Please wait a minute...
Frontiers of Mechanical Engineering

ISSN 2095-0233

ISSN 2095-0241(Online)

CN 11-5984/TH

Postal Subscription Code 80-975

2018 Impact Factor: 0.989

Front. Mech. Eng.    2017, Vol. 12 Issue (1) : 18-32    https://doi.org/10.1007/s11465-017-0410-9
REVIEW ARTICLE
Recent advances in micro- and nano-machining technologies
Shang GAO1,2, Han HUANG1()
1. School of Mechanical and Mining Engineering, The University of Queensland, QLD 4072, Australia
2. Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of Ministry of Education, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
 Download: PDF(541 KB)   HTML
 Export: BibTeX | EndNote | Reference Manager | ProCite | RefWorks
Abstract

Device miniaturization is an emerging advanced technology in the 21st century. The miniaturization of devices in different fields requires production of micro- and nano-scale components. The features of these components range from the sub-micron to a few hundred microns with high tolerance to many engineering materials. These fields mainly include optics, electronics, medicine, bio-technology, communications, and avionics. This paper reviewed the recent advances in micro- and nano-machining technologies, including micro-cutting, micro-electrical-discharge machining, laser micro-machining, and focused ion beam machining. The four machining technologies were also compared in terms of machining efficiency, workpiece materials being machined, minimum feature size, maximum aspect ratio, and surface finish.

Keywords micro machining      cutting      electro discharge machining (EDM)      laser machining      focused ion beam (FIB)     
Corresponding Author(s): Han HUANG   
Just Accepted Date: 16 November 2016   Online First Date: 23 December 2016    Issue Date: 21 March 2017
 Cite this article:   
Shang GAO,Han HUANG. Recent advances in micro- and nano-machining technologies[J]. Front. Mech. Eng., 2017, 12(1): 18-32.
 URL:  
https://academic.hep.com.cn/fme/EN/10.1007/s11465-017-0410-9
https://academic.hep.com.cn/fme/EN/Y2017/V12/I1/18
Process Machining shape Feature size Surface roughness Ra Reference
Micro-turning Rotational convex shape with high aspect ratio
FME-16030-GS-tb1fig1
Diameter>5 mm, but>100 mm more applicable 0.05–0.30 mm [ 1921]
Micro-milling Convex and concave shapes with high aspect ratio
FME-16030-GS-tb1fig2
Slot width>3 mm, but>50 mm more applicable <10 nm [ 22,23]
Micro-drilling Round blind- and through-holes
FME-16030-GS-tb1fig3
Diameter>5 mm, but>50 mm more applicable 0.05–0.30 mm [ 24,25]
Micro-grinding Convex and concave shapes of hard-brittle materials
FME-16030-GS-tb1fig4
Structure width>13 mm, but>50 mm more applicable <10 nm [ 2629]
Tab.1  Machining capabilities of typical micro cutting processes
Fig.1  Schematic of chip formation in (a) macro-cutting and (b) micro-cutting [25]
Fig.2  Micro-cutting tools of 25 mm in diameter made by FIB micro-milling having (a) 2, (b) 4 and (c) 5 cutting edges [50]
Fig.3  (a) A micro-cutting tool of 3 mm in diameter made by EDM and the fabricated (b) micro-hole and (c) micro-slot [51]
Fig.4  (a) A sharp-edge microstructure array, (b) a high aspect ratio pillared microstructure array and (c) a micro-compressor machined by the micro-EDM [9,13,54]
Fig.5  Process strategy for wear compensation in micro-EDM milling [53]
Fig.6  Schematic of a WEDG system [65]
Fig.7  WEDG principle implemented into micro-wire EDM [69]
Fig.8  Micro electrode machined by micro-wire EDM [13]
Fig.9  (a) Micro-through-hole arrays, (b) honeycomb micro-structures, (c) a micro-spinneret, and (d) cone-like-protrusions fabricated by the laser micro-machining [72]
Fig.10  Schematic of (a) percussion laser micro-drilling and (b) laser micro-drilling [74]
Fig.11  Micro-holes machined by (a) percussion laser micro-drilling and (b) trepan laser micro-drilling
Fig.12  (a) A TEM specimen, (b) Mo-alloy micro-pillars and (c) a monocrystal diamond micro-tool fabricated by FIB micro-milling [88,92,93]
Fig.13  (a) Spherical and (b) hemi-spherical micro-cutting tools fabricated by the FIB micro-milling [94]
Fig.14  Nanoscale Si island arrays with hexagonal symmetry fabricated by the FIB micro-milling [98]
Fig.15  A typical micrometer-sized cantilever machined by FIB micro-milling: (a) 0° tilt/top view, (b) and (c) 40° tilt, (d) 90° tilt/side view [100]
Machining technology Material removal rate Workpiece materials being machined Minimum feature size Maximum aspect ratio Surface finish
Micro-cutting Better Average Worse Worse Average
