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。
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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 。
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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