超精密加工技术研究现状及发展趋势
超精密加工技术的研究和应用
超精密加工技术的研究和应用随着社会技术的不断发展，超精密加工技术已成为现代工业生产不可或缺的重要组成部分。
经过几十年的长期研究和实践，现在已经形成了一套完整的研究理论和应用体系。
本文将介绍超精密加工技术的定义、特点、分类、研究现状及其应用情况。
一、超精密加工技术的定义和特点超精密加工技术是高度精密、高度集成、高性能、高效率的加工技术。
它是利用先进的加工设备和先进的材料科学理论，对工件进行尺寸、形状和表面特性的高精度加工。
它既能满足产品的精度要求，也能满足产品的寿命、可靠性等要求。
超精密加工技术可以实现工件的高速、高效、环保生产，对于现代工业的快速发展有着重要的作用。
超精密加工技术具有以下几个显著特点：1. 高精度：超精密加工技术的精度通常在纳米和亚纳米级别，比普通机器加工的精度高出数十倍。
2. 高复杂度：超精密加工技术能够加工出复杂度极高的零部件，包括包括微机电系统（MEMS）器件、整合电路（IC）、光学元件、多曲面模具等。
3. 高集成度：超精密加工技术可以把高度精密的加工工艺与测量、控制、自动化设备紧密融合，成为一体化的生产线。
4. 高效率：超精密加工技术可以实现高速、高效、节能、环保的生产，大大提高了生产效率和质量。
二、超精密加工技术的分类和研究现状根据超精密加工技术的特点，可以把它分为以下几类：1. 光学加工技术：超精密光学加工技术是一种利用光学加工设备进行微米或纳米级别的精密加工的技术。
主要应用于光学元件、光学仪器等。
2. 电火花加工技术：电火花加工技术是通过使用电的放电现象进行微米甚至亚微米级别的加工技术。
3. 车削加工技术：车削加工技术是一种通过使用机床进行加工的技术，主要应用于零部件的加工及采用不同的数控加工机床，可以实现多轴高速复杂加工。
4. 喷射加工技术：喷射加工技术是利用高能粒子或高温气流等对工件进行加工的技术。
目前，超精密加工技术的研究重心主要集中在以下几个方面：1. 加工实验方面的研究，例如高速车削加工技术、激光加工技术等。
超精密加工技术的发展现状与趋势
超精密加工技术的发展现状与趋势一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前，精密加工是指加工精度为1~0.1?;m，表面粗糙度为Ra0.1~0.01?;m的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。
1.1砂带磨削用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
1.2精密切割也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。
1.3珩磨用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1?;m，最好可到Ra0.025?;m，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
1.4精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025?;m加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
二、精密加工的发展现状2.1精密成型加工的发展现状与应用精密成型加工的发展现状与应用精密铸造成形、精密模压成形、塑性加工、薄板精密成形技术在工业发达国家受到高度重视，并投入大量资金优先发展。
超精密加工技术与设备研究
超精密加工技术与设备研究随着科学技术的发展，各种新兴产业的不断涌现，超精密加工技术的应用越来越广泛。
超精密加工技术是指以nm甚至A级为计量单位的高精度加工技术，这种技术可以加工出极为精细的器件、零部件和微型器械等。
近年来，随着光通信、半导体和微机电系统等高新技术的不断发展，超精密加工技术成为了对这些高科技的支撑和发展起到至关重要的作用。
一、超精密加工技术的研究超精密加工技术不仅是现代制造业的一个重要方向，也是当前世界各国争夺高端装备制造市场的关键技术之一。
超精密加工技术具有下列特点：1. 高精度超精密加工技术的加工精度一般在0.1μm以下，甚至可以达到0.01nm。
这种高精度的加工不仅可以满足现代工业的精密加工要求，而且对于微传感器、微机电系统等新兴工业领域的发展也必不可少。
2. 高成本超精密加工需要使用高端的加工设备和高精度的测量仪器，这些设备通常需要耗费巨大的资金才能购买。
此外，加工过程的高要求和长周期也会带来高成本。
3. 高技术门槛超精密加工技术对操作人员的技术要求非常高，需要具备高度的专业知识和操作经验。
因此，这种技术对人员的培训和技术水平的提高也是非常重要的。
二、超精密加工设备的分类超精密加工设备通常可以分为以下几类：1. 雕刻机雕刻机是一种采用非接触方式加工的机床，可以在非接触情况下对工件表面进行加工。
它的加工精度可以达到大约0.1μm，适用于制造光学玻璃、金属模具等精密零件。
2. 电解加工机电解加工机是一种采用电化学反应进行加工的机床，其加工精度可以达到0.1μm以下。
它适用于制造形状复杂的工件和微加工零部件。
3. 雷射加工机雷射加工机是一种采用激光束进行加工的机床，其加工精度可以达到0.1μm以下。
它适用于制造微电子元件、微机械零件和光学器件等。
雷射加工机还可以利用激光束切割薄片材料，以满足高端装备制造的需要。
三、超精密加工技术的应用超精密加工技术的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 半导体加工在半导体加工领域，超精密加工是一个非常重要的领域，它可以制造出一些超细的、数量巨大的半导体芯片。
精密和超精密加工现状与发展趋势.doc
精密和超精密加工现状与发展趋势核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT 电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。
同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。
一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前，精密加工是指加工精度为1~0.1呵，表面粗糙度为RaO.1~O.O1 g的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。