Micro-EDM Average Worse Average Better Average
Laser machining Average Better Average Average Average
FIB machining Worse Better Better Worse Better
Tab.2  Machining capabilities of micro- and nano-machining technologies
1 Luo X, Cheng  K, Webb D , et al. Design of ultraprecision machine tools with applications to manufacture of miniature and micro components. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 167(2–3): 515–528 
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.05.050
2 Qin Y. Micromanufacturing Engineering and Technology. Oxford: William Andrew, 2010
3 Alting L, Kimura  F, Hansen H N , et al. Micro engineering. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2003, 52(2): 635–657 
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60208-X
4 Crichton M L, Archer-Jones  C, Meliga S , et al. Characterising the material properties at the interface between skin and a skin vaccination microprojection device. Acta Biomaterialia, 2016, 36: 186–194
https://doi.org/10.1016/j.actbio.2016.02.039
5 Vaezi M, Seitz  H, Yang S . A review on 3D micro-additive manufacturing technologies. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2013, 67(5–8): 1721–1754
https://doi.org/10.1007/s00170-012-4605-2
6 Liu X, Devor  R E, Kapoor  S G, et al. The mechanics of machining at the microscale: Assessment of the current state of the science. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2004, 126(4): 666–678
https://doi.org/10.1115/1.1813469
7 Spearing S M. Materials issues in microelectromechanical systems (MEMS). Acta Materialia, 2000, 48(1): 179–196
https://doi.org/10.1016/S1359-6454(99)00294-3
8 Rajurkar K P, Levy  G, Malshe A , et al. Micro and nano machining by electro-physical and chemical processes. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2006, 55(2): 643–666
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2006.10.002
9 Liu K, Lauwers  B, Reynaerts D . Process capabilities of micro-EDM and its applications. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 47(1–4): 11–19
https://doi.org/10.1007/s00170-009-2056-1
10 Masuzawa T. State of the art of micromachining. CIRP Annals— Manufacturing Technology, 2000, 49(2): 473–488
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)63451-9
11 Madou M J. Manufacturing Techniques for Microfabrication and Nanotechnology. Boca Raton: CRC Press, 2011
12 Brinksmeier E, Riemer  O, Stern R . Machining of precision parts and microstructures. In: Inasaki I, ed. Initiatives of Precision Engineering at the Beginning of a Millennium. Berlin: Springer, 2002, 3–11
13 Brousseau E B ,  Dimov S S ,  Pham D T . Some recent advances in multi-material micro-and nano-manufacturing. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 47(1–4): 161–180
https://doi.org/10.1007/s00170-009-2214-5
14 Qin Y, Brockett  A, Ma Y , et al. Micro-manufacturing: Research, technology outcomes and development issues. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 47(9–12): 821–837
https://doi.org/10.1007/s00170-009-2411-2
15 Dimov S S, Matthews  C W, Glanfield  A, et al. A roadmapping study in multi-material micro manufacture. In: Proceedings of the Second International Conference on Multi-Material Micro Manufacture. Oxford: Elsevier, 2006, xi–xxv
https://doi.org/10.1016/B978-008045263-0/50001-5
16 Chae J, Park  S S, Freiheit  T. Investigation of micro-cutting operations. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2006, 46(3–4): 313–332 
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2005.05.015
17 Sumitomo T, Huang  H, Zhou L , et al. Nanogrinding of multi-layered thin film amorphous Si solar panels. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2011, 51(10–11): 797–805
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2011.07.001
18 Yin L, Huang  H. Brittle materials in nano-abrasive fabrication of optical mirror-surfaces. Precision Engineering, 2008, 32(4): 336–341
https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2007.09.001
19 Huo D. Micro-Cutting: Fundamentals and Applications. London: John Wiley & Sons, 2013
20 Lu Z, Yoneyama  T. Micro cutting in the micro lathe turning system. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 1999, 39(7): 1171–1183
https://doi.org/10.1016/S0890-6955(98)00092-3
21 Rahman M, Asad  A, Masaki T , et al. A multiprocess machine tool for compound micromachining. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2010, 50(4): 344–356
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2009.10.007
