек является технология, основанная на использовании в качестве последних фотоситаллов. Под воздействием ультрафиолетового излучения возможно формирование в фотоснталле зон, отличающих­ ся от неосвещенных участков растворимостью в жидкостных травителях. Экспонируя фотоситалл через шаблон, можно, как и на фоторезисте, задавать области с различимыми скоростями травления. Фотохимическая обработка позволяет получать детали любой формы и отверстия с пространственным разрешением на уровне десятка микрометров.

иСЛ -тсхнология. Широкое распространение получил набор технологий, включаю­ щий комплекс так называемых 1Я7А-мнкротехнологических процессов (технология мат­ ричного копирования) [9]. Аббревиатура LIGA (рис. 9.7) берет начало от группы терминов на немецком языке, обозначающих основные компоненты технологических процессов —

Lithography (литография), Galvanoformung (electroforming, гальванопластика), abformung {moulding, литье) [9].

Сущность процесса формирования объемных структур по этой технологии заключа­ ется в активном использовании рентгеновского излучения от сннхротронного источника для получения глубоких с отвесными стенками топологических картин в полимерном ма­ териале (рентгенорезнсте). Синхротронное излучение имеет сверхмалый угол расходимо­ сти пучка (0,006°), то есть фактически формируется пучок параллельных лучей. Глубина проникновения излучения, источником которого являются высокоэнергетическне элек­ троны (£ > 1 ГэВ), движущиеся с релятивистскими скоростями, достигает единиц милли­ метров. За счет локализации излучения в узком телесном угле яркость источников снн­ хротронного излучения в миллион раз больше, чем у стандартных источников рентгенов­

350

Г л а в а 9

ского излучения, и плотность мощности достигает 106 Вт/см2, что определяет высокую эффективность экспонирования в условиях малых затрат времени. После формирования

вполимерном материале объемной структуры осуществляется операция электрохимиче­ ского осаждения металла, например, гальванического никеля, в образовавшуюся полость

вполимере. Следующим этапом является удаление полимера с сохранением на поверхно­ сти субстрата объемного металла определенной топологии. Далее над металлической мат­ рицей размещается штамповочная плита и через имеющееся в ней отверстие вводится пластик. Металлический штамп удаляется для дальнейшего использования при получе­ нии других пресс-форм. Следующий этап характеризуется нанесением гальванического покрытия на ранее сформированную пластиковую форму, после чего пластик вытравли­ вается, чтобы освободить объемную металлическую структуру.

Возможность многократного тиражирования за счет интегральных принципов обра­ ботки позволяет изготавливать объемные структуры высотой до 1 мм в количествах до 1000 шт. на одной пластине.

Широкое распространение в технологии МЭМС получают традиционные методы микромеханической обработки (ММО).

ММО — это набор технологических процессов для изготовления микроэлементов с использованием непосредственно процессов резания или удаления материала высоко­ энергетическими пучками. Процессы ММО не предназначены для массового производ­ ства, но приемлемы для производства опытных партий изделий. Одна из потенциальных областей применения этих технологий в массовом производстве — изготовление лито­ графических масок и мастер-моделей для литья под давлением, которые могут быть эф ­ фективно использованы при массовом тиражировании микроизделий.

ММО включают как силовые технологические процессы — процессы резания (фрезе­ рования, сверления и др.), так и несиловые технологические процессы — электроэрозиоиную обработку, обработку сфокусированным ионным пучком, лазерным излучением и др. При помощи указанных технологий можно производить функциональные механические компоненты, а поскольку поверхностная шероховатость характеризует технологию, то сравнивая показатели микрогеометрии поверхности с таковыми при общепринятом лито­ графическом процессе для микроконструкций, например, глубокой рентгенолитографией, можно оценить степень совершенства процесса (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Сравнение высоты микронеровностей при различных технологиях изготовления

Методобработки

Средняя высота микроиеровностсй, мкм

Рентгеиолитография с традиционной маской

0,03-0,05

Рснтгсполитография с микрофрезеровапной маской

0,15

Непосредственное микрофрсзсроианис

0,1 (и менее)

Микроспсрлснис

0,014 (и выше)

Обработка фокусированным ионным пучком

0,005 (в твердых металлах)

(поверхность расположена касательно к пучку)

 

Обработка лазерным пучком (поверхность расположена каса­

0,1

тельно к пучку)

 

Полимеризация лазерным пучком (поверхность расположена

0,5 (и менее)

перпендикулярно пучку)