a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b. 精密切削，也称金刚石刀具切削（SPDT），用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2 个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1 g,最好可到Ra0.025 g，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液, 工件及研具作相互机械摩擦,使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度,被研磨表面的粗糙度Ra w 0.025n v加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工, 也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
超精密加工技术的发展现状
超精密加工技术的发展现状超精密加工技术的发展现状，哎呀，真是个让人觉得又神奇又复杂的话题啊！咱们得先了解一下超精密加工是什么。
它其实就是用极高的精度来加工材料，想想看，能把东西做到这么精准，真是令人叹为观止。
现在的制造业可离不开它，尤其是在航空、医疗、电子这些领域，越是高端的东西，越离不开超精密加工。
想象一下，微米级别的加工，那得多细腻啊！说真的，这技术的发展，真的是让人感觉到科技的力量。
在这过程中，咱们得提到几项关键技术，比如说光刻、超声波加工，还有激光加工。
光刻技术可谓是个“大明星”，在芯片制造中大显身手，像是在细致的画布上作画，光线勾勒出无数精致的图案。
超声波加工呢，哎，别小看它，利用声波的振动来加工，能把很多材料轻松处理掉，真是个“小帮手”。
激光加工嘛，嘿，那可是一把双刃剑，精准又快速，火花四溅的场景让人忍不住想为它点赞。
不过，话说回来，技术再先进，也得面对一些挑战。
比如说，成本问题。
超精密加工的设备可不是白菜价，维护保养更是个大开销。
这让很多小企业在这条路上犹豫不决，真是让人心疼。
材料的选择也非常重要，有些材料在超精密加工中表现得特别好，而有些则像个“死胖子”，怎么都弄不动。
为了追求更好的效果，研究人员们可是费尽心思，真是“煞费苦心”啊。
还有就是人才的培养。
这方面可不能马虎，超精密加工需要的人才既要有理论知识，又要有丰富的实践经验。
现在的大学里，很多学校已经开始设置相关课程，目的就是希望能培养出更多的技术人才，未来可得靠他们“撑门面”呢。
真心希望越来越多的人能加入这个行业，给我们带来更多的惊喜。
说到应用，超精密加工的舞台可大了！像航天器、手术刀、手机的内部零件等等，几乎无处不在。
你看看，航天器上那些复杂的零部件，没有超精密加工，恐怕就飞不起来了！还有手术刀，医生可不能用个普通的刀子，精细的切口直接关系到手术的成功与否，这可是关乎生命的大事啊！而手机的微小零件，哪个能离开超精密加工的加持？所以说，这技术的重要性，不用多说，大家都懂。
超精密加工技术在未来机械领域的发展前景概述
超精密加工技术在未来机械领域的发展前景概述超精密加工技术在未来机械领域的发展前景[前言]近二十年以来机械制造业正以迅猛的发展步伐向精密加工、超精密加工发展，在未来的发展过程中精密加工、超精密加工将成为在国际竞争、市场竞争中取胜的关键技术。
现代制造业之所发要致力于提高加工精度，其主要原因在于提高产品的性能和质量，提高其质量的稳定性和性能的可靠性，促进产品的小型化、功能性强，零件互换性好，产品的装配、调试生产率高，并促进制造装配自动化。
随着制造业的发展，现在的精密机械加工正在从微米、亚微米级工艺发展，在今后的加工中，普通机械加工、精密加工与超精密加工精度可分别达到1μm、0.01μm、0.001μm（即1nm），而且超精密加工正在向原子级加工精度逼进（0.1nm）。
随着极限加工精度的不断提高，为科学技术的发展和进步创造了条件，也为机械冷加工提供了良好的物质手段。
关键词超精密加工发展趋势发展策略后续研发一、引言我们一提到超精密这个词语，就觉得它比较神秘，但跟任何其他复杂的高新技术一样，经过一段时间的熟悉、适应，都会被大众所了解，也就不再是所谓的高科技了，超精密加工也是如此。
实际上，如果拥有超精密的加工设备，并且在其它相关技术和工艺上能匹配，经过一段时间的实践之后，就能很好地掌握它，但这需要一个过程。
超精密加工领域集成了很多IT、机械以及电气控制方面的技术，设备方面的操作和使用也非常复杂，所以，只有在对它有很深的理解之后才能把它用好。
二、正文超精密加工当前是指被加工零件的尺寸和形状精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，目前正在向纳米级加工技术发展。
超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家是美国、英国和日本。
美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于领先地位的国家。
英国的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，是当今世界上精密工程的研究中心之一。
超精密加工技术的发展现状与趋势
行业综述超精密加工技术的发展现状与趋势北京机床研究所精密机电有限公司(100102) 贺大兴 盛伯浩 在全球技术竞争日益激烈的今天,超精密加工作为机械制造业中极具竞争力的技术之一,目前已受到许多国家的关注。
超精密加工技术是尖端技术产品发展不可缺少的关键手段,它不仅适于国防应用,而且可以大量应用于高端民用产品中,例如惯导仪表的关键部件、核聚变用的透镜与反射镜、大型天文望远镜透镜、大规模集成电路的基片、计算机磁盘基底及复印机磁鼓、现代光学仪器设备的非球面器件、高清晰液晶及背投显示产品等。
超精密加工技术促进了机械、计算机、电子、光学等技术的发展,从某种意义上来说,超精密加工技术担负着支持最新科学技术进步的重要使命,也是衡量一个国家制造技术水平的重要标志[1]。
超精密加工是一个相对的概念,它是相对于精密加工而言的。
当前普遍认为超精密加工是指加工精度高于0.1μm,加工表面粗糙度小于R a0.02μm 的加工方法。