22 Weule H, Hüntrup  V, Tritschler H . Micro-cutting of steel to meet new requirements in miniaturization. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2001, 50(1): 61–64
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62071-X
23 Câmara M A ,  Rubio J C ,  Abrão A M , et al. State of the art on micromilling of materials, a review. Journal of Materials Science and Technology, 2012, 28(8): 673–685
https://doi.org/10.1016/S1005-0302(12)60115-7
24 Egashira K, Mizutani  K. Micro-drilling of monocrystalline silicon using a cutting tool. Precision Engineering, 2002, 26(3): 263–268
https://doi.org/10.1016/S0141-6359(01)00113-1
25 Dornfeld D, Min  S, Takeuchi Y . Recent advances in mechanical micromachining. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2006, 55(2): 745–768
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2006.10.006
26 Aurich J C, Engmann  J, Schueler G M , et al. Micro grinding tool for manufacture of complex structures in brittle materials. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2009, 58(1): 311–314
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.03.049
27 Hoffmeister H, Wenda  A. Novel grinding tools for machining precision micro parts of hard and brittle materials. In: Proceedings of the 15th Annual Meeting of the ASPE. 2000, 152–155
28 Park H, Onikura  H, Ohnishi O , et al. Development of micro-diamond tools through electroless composite plating and investigation into micro-machining characteristics. Precision Engineering, 2010, 34(3): 376–386 
https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2009.09.001
29 Chen W K, Kuriyagawa  T, Huang H , et al. Machining of micro aspherical mould inserts. Precision Engineering, 2005, 29(3): 315–323
https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2004.11.002
30 Luo X, Cheng  K, Webb D , et al. Design of ultraprecision machine tools with applications to manufacture of miniature and micro components. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 167(2–3): 515–528
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.05.050
31 Kim J, Kim  D S. Theoretical analysis of micro-cutting characteristics in ultra-precision machining. Journal of Materials Processing Technology, 1995, 49(3–4): 387–398
https://doi.org/10.1016/0924-0136(94)01345-2
32 Shaw M C. Precision finishing. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 1995, 44(1): 343–348
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62339-7
33 Liu X, Jun  M B, Devor  R E, et al. Cutting mechanisms and their influence on dynamic forces, vibrations and stability in micro-endmilling. In: Proceeding of the ASME 2004 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers, 2004, 583–592
34 Bissacco G, Hansen  H N, De Chiffre  L. Size effects on surface generation in micro milling of hardened tool steel. CIRP Annals— Manufacturing Technology, 2006, 55(1): 593–596
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)60490-9
35 Kim C, Mayor  J R, Ni  J. A static model of chip formation in microscale milling. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2004, 126(4): 710–718
https://doi.org/10.1115/1.1813475
36 Weule H, Hüntrup  V, Tritschler H . Micro-cutting of steel to meet new requirements in miniaturization. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2001, 50(1): 61–64
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62071-X
37 Liu X, Devor  R E, Kapoor  S G. An analytical model for the prediction of minimum chip thickness in micromachining. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2006, 128(2): 474–481
https://doi.org/10.1115/1.2162905
38 Vogler M P, Devor  R E, Kapoor  S G. On the modeling and analysis of machining performance in micro-endmilling, Part I: Surface generation. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2004, 126(4): 685–694
https://doi.org/10.1115/1.1813470
39 Vogler M P, Kapoor  S G, Devor  R E. On the modeling and analysis of machining performance in micro-endmilling, Part II: Cutting force prediction. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2004, 126(4): 695–705 
https://doi.org/10.1115/1.1813471
40 Son S M, Lim  H S, Ahn  J H. Effects of the friction coefficient on the minimum cutting thickness in micro cutting. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2005, 45(4–5): 529–535
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2004.09.001
41 Dow T A, Miller  E L, Garrard  K. Tool force and deflection compensation for small milling tools. Precision Engineering, 2004, 28(1): 31–45
https://doi.org/10.1016/S0141-6359(03)00072-2
