于雪梅 ，朱曉華 ，暢 瑩

（1.淮海工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 連云港 222005；2.江蘇省海洋資源開發(fā)研究院（連云港），江蘇 連云港 222005）

電子元器件的超精細(xì)化生產(chǎn)與加工，越來(lái)越受到電子產(chǎn)品制造企業(yè)的重視。雖然現(xiàn)階段可以使用單點(diǎn)金剛石飛刀直接進(jìn)行納米級(jí)別的元器件加工，但是從實(shí)際情況來(lái)看，元器件表面粗糙無(wú)法真正滿足生產(chǎn)的需要。實(shí)踐證明通過(guò)對(duì)加工參數(shù)的優(yōu)化能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)飛刀加工的精細(xì)化，提升銑削加工的效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)需求。因此工藝參數(shù)的優(yōu)化對(duì)于實(shí)現(xiàn)飛刀銑削加工的超精密性有著十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 影響飛刀銑削加工超精細(xì)的主要因素

飛刀銑削加工就其本質(zhì)而言是一種斷續(xù)加工，飛刀在一個(gè)周期中是對(duì)元件進(jìn)行一次加工，從而使得加工元件沿著飛刀運(yùn)行方向形成一定的高度殘留，如圖1、圖2所示。由于這種高度殘留與飛刀自身的運(yùn)動(dòng)特性有關(guān)，很難依靠其他技術(shù)進(jìn)行削減與降低。高度殘留的存在，就使得元器件在飛刀銑削加工之中形成粗糙的表面。而對(duì)于殘留高度的研究，能夠有效提升元器件加工的超精細(xì)化，滿足工業(yè)生產(chǎn)的客觀要求。

圖1 不同主軸轉(zhuǎn)速下工作的表面粗糙度Rt

圖2 不同進(jìn)給速度下工件的表面粗糙度Rt

（1）主軸轉(zhuǎn)速與飛刀運(yùn)行速度的影響。從圖1、圖2可以看出主軸轉(zhuǎn)速與飛刀運(yùn)行速度對(duì)飛刀銑削加工的精密性所產(chǎn)生的重大影響。在圖1中，在同一飛刀銑削加工的正常運(yùn)作下，不同轉(zhuǎn)速對(duì)元器件表面的粗糙程度有著一定的線性關(guān)系，雖然從理論上來(lái)看，當(dāng)飛刀銑削加工主軸的轉(zhuǎn)速越高時(shí)，元器件表面應(yīng)該越光滑。但是從實(shí)際加工情況來(lái)看，二者并沒有存在必然的聯(lián)系。從圖2則可以看出，在不同的飛刀進(jìn)給速度中，元器件表面的光滑程度呈現(xiàn)出有規(guī)律性的變化，理論上來(lái)說(shuō)，當(dāng)飛刀進(jìn)給速度逐漸降低時(shí)，元器件表面的粗糙程度逐漸降低，趨于光滑。從加工實(shí)際來(lái)看，這種進(jìn)給速度與元器件表面之間的光滑程度的關(guān)系基本上與理論相符合。

（2）切削縱深與飛刀回轉(zhuǎn)半徑的影響。不同的切削縱深對(duì)加工元器件的精密加工影響是巨大的。飛刀在進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中，其加工的精密程度并不與切削縱深之間保持正相關(guān)關(guān)系，不會(huì)呈現(xiàn)出出一種切削縱深越高，加工精密程度越好的比例關(guān)系，從實(shí)際的情況來(lái)看，不會(huì)隨著切削縱深的減少而降低，這是因?yàn)楫?dāng)飛刀的切削縱深達(dá)到一定程度之后，飛刀對(duì)于元器件的切削半徑相對(duì)得到增加，切削角度也由正變負(fù)，影響飛刀加工的精細(xì)化操作。