超精密加工通常包括超精密切削(车削、铣削、刻划等)、超精密磨削、超精密研磨和抛光等,另外广义的超微细加工、纳米级以及原子级的加工等也属于超精密加工的范畴。
1 超精密加工技术的发展现状商业化的超精密加工技术应用可以追溯到上一世纪60年代美国,由于军事领域精密元件的需求,促使这一技术迅速发展。
到80～90年代,由于激光在各领域的广泛应用,各种类型的金刚石车床和镜面铣削机床不断出现,超精密加工技术在许多国家相继发展,除美国以外,英国、德国、前苏联、法国、日本、荷兰等许多国家都发展了这一技术,它的应用领域也不局限于军事领域,扩展到大量需求的民用领域。
到90年代中后期,超精密加工技术的多种配套技术包括工艺技术进入成熟期,定型的超精密设备逐渐增加,开始出现专业化制造的特点。
国际上从事超精密开发应用的公司以及机构经历了市场筛选和优势重组的阶段(例如新的Precitech公司合并了Pneumo超精密公司、Moore Nanotechnology Sys2 tem的形成等),众多分散的小的超精密单位逐步淡出,具有优势的典型企业和机构的进一步突显。
精密加工行业报告
精密加工行业报告精密加工是一种高精度的机械加工技术，它在各种行业中都有着广泛的应用。
随着科技的不断发展和进步，精密加工行业也在不断壮大和壮大。
本报告将对精密加工行业的发展现状、市场需求、技术趋势等方面进行分析和展望。
一、精密加工行业的发展现状。
随着科技的不断进步和发展，精密加工行业也在不断壮大。
目前，全球精密加工行业的市场规模已经达到了数千亿美元。
在中国，精密加工行业也在快速发展，成为了国民经济中不可或缺的一部分。
从国内外市场来看，精密加工行业的需求量也在不断增加，市场潜力巨大。
二、精密加工行业的市场需求。
精密加工行业的市场需求主要来自于汽车、航空航天、电子、医疗器械、光学仪器等行业。
随着这些行业的不断发展，对精密加工零部件的需求也在不断增加。
特别是在汽车和航空航天行业，对零部件的精度和质量要求非常高，这就对精密加工行业提出了更高的要求。
三、精密加工行业的技术趋势。
随着科技的不断进步，精密加工行业的技术也在不断更新和改进。
目前，数控机床、激光加工、电火花加工、超声波加工等先进技术已经在精密加工行业中得到了广泛应用。
这些先进技术不仅提高了加工效率，还提高了加工精度，降低了成本，提高了产品质量。
四、精密加工行业的发展趋势。
未来，精密加工行业将会朝着智能化、自动化、数字化的方向发展。
随着人工智能、大数据、云计算等技术的不断发展，精密加工行业将会迎来新的发展机遇。
同时，随着全球制造业的转移和升级，精密加工行业也将会面临更大的市场机遇和挑战。
总之，精密加工行业是一个充满活力和发展潜力的行业。
随着科技的不断发展和进步，精密加工行业也将迎来新的发展机遇。
我们相信，在政府的政策支持和企业的不懈努力下，精密加工行业一定会迎来更加美好的未来。
精密加工技术的发展现状与趋势
精密加工技术的发展现状与趋势回顾过去的20世纪，人类取得的每一项重大科技成果，无不与制造技术，尤其与超精密加工技术密切相关。
在某种意义上，超精密加工担负着支持最新科学发现和发明的重要使命。
可以说，没有高水平的超精密加工技术，就不会有真正强大的国防。
另外，在航天、航空工业中，人造卫星、航天飞机、民用客机等，在制造中都有大量的精密和超精密加工的需求。
当前，微型卫星、微型飞机、超大规模集成电路的发展十分迅猛，涉及微细加工技术、纳米加工技术等，已形成微型机械制造。
这些技术都在精密和超精密加工范畴内，与计算机工业、国防工业的发展直接相关。
超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。
其精度从微米到亚微米，乃至纳米，其应用范围日趋广泛，在高技术领域和军用工业以及民用工业中都有广泛应用，尤其是电气自动化领域，如超大规模集成电路、高密度磁盘、精密雷达、导弹火控系统、精密机床、精密仪器、录像机磁头、复印机磁鼓、煤气灶转阀等都要采用超精密加工技术。
它与当代一些主要科学技术的发展有密切的关系，是当代科学发展的一个重要环节；而且，超精密加工技术的发展也促进了机械、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术以及材料科学的发展。
通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
由于生产技术的不断发展，划分的界限将逐渐向前推移，过去的精密加工对今天来说已是普通加工,因此，其划分的界限是相对的，且在具体数值上至今没有固定。
二、几种常用的精密加工方法及特点传统的精密加工方法有布轮抛光、砂带磨削、超精细切削、精细磨削、珩磨、研磨、超精研抛技术、磁粒光整等。
①抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。
精密加工和超精密加工的发展趋势和技术前沿
精密加工和超精密加工的发展趋势和技术前沿1.向高精度、高效率方向发展随着科学技术的不断进步，对精度、效率、质量的要求愈来愈高，超精密加工技术就是要向加工精度的极限冲刺，应该说，这种极限是无限的，当前的目标是向纳米级进军，而现状是处于亚微米级水平。
图0-13表示了超精密加工理论基础和应用技术的发展，提出了量子技术、量子能量的利用，并将和太空技术联系起来。
2.向大型化、微型化方向发展由于航天航空等技术的发展，大型光电子器件要求大型超精密加工设备，如美国研制的加工直径为～4m的大型光学器件超精密加工机床。
由于微型机械、集成电路的发展，超精密加工技术向微型化发展，如微型传感器，微型驱动元件和动力装置、微型航空航天器件等。
3.向加工检测一体化发展由于超精密加工的精度很高，必须发展相应的检测技术才能适应其要求；同时，采用加工和检测独立进行的方法可能由于安装等误差而不能实现，因此，要采用在位检测方法，使加工检测一体化。
4.在线检测与误差补偿超精密加工的精度很高，影响因素多且复杂，进行在线检测、工况监控以确保加工质量及其稳定性是十分必要的。
由于超精密加工的精度很高，加工设备本身的精度有时很难满足要求，就要采用在线检测和误差补偿的方法来提高精度，保证加工质量的要求。
5.新型超精密加工方法的机理加工机理的研究是新技术的生长点，超精密加工机理涉及微观世界和物质内部结构，所利用的能源包括机、光、电、声、热、化、磁、原子等，十分广泛。
不仅可以采用分离去除加工，而且可以采用分层堆积加工方法；既可采取单独加工方法，更可采用复合加工方法。