42 Bao W Y, Tansel  I N. Modeling micro-end-milling operations. Part I: Analytical cutting force model. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2000, 40(15): 2155–2173
https://doi.org/10.1016/S0890-6955(00)00054-7
43 Bao W Y, Tansel  I N. Modeling micro-end-milling operations. Part II: Tool run-out. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2000, 40(15): 2175–2192
https://doi.org/10.1016/S0890-6955(00)00055-9
44 Duan X, Peng  F, Yan R , et al. Estimation of cutter deflection based on study of cutting force and static flexibility. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2016, 138(4): 041001
https://doi.org/10.1115/1.4031678
45 Ma W, He  G, Zhu L , et al. Tool deflection error compensation in five-axis ball-end milling of sculptured surface. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 84(5): 1421–1430
46 Shabouk S, Nakamoto  T. Micro machining of single crystal diamond by utilization of tool wear during cutting process of ferrous material. Journal of Micromechatronics, 2002, 2(1): 13–26 
https://doi.org/10.1163/156856302766647125
47 Kalpakjian S, Schmid  S R. Manufacturing Processes for Engineering Materials. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2007
48 Schaller T, Bohn  L, Mayer J , et al. Microstructure grooves with a width of less than 50  mm cut with ground hard metal micro end mills. Precision Engineering, 1999, 23(4): 229–235
https://doi.org/10.1016/S0141-6359(99)00011-2
49 Onikura H, Ohnishi  O, Take Y , et al. Fabrication of micro carbide tools by ultrasonic vibration grinding. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2000, 49(1): 257–260 
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)62941-2
50 Adams D P, Vasile  M J, Benavides  G, et al. Micromilling of metal alloys with focused ion beam—Fabricated tools. Precision Engineering, 2001, 25(2): 107–113
https://doi.org/10.1016/S0141-6359(00)00064-7
51 Egashira K, Hosono  S, Takemoto S , et al. Fabrication and cutting performance of cemented tungsten carbide micro-cutting tools. Precision Engineering, 2011, 35(4): 547–553
https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2011.06.002
52 Wong Y S, Rahman  M, Lim H S , et al. Investigation of micro-EDM material removal characteristics using single RC-pulse discharges. Journal of Materials Processing Technology, 2003, 140(1–3): 303–307
https://doi.org/10.1016/S0924-0136(03)00771-4
53 Pham D T, Dimov  S S, Bigot  S, et al. Micro-EDM—Recent developments and research issues. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 149(1): 50–57
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.02.008
54 Liao Y S, Chen  S T, Lin  C S, et al. Fabrication of high aspect ratio microstructure arrays by micro reverse wire-EDM. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2005, 15(8): 1547–1555
https://doi.org/10.1088/0960-1317/15/8/024
55 Wang J, Han  F. Simulation model of debris and bubble movement in consecutive-pulse discharge of electrical discharge machining. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2014, 77: 56–65
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2013.10.007
56 Kadirvel A, Hariharan  P, Gowri S . A review on various research trends in micro-EDM. International Journal of Mechatronics and Manufacturing Systems, 2012, 5(5/6): 361–384 
https://doi.org/10.1504/IJMMS.2012.049968
57 Pham D T, Ivanov  A, Bigot S , et al. An investigation of tube and rod electrode wear in micro EDM drilling. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2007, 33(1–2): 103–109
https://doi.org/10.1007/s00170-006-0639-7
58 Pham D T, Ivanov  A, Bigot S , et al. A study of micro-electro discharge machining electrode wear. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, 2007, 221(5): 605–612
https://doi.org/10.1243/0954406JMES413
59 Dimov S, Pham  D T, Ivanov  A, et al. Tool-path generation system for micro-electro discharge machining milling. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2003, 217(11): 1633–1637
https://doi.org/10.1243/095440503771910014
60 Tsai Y, Masuzawa  T. An index to evaluate the wear resistance of the electrode in micro-EDM. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 149(1–3): 304–309
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.02.043
61 Uhlmann E, Roehner  M. Investigations on reduction of tool electrode wear in micro-EDM using novel electrode materials. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 2008, 1(2): 92–96
https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2008.09.011
