文件綜述 摘要 超精密加工技術(shù)的發(fā)展，直接影響到一個國家尖端技術(shù)和國防工業(yè)的發(fā)展，因此世界各國對此都極為重視，投入很大力量進行研究開發(fā)，同時實行技術(shù)保密，控制關(guān)鍵加工技術(shù)及設(shè)備出口。 關(guān)鍵詞 超精密加工 超精密切削和磨削 1. 前言 超精密加工技術(shù)，是現(xiàn)代機械制造業(yè)最主要的發(fā)展方向之一。在提高機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和發(fā)展高新技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，并且已成為在國際競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。 超精密加工是指亞微米級 (尺寸誤差為 0.3 0.03?m，表面粗糙度為 Ra0.03 0.005?m)和納米級 (精度誤差為 0.03?m，表面粗糙度小于 Ra0.005?m)精度的加工。實現(xiàn)這些加工所采取的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為超精加工技術(shù)。加之測量技術(shù)、環(huán)境保障和材料等問題，人們把這種技術(shù)總稱為超精工程。 超精密加工主要包括三個領(lǐng)域： 超精密切削加工如金剛石刀具的超精密切削，可加工各種鏡面。它已成功地解決了用于激光核聚變系統(tǒng)和天體望遠鏡的大型拋物面鏡的加工。 超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盤的涂層表面加工和大規(guī)模集成電路基片的加工。 超精密特種加工如大規(guī)模集成電路芯片上的圖形是用電子 束、離子束刻蝕的方法加工，線寬可達 0.1?m。如用掃描隧道電子顯微鏡 (STM)加工，線寬可達 2 5nm。 2. 工作原理 近年來，在傳統(tǒng)加工方法中，金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密高速切削、精密砂帶磨削等已占有重要地位；在非傳統(tǒng)加工中，出現(xiàn)了電子束、離子束、激光束等高能加工、微波加工、超聲加工、蝕刻、電火花和電化學(xué)加工等多種方法，特別是復(fù)合加工，如磁性研磨、磁流體拋光、電解研磨、超聲研磨等，在加工機理上均有所創(chuàng)新。 3. 設(shè)備 對精密和超精 (1)高精度。包括高的靜精度和動精度，主要的性能指標(biāo)有幾何精度、定位精度和重復(fù)定位精度、分辨率等，如主軸回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌運動精度、分度精度等； (2)高剛度。包括高的靜剛度和動剛度，除本身剛度外，還應(yīng)注意接觸剛度，以及由工件、 (3)高穩(wěn)定性。設(shè)備在經(jīng)運輸、存儲以后，在規(guī)定的工作環(huán)境下使用，應(yīng)能長時間保持精 (4)高自動化。為了保證加工質(zhì)量，減 少人為因素影響，加工設(shè)備多采用數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)自 加工設(shè)備的質(zhì)量與基礎(chǔ)元部件，如主軸系統(tǒng)、導(dǎo)軌、直線運動單元和分度轉(zhuǎn)臺等密切相關(guān)，應(yīng)注意這些元部件質(zhì)量。此外，夾具、輔具等也要求有相應(yīng)的高精度、高剛度和高穩(wěn)定 加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨技術(shù)。用金剛石刀具超精密切削，值得研究的問題有：金剛石刀具的超精密刃磨，其刃口鈍圓半徑應(yīng)達到 2 4nm，同時應(yīng)解決其檢測方法，刃口鈍圓半徑與切削厚度關(guān)系密切，若切削的厚度欲達到 10nm，則刃口鈍圓半徑應(yīng)為 2nm 磨具當(dāng)前主要采用金剛石微粉砂輪超精密磨削，這種砂輪有磨料粒度、粘接劑、修整等問題，通常，采用粒度為 W20 W0.5 的微粉金剛石，粘接劑采用樹脂、銅、纖維鑄鐵等。 4. 