微小孔的加工一直是機械製造中的一個(ge) 難點，圍繞這個(ge) 問題研究人員進行了大量研究。目前可用於(yu) 加工微小孔的方法有：機械加工、激光加工、電火花加工、超聲加工、電子束加工及複合加工等[1]。有關(guan) 各種方法可加工的微小孔直徑範圍已有較多的報道，而對於(yu) 加工所得微小孔側(ce) 壁粗糙度的研究卻比較少。隨著科學技術的發展和尖端產(chan) 品的日益精密化、集成化和微型化，微小孔越來越廣泛地應用於(yu) 汽車、電子、光纖通訊和流體(ti) 控製等領域，這些應用對微小孔的加工也提出了更高的要求。例如，熔融沉積快速原型機所用噴頭是一個(ge) 高精度微小孔，不僅(jin) 要求孔徑大小準確，而且要求孔壁光滑，有利於(yu) 熔體(ti) 擠出以及擠出時微小孔流體(ti) 阻力的準確控製。本文通過對可用於(yu) 快速原型機噴頭的微小孔側(ce) 壁粗糙度進行測量，進一步研究該微小孔粗糙度對熔融沉積快速原型機所用噴頭工作質量的影響。本研究結果還可對紡絲(si) 、噴墨打印機等其他行業(ye) 中類似微小孔表麵粗糙度的研究提供參考。

快速原型(RP)技術是20世紀80年代末出現的一種先進製造技術[2]。采用快速原型技術可以對產(chan) 品設計進行快速評價(jia) 和修改，以及時響應市場需求，提高企業(ye) 的競爭(zheng) 能力。熔融沉積造型(Fused Deposition modeling，FDm)作為(wei) 一種快速原型製造工藝，是指采用熱熔噴頭將處於(yu) 半流動狀態的材料按CAD分層數據控製的路徑逐層擠出，堆積、凝固後形成整個(ge) 原型或零件[3]。常見的用於(yu) FDm的噴頭口型直徑約為(wei) 0.2mm，屬微小孔範圍。目前如此微小的孔可以使用電火花、高速鑽削以及激光等方法加工。激光加工工藝近年來發展較快，現在已經可以用激光在紅、藍寶石上加工直徑為(wei) 0.3mm、深徑比為(wei) 50：1的微小孔[4]；也可以利用聚焦極細的激光束方便地鑽出直徑為(wei) 0.1～0.3mm的微小孔[5]。考慮到微小孔激光加工工藝的的優(you) 點及其應用日益增加的趨勢，本文著重研究采用激光加工的微小孔內(nei) 表麵粗糙度的測量。

對於(yu) 孔深小於(yu) 1mm的通孔，可以借助放大鏡比較粗略地觀察該孔內(nei) 壁的粗糙度。本研究采用反射式顯微鏡直接觀察孔口內(nei) 表麵情況，作為(wei) 實測粗糙度試驗的對照。對於(yu) 孔深達4mm的微小孔內(nei) 壁粗糙度，顯然無法用此方法準確測量。由於(yu) 所測量的微小孔孔徑較小，可控光源無法準確地深入孔內(nei) ，故無法用光幹涉原理的方法測量。若采用直接接觸式測量方法，雖然探頭直徑比微小孔內(nei) 徑小，但與(yu) 其連接的後續部分太大，使得探頭無法深入微小孔內(nei) 部進行直接測量。因此，筆者對微小孔采用剖分法，並用錐度為(wei) 60°的輪廓儀(yi) 對剖分後外露的微小孔內(nei) 表麵進行直接測量，以取得準確數據。

微小孔的剖分加工有兩(liang) 種方法：一種是微小孔加工後再剖切，另一種是在緊密結合的兩(liang) 塊光滑平板上沿結合縫打孔。由於(yu) 孔徑微小，加工後剖切應屬薄板切割。此時為(wei) 取得較高切割精度應使用激光切割。但由於(yu) 切割光斑直徑較大(如薄板厚為(wei) 5mm、要求切割速度為(wei) 1.5m/min時，光斑直徑為(wei) 0.2mm[6])，與(yu) 所加工的微小孔直徑接近，切割後所剩餘(yu) 的微小孔內(nei) 表麵太小，難以進行粗糙度測量；同時，為(wei) 了保護微小孔內(nei) 壁在剖切時不受飛濺物的影響，通常在剖切前向微小孔內(nei) 先注入蠟等物質以保護孔內(nei) 壁，但此時保護物對微小孔內(nei) 壁粗糙度測量結果的影響無法評估，因此采用這種剖切加工工藝時需非常慎重，以避免測量的困難。鑒於(yu) 上述原因，本試驗采取第二種微小孔加工方法：加工好兩(liang) 塊平板，將它們(men) 合緊後沿兩(liang) 板的接觸麵打騎縫孔，然後把兩(liang) 平板分開，直接測量暴露在外的微小孔內(nei) 表麵。采用這種方法測得的微小孔內(nei) 壁的粗糙度能準確地反映微小孔內(nei) 表麵的實際加工情況。

鑽孔時，兩(liang) 平板全長采用平口鉗夾緊，以避免激光打孔時平板彎曲或受力不均勻。在激光打孔裝置上設有放大倍數為(wei) 57倍的顯微放大裝置，可以較清晰地觀察兩(liang) 平板的接觸麵，故可較好的保證激光光束與(yu) 平板接觸麵的相對位置並保證沿接觸麵打騎縫孔。平板接觸麵和加工工作台的垂直度可通過調整來保證。