62 Aligiri E, Yeo  S H, Tan  P C. A new tool wear compensation method based on real-time estimation of material removal volume in micro-EDM. Journal of Materials Processing Technology, 2010, 210(15): 2292–2303
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.08.024
63 Bissacco G, Hansen  H N, Tristo  G, et al. Feasibility of wear compensation in micro EDM milling based on discharge counting and discharge population characterization. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2011, 60(1): 231–234
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2011.03.064
64 Masuzawa T, Fujino  M, Kobayashi K , et al. Wire electro-discharge grinding for micro-machining. CIRP Annals—Manufacturing Technology, 1985, 34(1): 431–434
https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61805-8
65 Rees A, Dimov  S S, Ivanov  A, et al. Micro-electrode discharge machining: Factors affecting the quality of electrodes produced on the machine through the process of wire electro-discharge machining. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2007, 221(3): 409–418
https://doi.org/10.1243/09544054JEM645
66 Uhlmann E, Piltz  S, Jerzembeck S . Micro-machining of cylindrical parts by electrical discharge grinding. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 160(1): 15–23
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.02.054
67 Qu J, Shih  A J, Scattergood  R O. Development of the cylindrical wire electrical discharge machining process, Part 1: Concept, design, and material removal rate. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2002, 124(3): 702–707
https://doi.org/10.1115/1.1475321
68 Qu J, Shih  A J, Scattergood  R O. Development of the cylindrical wire electrical discharge machining process, Part 2: Surface integrity and roundness. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 2002, 124(3): 708–714
https://doi.org/10.1115/1.1475989
69 Rees A, Brousseau  E, Dimov S S , et al. Wire electro discharge grinding: surface finish optimisation. Multi-Material Micro Manufacture, 2008, 1–4
70 Meijer J. Laser beam machining (LBM), state of the art and new opportunities. Journal of Materials Processing Technology, 2004, 149(1–3): 2–17
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.02.003
71 Knowles M R H ,  Rutterford G ,  Karnakis D , et al. Micro-machining of metals, ceramics and polymers using nanosecond lasers. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2007, 33(1–2): 95–102
https://doi.org/10.1007/s00170-007-0967-2
72 Rizvi N H, Apte  P. Developments in laser micro-machining techniques. Journal of Materials Processing Technology, 2002, 127(2): 206–210
https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00143-7
73 Pham D T, Dimov  S S, Ji  C, et al. Laser milling as a ‘rapid’ micromanufacturing process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2004, 218(1): 1–7
https://doi.org/10.1243/095440504772830156
74 Corcoran A, Sexton  L, Seaman B , et al. The laser drilling of multi-layer aerospace material systems. Journal of Materials Processing Technology, 2002, 123(1): 100–106
https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)01123-2
75 Matsuoka Y, Kizuka  Y, Inoue T . The characteristics of laser micro drilling using a Bessel beam. Applied Physics. A, Materials Science & Processing, 2006, 84(4): 423–430
https://doi.org/10.1007/s00339-006-3629-6
76 Biswas R, Kuar  A S, Sarkar  S, et al. A parametric study of pulsed Nd: YAG laser micro-drilling of gamma-titanium aluminide. Optics & Laser Technology, 2010, 42(1): 23–31 
https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2009.04.011
77 Zheng H Y, Huang  H. Ultrasonic vibration-assisted femtosecond laser machining of microholes. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2007, 17(8): N58–N61
https://doi.org/10.1088/0960-1317/17/8/N03
78 Mao C, Sun  X, Huang H , et al. Characteristics and removal mechanism in laser cutting of cBN-WC-10Co composites. Journal of Materials Processing Technology, 2016, 230: 42–49
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.11.014
79 Petkov P V, Dimov  S S, Minev  R M, et al. Laser milling: Pulse duration effects on surface integrity. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B, Journal of Engineering Manufacture, 2008, 222(1): 35–45
https://doi.org/10.1243/09544054JEM840
80 Preuss S, Demchuk  A, Stuke M . Sub-picosecond UV laser ablation of metals. Applied Physics. A, Materials Science & Processing, 1995, 61(1): 33–37
https://doi.org/10.1007/BF01538207