應(yīng)用領(lǐng)域 航天、航空工業(yè)中，人造衛(wèi)星、航天飛機、民用客機等，在制造中都有大量的精密和超精密加工的需求，如人造衛(wèi)星用的姿態(tài)軸承和遙測部件對觀測性能影響很大。該軸承為真空無潤滑軸承，其孔和軸的表面粗糙度要求為 Ry0.01 m，即 1nm，其圓度和圓柱度均要求納米級精度。被送入太空的哈勃望遠鏡 (HST)，可攝取億萬千米遠的星球的圖像， 為了加工該望遠鏡中直徑為 2.4m、重達 900kg 的大型反光鏡，專門研制了一臺形狀精度為 0.01 m 的加工光學(xué)玻璃的六軸 CNC 研磨拋光機。據(jù)英國 Rolls-Royce 公司報道，若將飛機發(fā)動機轉(zhuǎn)子葉片的加工度，由 60 m 提高到 12 m、表面粗糙度由 Ra0.5 m 減少到 0.2 m，發(fā)動機的加速效率將從 89%提高到 94%；齒輪的齒形和齒距誤差若能從目前的 3 6 m，降低到 1 m，則其單位重量所能傳遞的扭矩可提高近 1 當(dāng)前，微型衛(wèi)星、微型飛機、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展十分迅猛，涉及微細(xì)加工技術(shù)、納米加 工技術(shù)和微型機電系統(tǒng) (MEMS)等已形成微型機械制造。這些技術(shù)都在精密和超精密加工范疇內(nèi)，與計算機工業(yè)、國防工業(yè)的發(fā)展直接相關(guān)。 5. 發(fā)展趨勢 在過去相當(dāng)長一段時期，由于受到西方國家的禁運限制，我國進口國外超精密機床嚴(yán)重受限。但當(dāng) 1998 年我國自己的數(shù)控超精密機床研制成功后，西方國家馬上對我國開禁，我國現(xiàn)在已經(jīng)進口了多臺超精密機床。 我國北京機床研究所、航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位現(xiàn)在已能生產(chǎn)若干種超精密數(shù)控金剛石機床，如北京機床研究所研制的加工直徑 800mm 的超精密車床和哈爾濱工業(yè) 大學(xué)研制的超精密車床，這兩臺機床均有兩坐標(biāo)精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標(biāo)激光在線測量系統(tǒng)，可以加工非球回轉(zhuǎn)曲面；還有哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了加工 KDP 晶體大平面的超精密銑床。KDP 晶體可用于光學(xué)倍頻，是大功率激光系統(tǒng)中的重要元件。必須承認(rèn)，在超精密機床技術(shù)方面，我們與國外先進水平相比還有相當(dāng)大的差距，國產(chǎn)超精密機床的質(zhì)量水平尚待進一步提高。 在大型超精密機床方面，目前美、英、俄等國都擁有自行開發(fā)的大型超精密機床，而我國由于沒有大型超精密機床，因此無法加工大直徑曲面反射鏡等大型超精密零件，國外對這些大型超精密零件的出口 有嚴(yán)格限制，從而嚴(yán)重影響了我國國防尖端技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)在我國正在加緊研制加工直徑 1m 以上的立式超精密機床。 6. 結(jié)論 超精密加工，是現(xiàn)代機械制造業(yè)最主要的發(fā)展方向之一 ,在提高機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和發(fā)展高新技術(shù)中起著至關(guān)重要的作用，并且已成為在國際競爭中取得成功的關(guān)鍵技術(shù)。我國的制造業(yè)發(fā)展已進入了高速發(fā)展階段，中國民營企業(yè)已具備足夠的經(jīng)濟實力來使企業(yè)邁向現(xiàn)代化，先進設(shè)備的引進和大量專業(yè)人才的涌入使許多沿海地區(qū)的制造業(yè)水平迅速提高。隨著國家決策的科學(xué)化、民主化進程不斷深入，相信我國的制造業(yè)會更快速、更健康 地發(fā)展。 參考文獻 1黎震先進制造技術(shù)北京、北京理工大學(xué)出版社、 2009.8 2袁哲俊 ,王先逵精密和超精密加工技術(shù)北京、機械工業(yè)社、 1999.3 3朱煥池機械制造工藝學(xué)北京、