加工机理的研究往往具有突破性。
6.新材料的研究新材料包括新的工具材料(切削、磨削)和被加工材料。
精密加工和超精密加工的被加工材料对其加工质量的影响极大，其化学成分、力学机械性能均有严格要求，亟待研究。
当前，精密加工和超精密加工在我国急需要研究的是实用化，将一些成熟或比较成熟的精密加工和超精密加工技术推广到实际中去，以提高加工技术的水平，使生产的机械产品质量更好、生产率更高。
精密和超精密加工技术及其发展展望(精密加工)
1.2 超精密加工技术的现状
4 加工工具
加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨技术。用 金刚石刀具超精密切削，值得研究的问题有：金刚 石刀具的超精密刃磨，其刃口钝圆半径应达到2～ 4nm，同时应解决其检测方法，刃口钝圆半径与切 削厚度关系密切，若切削的厚度欲达到10nm，则刃 口钝圆半径应为2nm。
表面粗糙度可用电感式、压电晶体式表面形貌仪等
进行接触测量，或用光纤法、电容法、超声微波法和 隧道显微镜法进行非接触测量；
表面应力、表面变质层深度、表面微裂纹等缺陷，
可用X光衍射法、激光干涉法等来测量。检测可采取 离线的、在位的和在线的三种方式。
2013-9-22
1.2 超精密加工技术的现状
5 检测与误差补偿
在非传统加工中，出现了电子束、离子束、激
光束等高能加工、微波加工、超声加工、刻蚀、电 火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工， 如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声珩磨等 ，在加工机理上均有所创新。
2013-9-22
1.2 超精密加工技术的现状
2 被加工材料
用精密和超精密加工的零件，其材料的化学成 分、物理力学性能、加工工艺性能均有严格要求。 例如，要求被加工材料质地均匀，性能稳定，无外 部及内部微观缺陷；其化学成分的误差应在10-2 ～ 10-3数量级，不能含有杂质；其物理力学性能，如拉 伸强度、硬度、延伸率、弹性模量、热导率和膨胀 系数等应达到10-5～10-6数量级；材料在冶炼、铸造 、辗轧、热处理等工艺过程中，应严格控制熔渣过 滤、辗轧方向、温度等，使材质纯净、晶粒大小匀 称、无方向性，能满足物理、化学、力学等性能要 求。
国家（中小零件加工） 。
我国的超精密加工技术在70年代末期有了长足
精密和超精密加工现状与发展趋势.doc
精密和超精密加工现状与发展趋势核心提示：当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、民用工业有广泛应用。
同时，精密和超精密加工技术的发展也促进了机械、模具、液压、电子、半导体、光学、传感器和测量技术及金属加工工业的发展。
一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。
a. 砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b. 精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d. 精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
超精密加工技术的发展现状
超精密加工技术的发展现状自从中国将“装备制造业”列为国家发展战略后，中国的装备制造业取得了突飞猛进的发展，很多大型装备的制造能力都已经跃居世界先进水平，甚至成为世界的顶级水平，但中国制造业总体还是落后的，其落后就在于精密制造的落后。
超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。
现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。
由宏观制造进入微观制造是未来制造业发展趋势之一，当前超精密加工已进入纳米尺度，纳米制造是超精密加工前沿的课题。
世界发达国家均予以高度重视。
超精密加工的发展阶段目前的超精密加工，以不改变工件材料物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性(无或极少的表面损伤，包括微裂纹等缺陷、残余应力、组织变化)为目标。
超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹具、超精密加工的检测与误差补偿、超精密加工环境(包括恒温、隔振、洁净控制等)和超精密加工工艺等。
一直以来，国内外学者围绕这些内容展开了系统的研究。
超精密加工的发展经历了如下三个阶段。
1）20世纪50年代至80年代，美国率先发展了以单点金刚石切削为代表的超精密加工技术，用于航天、国防、天文等领域激光核聚变反射镜、球面、非球面大型零件的加工。
2）20世纪80年代至90年代，进入民间工业的应用初期。
美国的摩尔公司、普瑞泰克公司，日本的东芝和日立，以及欧洲的克兰菲尔德等公司在政府的支持下，将超精密加工设备的商品化，开始用于民用精密光学镜头的制造。
单超精密加工设备依然稀少而昂贵，主要以专用机的形式订制。
在这一时期还出现了可加工硬质金属和硬脆材料的超精密金刚石磨削技术及磨床，但其加工效率无法和金刚石车床相比。
3）20世纪90年代后，民用超精密加工技术逐渐成熟。
国外超精密加工技术的现状和发展趋势
国外超精密加工技术的现状和发展趋势1. 引言在当今世界，超精密加工技术已经成为了制造业的重要组成部分。
随着科技的不断发展，国外的超精密加工技术也取得了长足的进步。
本文将从多个角度对国外超精密加工技术的现状和发展趋势进行评估和探讨。
2. 现状分析超精密加工技术是指在微米或纳米级别进行加工的技术，其精度和表面质量要求非常高。
当前，国外一些先进制造业发达国家，如日本、德国和美国等，都在超精密加工技术领域具有举足轻重的地位。
这些国家的企业和研究机构不断推动着超精密加工技术的发展，不断推陈出新，取得了许多创新成果。
3. 技术发展趋势未来，国外超精密加工技术将朝着更高精度、更复杂形状、更多材料的加工方向发展。
随着人工智能、大数据和物联网等新一代信息技术的不断涌现，超精密加工技术将更加智能化、数字化和柔性化。
新型材料、纳米技术的应用，也将极大地拓展超精密加工技术的应用范围。