81 von der Linde D ,  Sokolowski-Tinten K . The physical mechanisms of short-pulse laser ablation. Applied Surface Science, 2000, 154 – 155: 1–10
https://doi.org/10.1016/S0169-4332(99)00440-7
82 Kautek W, Krueger  J. Femtosecond pulse laser ablation of metallic, semiconducting, ceramic, and biological materials. Laser Materials Processing: Industrial and Microelectronics Applications, 1994, 600–611
https://doi.org/10.1117/12.184768
83 Huang H, Zheng  H Y, Lim  G C. Femtosecond laser machining characteristics of Nitinol. Applied Surface Science, 2004, 228(1–4): 201–206 
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.01.018
84 Dobrev T, Dimov  S S, Thomas  A J. Laser milling: Modelling crater and surface formation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, 2006, 220(11): 1685–1696
https://doi.org/10.1243/09544062JMES221
85 Pham D T, Dimov  S S, Petkov  P V. Laser milling of ceramic components. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2007, 47(3–4): 618–626
https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2006.05.002
86 Kim C S, Ahn  S H, Jang  D Y. Review: Developments in micro/nanoscale fabrication by focused ion beams. Vacuum, 2012, 86(8): 1014–1035
https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2011.11.004
87 Tseng A A. Recent developments in micromilling using focused ion beam technology. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2004, 14(4): R15–R34
https://doi.org/10.1088/0960-1317/14/4/R01
88 Tseng A A. Recent developments in nanofabrication using focused ion beams. Small, 2005, 1(10): 924–939
https://doi.org/10.1002/smll.200500113
89 Sugiyama M, Sigesato  G. A review of focused ion beam technology and its applications in transmission electron microscopy. Journal of Electron Microscopy, 2004, 53(5): 527–536
https://doi.org/10.1093/jmicro/dfh071
90 Ahn S H, Chun  D M, Kim  C S. Nanoscale hybrid manufacturing process by nano particle deposition system (NPDS) and focused ion beam (FIB). CIRP Annals—Manufacturing Technology, 2011, 60(1): 583–586
https://doi.org/10.1016/j.cirp.2011.03.071
91 Ding X, Lim  G C, Cheng  C K, et al. Fabrication of a micro-size diamond tool using a focused ion beam. Journal of Micromechanics and Microengineering, 2008, 18(7): 075017 
https://doi.org/10.1088/0960-1317/18/7/075017
92 Picard Y N, Adams  D P, Vasile  M J, et al. Focused ion beam-shaped microtools for ultra-precision machining of cylindrical components. Precision Engineering, 2003, 27(1): 59–69
https://doi.org/10.1016/S0141-6359(02)00188-5
93 Shim S, Bei  H, Miller M K , et al. Effects of focused ion beam milling on the compressive behavior of directionally solidified micropillars and the nanoindentation response of an electropolished surface. Acta Materialia, 2009, 57(2): 503–510
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.09.033
94 Xu Z, Fang  F, Zhang S , et al. Fabrication of micro DOE using micro tools shaped with focused ion beam. Optics Express, 2010, 18(8): 8025–8032
https://doi.org/10.1364/OE.18.008025
95 Wu W, Xu  Z, Fang F , et al. Decrease of FIB-induced lateral damage for diamond tool used in nano cutting. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research. Section B, Beam Interactions with Materials and Atoms, 2014, 330: 91–98
https://doi.org/10.1016/j.nimb.2014.04.005
96 Li W, Minev  R, Dimov S , et al. Patterning of amorphous and polycrystalline Ni 78 B 14 Si 8 with a focused-ion-beam. Applied Surface Science, 2007, 253(12): 5404–5410
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.12.018
97 Li W, Lalev  G, Dimov S , et al. A study of fused silica micro/nano patterning by focused-ion-beam. Applied Surface Science, 2007, 253(7): 3608–3614
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2006.07.072
98 Wu S E, Liu  C P. Direct writing of Si island arrays by focused ion beam milling. Nanotechnology, 2005, 16(11): 2507–2511
https://doi.org/10.1088/0957-4484/16/11/007
99 Chang T C, Hong  K B, Lai  Y Y, et al. ZnO-based microcavities sculpted by focus ion beam milling. Nanoscale Research Letters, 2016, 11(1): 319–325 
https://doi.org/10.1186/s11671-016-1526-2
100 Lu M, Russell  H, Huang H . Fracture strength characterization of protective intermetallic coatings on AZ91E Mg alloys using FIB-machined microcantilever bending technique. Journal of Materials Research, 2015, 30(10): 1678–1685
https://doi.org/10.1557/jmr.2015.104
[1] Yidan WANG, Renke KANG, Yan QIN, Qian MENG, Zhigang DONG. Effects of inclination angles of disc cutter on machining quality of Nomex honeycomb core in ultrasonic cutting[J]. Front. Mech. Eng., 2021, 16(2): 285-297.