2 工藝參數(shù)優(yōu)化的嚴(yán)謹(jǐn)算法及遺傳算法

（1）采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃惴?。要提升飛刀銑削加工的精密操作，工藝參數(shù)的優(yōu)化須更新觀念、不斷創(chuàng)新方法。飛刀銑削加工的超精密操作不僅僅是一個(gè)技術(shù)性的生產(chǎn)與加工過(guò)程，還是一個(gè)生產(chǎn)觀念不斷更新、與時(shí)俱進(jìn)的過(guò)程。從飛刀銑削加工的實(shí)際情況來(lái)看，現(xiàn)階段已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)別的電子元器件加工，但是由于加工參數(shù)調(diào)試方面的不足，使得飛刀銑削加工的生產(chǎn)效果難以滿足實(shí)際的需要。為此就需要我們立足于現(xiàn)有的加工技術(shù)，不斷進(jìn)行自我觀念的更新，采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃惴?，從更為全面的角度上進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)的確定與優(yōu)化，合理化處理各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)飛刀銑削加工的超精密化。

（2）借助于遺傳算法。工藝參數(shù)優(yōu)化在超精密飛刀銑削加工的應(yīng)用必須要遵循科學(xué)性的原則，只有從科學(xué)的角度對(duì)飛刀銑削加工超精密化的加工條件以及工藝參數(shù)自身特性進(jìn)行細(xì)致而全面的考量，才能夠最大限度地保證工藝參數(shù)優(yōu)化，滿足電子元器件超精細(xì)化生產(chǎn)與加工的要求。為此我們使用遺傳算法進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化。所謂的遺傳算法是指根據(jù)自然界生物進(jìn)化的運(yùn)行模式，進(jìn)行結(jié)果的優(yōu)選。借助于遺傳算法能夠使得工藝參數(shù)具有全局性以及結(jié)果選擇性等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)將遺傳算法融入到工藝參數(shù)優(yōu)化的過(guò)程中，能夠有效使主軸轉(zhuǎn)速與飛刀運(yùn)行速度、切削縱深與飛刀回轉(zhuǎn)半徑之間的關(guān)系合理化，使飛刀在對(duì)電子元器件進(jìn)行銑削加工的過(guò)程中，能夠最大限度降低殘留高度，保證電子元器件表面的光滑程度，實(shí)現(xiàn)銑削加工的超精密化。

3 工藝參數(shù)的優(yōu)化必須遵循易操作原則

為了保證工藝參數(shù)的優(yōu)化能夠真正滿足超精密飛刀銑削加工的需要，就需要利用信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)對(duì)工藝參數(shù)的優(yōu)化加工進(jìn)行不斷驗(yàn)證與調(diào)整，只有這樣才能夠保證工藝參數(shù)能夠滿足實(shí)際加工的需要，滿足電子元器件表面超精細(xì)化處理的需求。工藝參數(shù)優(yōu)化在超精密飛刀銑削加工的應(yīng)用必須要遵循易操作的原則。由于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)地的環(huán)境較為簡(jiǎn)陋，難以實(shí)現(xiàn)飛刀銑削加工的細(xì)致處理與操作，為了適應(yīng)這一現(xiàn)實(shí)狀況，工藝參數(shù)優(yōu)化在超精密飛刀銑削加工的應(yīng)用的過(guò)程中，就要盡可能增加工藝參數(shù)自身的容錯(cuò)率，減少外部環(huán)境對(duì)工藝參數(shù)優(yōu)化在超精密飛刀銑削加工生產(chǎn)活動(dòng)的影響。同時(shí)，工藝參數(shù)優(yōu)化在超精密飛刀銑削加工的應(yīng)用必須進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，降低操作的難度，使操作人員在較短時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行正常操作，保證加工項(xiàng)目的效率與效益，使得生產(chǎn)任務(wù)能夠按期完成。為了保證操作，一般按照隨機(jī)的方法進(jìn)行100組數(shù)據(jù)的選取，并對(duì)工藝參數(shù)的變異概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，并且進(jìn)行迭代計(jì)算，最終得出優(yōu)化參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的有效監(jiān)控以及規(guī)律性調(diào)整，使得工藝參數(shù)滿足超精密飛刀銑削加工的需要。