4. 我的观点我认为，国外超精密加工技术的快速发展将为全球制造业带来深远影响。
随着超精密加工技术在航空航天、医疗器械、电子器件等领域的广泛应用，将极大地推动相关产业的发展。
超精密加工技术的不断突破也将为人类社会带来更多便利和可能性。
5. 总结国外超精密加工技术的现状和发展趋势令人振奋。
技术不断创新，应用领域不断拓展，为制造业注入了新的活力。
我对超精密加工技术的未来充满信心，相信它将在全球范围内发挥越来越重要的作用。
通过本文的介绍和分析，相信您已经对国外超精密加工技术的现状和发展趋势有了更深入的了解。
希望本文能够为您带来一些启发和思考，并对您在相关领域的学习和工作有所帮助。
超精密加工技术在国外的发展已经取得了显著的进步，但仍有许多挑战和机遇。
在不断推动超精密加工技术的发展的国外也在积极探索新的技术路径和应用领域，以应对日益复杂的市场需求和竞争压力。
国外超精密加工技术在材料加工和表面处理方面取得了重大突破。
随着新型材料的广泛应用和纳米技术的发展，超精密加工技术已经能够处理更多种类的材料，包括金属、陶瓷、复合材料等。
超精密加工技术研究现状及发展趋势
超精密加工技术研究现状及发展趋势*简金辉,焦 锋(河南理工大学机械与动力工程学院,河南焦作 454000)摘 要:超精密加工是多种技术综合的一种加工技术,是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。
根据当前国内外超精密加工技术的发展状况,对超精密切削、磨削、研磨以及超精密特种加工及复合加工技术进行综述,简单地对超精密加工的发展趋势进行预测。
关键词:加工精度;超精密加工技术;超精密特种加工;纳米技术;复合加工中图分类号:TH 161 文献标识码:A 文章编号:1006-4414(2009)01-0004-051 引 言通常按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工。
在不同的历史阶段,不同的科学技术发展水平下,对超精密加工有不同的定义,由于生产技术的不断发展,划分的界限不断变化。
过去的超精密加工对今天来说可能已经是普通加工了,所以对其划分的界限是相对的,而且在具体数值上至今没有确切的界限。
现阶段通常把被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米,表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术称为超精密加工技术[1],也可以理解为超精密加工就是在超精密机床设备上,利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动,对材料进行微量切削,以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程,其精度从微米到亚微米,乃至纳米。
超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术,是现代高科技产业和科学技术的发展基础,是现代制造科学的发展方向[2]。
超精密加工技术综合应用了机械技术发展的新成果及现代光电技术、计算机技术、测量技术和传感技术等先进技术。
同时,作为现代高科技的基础技术和重要组成部分,它推动着现代机械、光学、半导体、传感技术、电子、测量技术以及材料科学的发展进步。
超精密加工在现代武器和一些尖端产品制造中具有举足轻重的地位,是其它一些加工方法无可替代的,它不仅可以应用于国防,而且可以广泛地应用于比较高端的民用产品中,是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。
超精密加工及其发展趋势
超精密加工现状及发展趋势摘要：超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段[1]。
现阶段通常把被加工零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米，表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术称为超精密加工技术[2]。
超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向[3]。
超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹具、超精密加工的检测与误差补偿、超精密加工环境(包括恒温、隔振、洁净控制等)和超精密加工工艺等[4][5]。
超精密加工主要包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨(机械研磨、机械化学研磨、研抛、非接触式浮动研磨、弹性发射加工等)以及超精密特种加工(电子束、离子束、等离子加工、激光束加工以及电加工等)以及最新研发的纳米技术[6]。
超精密切削加工最先用于铜的平面和非球面光学元件的加工,随后,加工材料拓展至有机玻璃、塑料制品(如,照相机的塑料镜片、隐形眼镜镜片等)、陶瓷及复合材料等[7]。
超精密磨削的加工对象主要是玻璃、陶瓷等硬脆材料[8]。
目前超精密磨削的加工目标是3~5nm的平滑表面,也就是通过磨削加工而不需抛光即可达到要求的表面粗糙度。
砂轮的修整技术相当关键,主要的修整方法有电解在线修整(ELID)铸铁纤维结合剂(CIFB)砂轮技术[6]，在线控制修整(ECD)[9]、干式ECD[10]、电化学放电加工(ECDM)[11]、激光辅助修整[12]、喷射压力修整[13]等。
超精密加工技术已成为包含当代最新科技成果的一个复杂系统工程，是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。
本文对超精密加工技术的现状做了详细的探讨，并据此做出了未来超精密加工技术的发展趋势。
关键字：超精密加工发展现状发展趋势1.超精密加工技术的发展现状1.1国外现状超精密加工技术起步最早的国家是美国,是迄今为止处于世界领先地位的国家,其次是欧洲的一些国家及日本，但他们的研究重点有所不同。
超精密加工的发展和展望
超精密加工的发展和展望精密和超精密制造工程是适应前沿高技术发展需求而发展起来的。
它是一个国家重要经济和技术实力的体现，是其它高新技术实施的基础。
超精密制造技术是当前各个工业国家发展的核心技术之一，各技术先进国家在高技术领域(如国防工业、集成电路、信息技术产业等)之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展超精密制造技术有极其重要的关系。
超精密制造技术是随着测量技术的发展而发展的。
Renishaw、Heidenhain及SONY等公司发展了分辨率均可以达到1nm的测量元件；美国HP公司、英国Taylor、美国zygo等公司的测量仪器均可以满足纳米测量的需求。
超精密制造技术在国际上已经得到广泛应用。
与国防工业有关的如人造卫星用的姿态轴承和遥测部件、被送入太空的哈勃望远镜(HST)、飞机发动机转子叶片等；与集成电路(IC)有关的硅片加工(要求硅片的加工表面粗糙度Ra一般小于2nm，精度要求达0．1nm)；此外光刻设备和硅片加工设备的精度要求到亚微米和纳米级。
仪表的精度、激光陀螺仪的平面反射镜的精度、红外制导的反射镜等，其表面粗糙度均要求达到纳米级。
另外，光学非球曲面零件面形制造精度要求已达λ/(30—50)，表面粗糙度要求≤0．5nm。
1、超精密制造技术的发展状况1962年美国Union Carbide公司研制出首台超精密车床。
在美国能源部支持下，LLI实验室和Y—12工厂合作，与1983年成功地研制出大型超精密金刚石车床(DTM—3型)。
该机床可加工直径￠2100mm，多路激光干涉测量系统分辨率为2.5nm。
1984年，LLL实验室成功地研制出LODTM大型金刚石车床。
该机床可加工的最大直径为￠1625mm x500mm，重量1360kg。
采用的双频激光测量系统分辨率为0.7nm，其主轴静态精度为：径向跳动≤25nm，轴向窜动≤51nm。
LLL实验室这两台机床是目前公认的国际上水平最高的超精密机床。
CUPE(Cranfield Unit for Precision Engineering)研制的Nanocenter超精密车床已批量生产，其主轴精度≤50nm，加工工件的面形精度≤0.1μm。
精密和超精密加工技术现状和发展趋势
精密和超精密加工技术现状和发展趋势1.引言国际上在超精密加工技术方面处于领先地位的国家有美国、德国和日本发达国家中，美国、日本、德国等在高技术领域（如国防工业、集成电路、信息技术产业等）之所以一直领先，与这些国家高度重视和发展精密、超精密制造技术有极其重要的关系。
由于加工技术水平的发展，精密和超精密加工划分的界限逐渐向前推移，但在具体数值上没有确切的定义。
被加工零件的尺寸精度在 1.0～0.1μm，表面粗糙度Ra在0.1～0.03μm之间的加工方法称为精密加工。
超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件。
2.发展现状美国是开展研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。
早在50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床，用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件。
20世纪80年代后期,美国通过能源部“激光核聚变项目”和陆、海、空三军“先进制造技术开发计划”,对超精密金刚石切削机床的开发研究,投入了巨额资金和大量人力,实现了大型零件的微英寸超精密加工。
如美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室已经研制出一台大型光学金刚石车床(Large Op tics Diam ond Turn ing Machine, LODTM ), 是一台最大加工直径为1.63m的立式车床,定位精度可达28nm,借助在线误差补偿能力,它已实现了距离超过1m而直线度误差只有±25nm 的加工。
在美国能源部支持下，LLI实验室和Y-12工厂合作，与1983年成功地研制出大型超精密金刚石车床(DTM—3型)。
精密与超精密加工技术现状和发展展望
精密与超精密加工技术现状和发展展望精密加工技术是一种在当今制造业中非常重要的技术，它的发展与制造业的发展息息相关。
精密加工技术是通过对材料进行高精度的加工来制造出各种精密零部件，这些精密零部件被广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子产品等各个领域。
现阶段，精密加工技术已经取得了很大的进步，各种高精度的加工设备和加工工艺层出不穷。
在这些技术发展的基础上，超精密加工技术应运而生。
超精密加工技术是一种相对于精密加工技术更加高端、更加精密的加工技术，它可以实现对材料的超高精度加工，甚至可以达到纳米级的精度。
这种技术对于一些特殊材料的加工非常重要，比如硬质合金、钢、陶瓷等材料。
超精密加工技术的发展展望是非常乐观的。
随着科学技术的不断进步，各种先进的加工设备和工艺将不断涌现。
在这种趋势下，超精密加工技术将会得到更加广泛的应用。
在汽车工业中，超精密加工技术可以用于制造高压油泵的零部件，提高汽车发动机燃油的利用率；在医疗器械领域，超精密加工技术可以用于制造各种医疗器械的零部件，提高医疗器械的精度和安全性。
在未来的发展中，我们还可以看到超精密加工技术将会在航空航天领域得到更广泛的应用。
超精密加工技术可以制造出更加轻巧和高强度的航空零部件，提高航空器的性能和安全性。
超精密加工技术在电子产品领域也有很大的潜力，它可以制造出更小巧、更精密的电子元件，提高电子产品的性能和可靠性。
精密加工技术和超精密加工技术的发展是非常重要的。
它们直接关系到制造业的发展和产品的质量。
相信随着科学技术的不断进步，这些技术将会取得更大的突破，为各个领域带来更多的创新和发展。
精密与超精密加工技术的现状和发展展望精密加工技术是制造业中至关重要的一环，它的发展与制造业的发展密不可分。
精密加工技术通过对材料进行高精度的加工，制造出各种精密零部件，广泛应用于汽车、航空航天、医疗器械、电子产品等各个领域。
当前，精密加工技术已取得了长足的发展，各种高精度加工设备和工艺不断涌现。
超精密加工技术的现状
超精密加工技术的现状摘要：超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段。
精密光学、机械、电子系统中所用的先进陶瓷或光学玻璃元件通常需要非常高的形状精度和表面精度(如0.1 nm 级表面粗糙度)及较小的加工变质层。
掌握超精密加工过程中材料去除规律和损伤层特性对提高加工的稳定性与经济性十分重要。
对超精密加工中的超精密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光技术进行综述，重点介绍各种典型加工方法及其材料去除机理。
从加工精度和加工效率角度对上述几类超精密加工方法进行比较，介绍以实现高效精密加工为目的的半固着磨粒加工技术。
对超精密加工的发展趋势进行预测。
Abstract: the processing precision is obtained high accuracy, the surface shape precision and surface integrity necessary means. Precision optical, mechanical, electronic system used in the advanced ceramic or optical glass components normally need very high precision and accuracy of the shape of the surface (such as 0.1 nm level surface roughness) and smaller processing metamorphic layer. Master ultra-precision processing process material removal rules and damage characteristics of stability and to improve manufacturing efficiency is very important. To the ultra precision processing of the ultra precision cutting and ultra-precision grinding and ultra-precision grinding and polishing technology were reviewed in this article, the paper focuses on all kinds of typical processing method and its material removal mechanism. From the processing precision and processing efficiency of the above categories Angle ultra-precision processing methods are compared, introduction to achieve high efficiency precision processing for the purpose of half a solid ground grain processing technology. The description of the precision machining trend forecast.关键词：超精密加工磨粒加工精度Keywords:ultra-precision grinding grain processing precision0 前言超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向[1]。
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超精密磨削不仅要得到镜面级的表面粗糙度 ,还
3 项 目 :河南理工大学博士基金 收稿日期 : 2008 - 12 - 20 作者简介 :简金辉 (1984 - ) ,男 ,江西新余人 ,硕士 ,主要从事精密超精密加工及其表面技术方面的工作 。
·4·
专题论述
·机械研究与应用 ·
要保证能够获得精确的几何形状和尺寸 。目前超精 密磨削的加工目标是 3～5nm 的平滑表面 ,也就是通 过磨削加工而不需抛光即可达到要求的表面粗糙度 。 砂轮的修整技术相当关键 。尽管磨削比研磨更能有 效地去除物质 ,但在磨削玻璃或陶瓷时很难获得镜 面 ,主要是由于砂轮粒度太细时 ,砂轮表面容易被切 屑堵塞 。日本理化学研究所学者大森整博士发明的 电解在线修整 ( EL ID )铸铁纤维结合剂 ( C IFB )砂轮 技术可以很好地解决这个问题 。主要的修整方法还 有电化学在线控制修整 ( ECD ) [ 5 ] 、干式 ECD[ 6 ] 、电化 学放电加工 ( ECDM ) [ 7 ] 、激光辅助修整 [ 8 ] 、喷射压力 修整 [ 9 ]等 。 2. 3 超精密研磨
超精密研磨包括机械研磨 、化学机械研磨 、浮动 研磨 、弹性发射加工以及磁力研磨等加工方法 。研磨 金刚石车刀除采用机械磨料研磨之外 ,还采用了离子 刻蚀和热化学方法 。在研磨中 ,研磨盘原来均用高磷 铸铁 ,后来采用高速钢研磨盘 。例如 :日本东海大学 安永畅男教授等提出采用高速回转的高速钢盘与被 加工的金刚石在接触和摆动中 ,通过物理化学作用 , 不用磨料 ,高速研磨金刚石车刀 ,完全突破了传统的 研磨途径 [ 10 ] 。超精密研磨可解决大规模集成电路基 片的加工和高精度硬磁盘的加工等 [ 11 ] 。其加工出的 球面不球度达 0. 025 ttm ,表面粗糙度达 R a0. 003μm。 最近 Kim. D. J等针对铸铁结合剂金刚石固着磨料砂 轮采用电解加工过程修整法实现磨具修整 [12 ] 。这种 过程修整法可以在研磨加工过程中控制磨粒锐度 , 使 磨具保持高速研磨能力。采用 EL ID 方法超精密研磨 硬质合金和光学玻璃 , 表面粗糙度 R a分别达到 10. 7 nm , 16. 7nm。 2. 4 超精密特种加工
电子束加工是指在真空中将阴极 (电子枪 )不断 发射出来的负电子向正极加速 ,并聚焦成极细的 、能 量密度极高的束流 ,高速运动的电子撞击到工件表 面 ,动能转化为势能 ,使材料熔化 、气化并在真空中被 抽走 。控制电子束的强弱和偏转方向 ,配合工作台 X Y方向的数控位移 ,可实现打孔 、成型切割 、刻蚀 、光 刻曝光等工艺 。集成电路制造中广泛采用波长比可
关键词 :加工精度 ;超精密加工技术 ;超精密特种加工 ;纳米技 术 ;复合加工
中图分类号 : TH161 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 - 4414 (2009) 01 - 0004 - 05
1 引 言
通常按加工精度划分 ,可将机械加工分为一般加 工 、精密加工 、超精密加工 。在不同的历史阶段 ,不同 的科学技术发展水平下 ,对超精密加工有不同的定 义 ,由于生产技术的不断发展 ,划分的界限不断变化 。 过去的超精密加工对今天来说可能已经是普通加工 了 ,所以对其划分的界限是相对的 ,而且在具体数值 上至今没有确切的界限 。现阶段通常把被加工零件 的尺寸精度和形位精度达到零点几微米 ,表面粗糙度 优于百 分 之 几 微 米 的 加 工 技 术 称 为 超 精 密 加 工 技 术 [ 1 ] ,也可以理解为超精密加工就是在超精密机床 设备上 ,利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的 相对运动 ,对材料进行微量切削 ,以获得极高形状精 度和表面光洁度的加工过程 ,其精度从微米到亚微 米 ,乃至纳米 。超精密加工技术是现代高技术战争的 重要支撑技术 ,是现代高科技产业和科学技术的发展 基础 ,是现代制造科学的发展方向 [ 2 ] 。
2 超精密加工技术
超精密加工主要包括超精密切削 (车 、铣 ) 、超精 密磨削 、超精密研磨 (机械研磨 、机械化学研磨 、研 抛 、非接触式浮动研磨 、弹性发射加工等 )以及超精 密特种加工 (电子束 、离子束 、等离子加工 、激光束加 工以及电加工等 )以及最新研发的纳米技术 。 2. 1 超精密切削加工
3 超精密加工技术的发展状况
超精密加工技术起步最早的国家是美国 ,是迄今 为止处于世界领先地位的国家 ,其次是欧洲的一些国 家及日本 。美国至少有 30多个研究单位和厂家研制 和生产各种超精密加工机床 ,摩尔公司 、联合碳化物 公司、国家劳伦斯 ·利佛摩尔实验室、杜邦公司等在国 际上均久负盛名 。美国是最早研制了能加工硬脆材料 的 6轴数控超精密研磨抛光机 ;在 20世纪 50年代末 , 基于航天等尖端技术发展的需要 ,美国首先使用金刚 石刀具的超精密切削技术 ,并发展了相应的空气轴承 主轴的超精密机床 ,可以用来加工激光核聚变反射镜、 战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件 。如美国 LLL实验室和 Y - 12 工厂在美国能源部支持下 ,于 1983年 7月成功研制了大型超精密金刚石车床 DTM
- 3 型 , 该 机床 可加 工最 大零件 为 Φ2100mm、重 量 4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜 、大型天体 望远镜 (包括 X光天体望远镜 ) 、红外装置用零件等。 该机床的加工精度可达到形状误差为 28nm (半径 ) ,圆 度和平面度为 12. 5nm,加工表面粗糙度为 R a4. 2nm。 该机床及该实验室 1984年研制的 LODTM 大型超精密 车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高 、精度 最高的大型金刚石超精密车床 [18 ] 。
由激光发生器将高能量密度的激光进一步聚焦 后照射到工件表面 ,光能被吸收瞬时化 、激光快速成型技术 、加工精微防伪标志等 。
基于激光束具有单色性好 、能量密度高 、空间控 制性和时间控制性良好等一系列优点 ,激光加工的行 业包括汽车制造 、航天航空 、齿轮行业 、铁路机车制造 业 、开头行业 、电子 、化工 、包装医疗设备等 ,我国激光 加工市场前景广阔 ,预计平均每年以 20% ～30%的 速率递增 [ 16 ] 。激光技术将是 21 世纪高新技术发展 的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一 , 其发展将使人类在认识和改造自然力上达到一个新的 高度 ,导致人类生活和社会物质文明以及科学技术的 巨大变革 。 2. 4. 4 微细电火花加工
离子束加工是指在真空将离子源产生的带正电 荷且质量比电子大数千万倍的离子加速 (加速以后 可以获得更大的动能 ) , 然后聚焦使之撞击工件表 面 。它是靠微观的机械撞击能量而不是靠动能转化 为热能来加工的 。离子束加工可用于表面刻蚀 、超净 清洗 ,实现原子 、分子级的切削加工 。根据所利用的 物理效应和达到的目的 ,可分为离子束溅射去除加 工 、离子束溅射镀膜加工 、离子束注入加工和离子束 曝光等几种 [ 15 ] 。 2. 4. 3 激光束加工
超精密磨削技术是基于一般精密磨削而发展起 来的 ,是用精确修整过的砂轮在精密磨床上进行的微 量磨削加工 ,金属的去除量可在亚微米级甚至更小 , 可以达到很高的尺寸精度 、形位精度和很低的表面粗 糙度值 。但磨削加工后 ,被加工的表面在磨削力及磨 削热的作用下金相组织要发生变化 ,易产生加工硬 化 、淬火硬化 、热应力层 、残余应力层和磨削裂纹等缺 陷 。其加工对象主要是玻璃 、陶瓷等硬脆材料 [ 4 ] 。
电火花加工是指在绝缘的工作液中通过工具电 极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时局部高温来熔 化和气化而有控制地去除工件材料 ,以及使材料变 形 、改变性能或被镀覆的特种加工 。微细电火花加工 的特点是每个脉冲的放电能量很小 ,工作液循环困 难 ,稳定的放电间隙范围小等 [ 17 ] 。由于加工过程中 工具与工件间没有宏观的切削力 ,只要精密地控制单 个脉冲放电能量并配合精密微量进给就可实现极微 细的金属材料的去除 ,可加工微细轴 、孔 、窄缝 、平面
当加工精度要求达到纳米 ,甚至达到原子单位 (原子晶格距离为 0. 1～0. 2nm )时 ,切削加工方法已 不能符合加工精度要求了 ,这时就需要借助特种加工 的方法 ,即应用化学能 、热能 、电能或电化学能等 ,使 这些能量超越原子间的结合能 ,从而去除工件表面的 部分原子间的附着 、结合或晶格变形 ,以达到超精密 加工的目的 。 2. 4. 1 电子束加工
·5·
专题论述
·机械研究与应用 ·
以及曲面等 。 除了上述加工技术还有微细电解加工 、L IGA 技
术 (L ithographie, Galvanoformung, Abformung) 、纳米技 术 (Nanote - chnology) 、复合加工等技术 。
专题论述
·机械研究与应用 ·
超精密加工技术研究现状及发展趋势3
简金辉 ,焦 锋