[2] Xingzheng CHEN, Congbo LI, Ying TANG, Li LI, Hongcheng LI. Energy efficient cutting parameter optimization[J]. Front. Mech. Eng., 2021, 16(2): 221-248.
[3] Wenyuan LI, Yu HUANG, Youmin RONG, Long CHEN, Guojun ZHANG, Zhangrui GAO. Analysis and comparison of laser cutting performance of solar float glass with different scanning modes[J]. Front. Mech. Eng., 2021, 16(1): 97-110.
[4] Wenyuan LI, Guojun ZHANG, Long CHEN, Yu HUANG, Youmin RONG, Zhangrui GAO. Dimethicone-aided laser cutting of solar rolled glass[J]. Front. Mech. Eng., 2021, 16(1): 111-121.
[5] Wenkun XIE, Fengzhou FANG. Crystallographic orientation effect on cutting-based single atomic layer removal[J]. Front. Mech. Eng., 2020, 15(4): 631-644.
[6] Tianfeng ZHOU, Ying WANG, Benshuai RUAN, Zhiqiang LIANG, Xibin WANG. Modeling of the minimum cutting thickness in micro cutting with consideration of the friction around the cutting zone[J]. Front. Mech. Eng., 2020, 15(1): 81-88.
[7] Elijah Kwabena ANTWI, Kui LIU, Hao WANG. A review on ductile mode cutting of brittle materials[J]. Front. Mech. Eng., 2018, 13(2): 251-263.
[8] F. H. ZHANG, S. F. WANG, C. H. AN, J. WANG, Q. XU. Full-band error control and crack-free surface fabrication techniques for ultra-precision fly cutting of large-aperture KDP crystals[J]. Front. Mech. Eng., 2017, 12(2): 193-202.
[9] Julong YUAN, Binghai LYU, Wei HANG, Qianfa DENG. Review on the progress of ultra-precision machining technologies[J]. Front. Mech. Eng., 2017, 12(2): 158-180.
[10] A. DAVOUDINEJAD, P. PARENTI, M. ANNONI. 3D finite element prediction of chip flow, burr formation, and cutting forces in micro end-milling of aluminum 6061-T6[J]. Front. Mech. Eng., 2017, 12(2): 203-214.
[11] Tianfeng ZHOU,Xiaohua LIU,Zhiqiang LIANG,Yang LIU,Jiaqing XIE,Xibin WANG. Recent advancements in optical microstructure fabrication through glass molding process[J]. Front. Mech. Eng., 2017, 12(1): 46-65.
[12] Vladimir A. GODLEVSKIY. Technological lubricating means: Evolution of materials and ideas[J]. Front. Mech. Eng., 2016, 11(1): 101-107.
[13] Fangyu PENG,Wei WANG,Rong YAN,Xianyin DUAN,Bin LI. Variable eccentric distance-based tool path generation for orthogonal turn-milling[J]. Front. Mech. Eng., 2015, 10(4): 352-366.
[14] Angelos P. MARKOPOULOS,Ioannis K. SAVVOPOULOS,Nikolaos E. KARKALOS,Dimitrios E. MANOLAKOS. Molecular dynamics modeling of a single diamond abrasive grain in grinding[J]. Front. Mech. Eng., 2015, 10(2): 168-175.
[15] Zhaoxu QI,Bin LI,Liangshan XIONG. Improved analytical model for residual stress prediction in orthogonal cutting[J]. Front. Mech. Eng., 2014, 9(3): 249-256.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed