现代超精密加工技术的概况及应用
超精密加工技术的应用与发展创新
超精密加工技术的应用与发展创新随着工业化程度的不断提高，各行各业对于产品加工精度的要求也越来越高。
超精密加工技术作为一种高精度加工手段，在多种行业中得到了广泛的应用和重要的发展。
本文将从超精密加工技术的概念和特点、应用领域以及发展创新方面，探讨这一技术的现状与未来。
一、超精密加工技术的概念和特点超精密加工技术作为先进的制造技术，是一种在非接触条件下通过高度控制精度和极小加工力实现的超精度制造过程。
其主要特点在于能够完成高精度、高透明度的加工，同时实现最大限度的纳米级表面精度和形状控制，并实现极高的材料利用率和能源效率。
当前，超精密加工技术已经成为了生产微电子元件、高精度仪器、光学设备、医疗器械以及航空、航天等领域的重要手段。
二、超精密加工技术的应用领域1. 微电子元件制造微电子元件制造是超精密加工技术的重要应用领域之一。
超精密加工技术主要应用于微电子元件的表面处理和制造过程。
通过高度精密的加工，能够最大限度地实现微电子元件的纳米级精度和优异的表面平整度。
2. 光学设备制造光学设备制造是超精密加工技术的另一个重要应用领域。
通过超精密加工技术，能够实现近乎完美的光学表面加工，达到光学元件的超精度。
该技术广泛应用于反射镜，激光器器件，非球面透镜增益校准等领域，为光学设备的制造和优化提供了可靠的手段。
3. 生物医疗设备生物医疗设备是超精密加工技术引入的新领域之一。
超精密加工技术能够实现各种医疗设备的高精度加工，例如人工关节、医疗导管、人工晶体等生物医疗设备。
通过超精密加工技术，这些医疗设备得以轻松地实现形状的精确定位和表面的高质量加工，从而拓展了生物医疗设备的应用领域。
4. 航空航天领域超精密加工技术在航空航天领域的发展也非常突出。
通过超精密加工技术，可以实现各种轻量化和高精度零部件的制造，包括发动机组件、喷气口、舵机组件和其他高温材料。
这种高质量加工技术能够提高飞行器的飞行效率和安全性，并显著提高其性能和使用寿命。
机械加工中的超精密加工技术研究
机械加工中的超精密加工技术研究引言：机械工程和制造是现代工业领域中至关重要的一部分。
随着科技的不断进步，人们对机械加工的要求也越来越高，尤其是在超精密加工领域。
本文将探讨机械加工中的超精密加工技术研究，旨在进一步提升机械加工的精度和效率。
一、超精密加工技术的定义和意义超精密加工技术是指在机械加工过程中，通过采用先进的工艺和设备，实现高精度、高效率的加工过程。
这种技术的出现，不仅可以满足现代工业对高精度零件的需求，还可以提高产品的质量和性能，从而推动整个工业的发展。
二、超精密加工技术的应用领域超精密加工技术广泛应用于航空航天、光学仪器、电子设备等领域。
例如，在航空航天领域，超精密加工技术可以用于制造发动机零件、航天器结构件等。
在光学仪器领域，超精密加工技术可以用于制造高精度的光学镜片、光学棱镜等。
在电子设备领域，超精密加工技术可以用于制造微电子器件、集成电路等。
三、超精密加工技术的关键技术1. 先进的加工设备：超精密加工需要使用高精度的加工设备，如数控机床、激光加工设备等。
这些设备具有高速度、高精度和高稳定性的特点，能够满足超精密加工的需求。
2. 先进的加工工艺：超精密加工需要采用先进的加工工艺，如喷射加工、电火花加工等。
这些工艺能够实现高精度、高效率的加工过程，提高产品的质量和性能。
3. 先进的加工材料：超精密加工需要使用高性能的加工材料，如高硬度的陶瓷材料、高强度的合金材料等。
这些材料具有优异的物理和化学性能，能够满足超精密加工的要求。
四、超精密加工技术的发展趋势随着科技的不断进步，超精密加工技术也在不断发展。
未来，超精密加工技术可能会朝着以下几个方向发展：1. 更高的精度：随着工业对高精度零件的需求不断增加，超精密加工技术需要进一步提高加工的精度，以满足市场的需求。
2. 更高的效率：超精密加工技术需要进一步提高加工的效率，以降低生产成本，并提高生产效率。
3. 更广泛的应用：超精密加工技术将进一步扩大应用领域，涉及到更多的行业和领域，如医疗器械、新能源等。
超精密加工技术发展研究及应用
超精密加工技术发展研究及应用超精密加工技术一直是制造业发展的重要领域之一。
其在半导体、光学、航空、能源等领域中的应用，无不体现其巨大的意义和价值。
超精密加工技术能够制造出高精度、稳定性好、无缺陷的精密零部件，这些零部件在各个领域中被广泛应用。
一、超精密加工技术的发展历程超精密加工技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代。
当时，日本推出了一种新型加工技术，叫做“单晶加工”。
该技术利用光学原理和精密机械加工，将晶体材料完美地加工成单晶。
20世纪60年代，磁悬浮切割技术被充分研究，并应用于加工金属、玻璃等材料。
该技术可以将切割厚度控制在1微米以下，达到高精密度的切割要求。
20世纪70年代，有了激光切割技术，这种技术不同于传统机械切割方式，而是利用激光束进行切割。
由于激光光束的直线度高，可以实现极高的精度和稳定度。
20世纪80年代，微细加工技术逐渐兴起。
这种加工技术能够以微观尺度进行高效加工，其具有优异的表面粗糙度和防抖动性能，可以制造出高质量的零部件。
二、超精密加工技术的主要应用领域1. 半导体行业半导体行业是超精密加工技术中最为重要的应用领域之一。
由于半导体集成电路的尺寸越来越小，制造过程对零部件精度的要求也越来越高。
超精密加工技术能够在微观尺度上制造出高度一致且表面光滑的微处理器。
2. 光学行业光学行业也是超精密加工技术的主要应用领域之一。
利用超精密加工技术，可以制造出近乎完美的光学元件，其表面粗糙度可以达到亚微米级别，从而实现更高的光学性能。
3. 航空行业超精密加工技术在航空行业的应用也越来越广泛。
航空行业对零部件的精度和稳定性要求非常高，超精密加工技术能够制造出非常高精度的零部件，为飞行器的性能提升做出了很大的贡献。
4. 能源行业能源行业对零部件的精度要求也越来越高，特别是在制造核聚变反应堆等核能设备时，需要使用到超精密加工技术。
该技术能够制造出高精度的零部件，从而提高核反应堆的运行效率和安全性能。
超精密加工技术在航天器制造中的应用
超精密加工技术在航天器制造中的应用引言随着航天事业的不断发展，航天器的制造技术也在不断地提高和改进，其中超精密加工技术是一种非常重要的技术之一。
超精密加工技术是指在非常高精度和高效率的情况下，对工件进行精密加工的一种加工技术，具有高质量、高精度、高效率、高耐磨性等优点。
在航天器制造中，超精密加工技术可以被广泛地应用，可以大大提高航天器的制造精度和质量，从而提高整个航天工程的成功率和效益。
第一章超精密加工技术的基本概念超精密加工技术是一种高度精密和高效率的加工技术，它可以在非常高的精度和效率下对工件进行加工，从而保证加工后的工件具有高质量、高精度、高效率以及高耐磨性等优良性质。
超精密加工技术可以分为机械加工、电子加工、化学加工等多种加工方式，其中机械加工是最为常见的一种。
机械加工的超精密加工技术主要包括铣削、车削、磨削等方式，其加工精度可以达到微米乃至纳米级别。
这种加工方式不仅可以对各种材料进行加工，而且加工过程中对环境污染也非常小，因此被广泛地应用于各种高精度的加工领域中。
第二章超精密加工技术在航天器制造中的应用在航天器制造中，超精密加工技术得到了广泛的应用，可以大大提高航天器的制造精度和质量，从而保证整个航天工程的成功率和效益。
具体应用如下：2.1 航天器壳体制造航天器的壳体是一个非常关键的零部件，它要求具有高精度、高强度、耐热、防辐射等特点。
超精密加工技术可以在满足这些要求的基础上，对航天器的壳体进行加工，从而保证壳体的精度和质量，从而提高航天器的安全性和稳定性。
2.2 航天器零部件制造除壳体外，航天器的其他零部件也需要采用超精密加工技术进行制造，例如导弹喷雾板、电机减速装置等。
这些零部件要求具有精度高、耐热、耐磨等特点，超精密加工技术可以满足这些要求，从而提高航天器的质量和效率。
2.3 航天器加工技术研究超精密加工技术的应用还可以促进航天器制造技术的发展和研究。
例如，通过对航天器加工技术的研究和改进，可以提高航天器的制造精度和质量，从而保证整个航天工程的成功率和效益。
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
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。
超高速超精密加工技术研究与应用
超高速超精密加工技术研究与应用随着科技日益发展，加工技术也在不断更新迭代。
超高速超精密加工技术已成为当下最具前沿性的研究领域之一。
该技术通过高速旋转和高频振荡等方式，实现对物体表面微观方面的加工。
具有加工精度高、效率快、环保等优点，广泛应用于航空、航天、汽车、电子等行业，并有望在未来成为制造业不可或缺的一环。
一、超高速超精密加工技术发展历程1960年代，美国的机械工程师Jean Wang第一次提出了超精密加工的概念，并开始研究如何在微尺度下进行高效率的加工。
80年代，日本和欧洲等国家开始着手研究这一新型加工技术，并加速了其发展进程。
随着技术的不断成熟，超高速超精密加工技术已经形成了多种类别，包括微加工技术、脉冲激光微成型技术、电子束微细加工技术等。
二、超高速超精密加工技术特点超高速超精密加工技术可以实现对物体表面微观方面的加工，具有以下优点：1. 高效率。
超高速超精密加工技术直接控制物体表面的微观结构，可大大缩短加工时间，提高加工效率。
2. 加工精度高。
该技术能够实现微米甚至纳米级别的加工精度，大大提高了产品的质量和可靠性。
3. 环保。
超高速超精密加工技术不需要使用任何化学物质，对环境没有影响。
三、超高速超精密加工技术应用领域超高速超精密加工技术已经广泛应用于多个领域，以下列举几个典型应用领域：1. 航空航天领域。
超高速超精密加工技术可以制造航空航天器件的复杂结构，并提高其性能。
2. 汽车制造领域。
超高速超精密加工技术可以加工汽车发动机零部件的表面，提高其耐磨性、减少磨擦，并增加其使用寿命。
3. 电子领域。
超高速超精密加工技术可以制造微型电子器件，并提高电子设备的性能。
四、超高速超精密加工技术研究进展目前，超高速超精密加工技术的研究主要集中在以下方面：1. 技术优化。
研究如何进一步提高超高速超精密加工技术的加工效率、精度和稳定性，开发更多更优化的加工工具。
2. 新型材料的加工。
研究如何将超高速超精密加工技术应用于新型材料的加工，比如先进的合金材料和光学材料等。
超精密加工技术的理论和应用研究
超精密加工技术的理论和应用研究超精密加工技术是指在微米和纳米级别下进行的精密加工过程。
随着现代科技的不断发展，超精密加工技术越来越受到重视，并广泛应用于电子、光学、航空航天和生物医疗等领域。
1. 超精密加工技术的发展历程超精密加工技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代末期，当时主要应用于金属和陶瓷的球面加工和制造。
随着微电子技术的不断进步，超精密加工技术被广泛运用于微电子制造和微机电系统（MEMS）中，如晶体管、光学元件、压电陶瓷和生物芯片等。
在后来的发展中，超精密加工技术逐渐扩展到玻璃、塑料和石英等非金属材料的加工上。
同时，超精密加工技术还被应用于卫星、航天器和精密仪器的制造和维修中。
2. 超精密加工技术的理论基础超精密加工技术的理论基础主要涉及到两个方面：加工力学和加工控制。
加工力学研究表明，超精密加工过程中的切削作用受到材料本身的特性、切削工具的形状和刃口尺寸、切削速度和切削深度的影响。
因此，了解加工物料的相关特性并选择适当的切削参数，对加工质量和加工效率的提高具有重要意义。
加工控制方面的研究主要涉及到加工路径规划、加工速度和切削深度的控制以及加工设备的精度检测等。
3. 超精密加工技术在电子制造领域中的应用在电子制造领域中，超精密加工技术被广泛应用于半导体器件的制造和加工。
例如，通过超精密加工技术制作的半导体器件可以达到微米甚至纳米级别的精度，从而大大提高了器件的性能和稳定性。
此外，超精密加工技术还可以用于电子元器件的制造，如阻值、电容器和电感器等。
通过超精密加工技术制作的电子元器件具有更好的性能和精度，可以提高电路的稳定性和可靠性。
4. 超精密加工技术在航空航天领域中的应用在航空航天领域中，超精密加工技术主要应用于航空发动机部件的制造和维修。
例如，通过超精密加工技术制造的涡轮叶片具有更好的气动性能和材料特性，可以提高发动机的性能和效率。
同时，超精密加工技术还可以用于航空航天器件的制造和加工，如导航系统和通信设备等。
超精密加工技术在材料制造中的应用
超精密加工技术在材料制造中的应用随着科技的不断发展，超精密加工技术在材料制造领域中日益得到广泛应用。
超精密加工技术已经成为了当代材料制造的重要工具，它可以帮助我们制造各种高精度、高性能、高材料的产品，为现代产业的发展提供了有力的技术支撑。
一、超精密加工技术的基本概念超精密加工技术是一种较为先进的加工技术，它的原理是通过在工件表面上形成微小的切削屑来实现对工件的加工。
同时，该技术还可以利用其高精度的控制系统，对工件进行高精度的加工和加工参数的调整，以实现对工件加工的最优化。
超精密加工技术已经被广泛应用于各种工程领域中，如电子元器件加工、汽车制造、航空航天制造和精密半导体制造等。
这些领域所需要的产品均需要高精度、高性能和高材料的工件来支持其功能，因此超精密加工技术的应用对于这些领域的发展具有非常关键的作用。
二、超精密加工技术的应用范围目前，超精密加工技术的应用领域已经相当广泛，其中主要包括以下几个方面：1、半导体工业由于半导体工业对于制造产品的精度和质量要求很高，因此超精密加工技术可以为半导体工业提供非常有力的技术支持。
在半导体制造过程中，超精密加工技术可以用于制造高精度的微电子器件、光学器件和微机械系统等。
2、光学工业光学工业则需要制造大量的高性能光学元件，其中的加工难度尤为突出。
超精密加工技术可以实现对光学元件表面的质量进行高精度的加工，为光学工业的发展提供了关键的技术支持。
3、医疗器械在医疗器械的制造过程中，超精密加工技术可以实现医疗器械零部件的高精度加工和改进产品的结构设计。
这些器械的高精度制造，可以为提高医疗器械的制造水平和疗效提供技术保障。
4、汽车工业在汽车工业中，超精密加工技术可以用于制造高精度零部件，包括汽车发动机的部件以及底盘零部件等。
这些零部件可以提高汽车的性能，同时降低燃油的消耗和减少环境污染。
三、超精密加工技术在材料制造中的优势超精密加工技术具有很多优势，它可以大大提高加工效率，同时还可以实现对工件的高度可控性和高剛度的加工精度，为快速生产高质量的零部件提供了保障。
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综 述
超精密振动 —位移测微仪等 ,达到了国内领先 、国际先 进水平 。长春光机所曾经引进了 Rank Pneumo公司的 M SG—325CNC超精密车床 ,主要用于加工金属 、光学 零件 ,但该设备已经远远落后于国际水平 。总之 ,我国 目前在超精密加工的精度 、效率 、可靠性 ,尤其是在规 格 (大尺寸 )和技术配套性方面与国外比 ,在生产实际 要求上 ,还存在很大的差距 。
效率 ,在 Z28 - 75型滚丝机床上实际使用效果良好 ,基 本解决了工件的摆动问题 。可以作为滚丝机床的标准 配置取代平面支承板 ,提高机床滚压时的加工精度 。
参 考 文 献
1 上海市金属切削技术协会. 金属切削手册. 上海 :上海科学 技术出版社 , 1984
现代制造工程 2005 (1)
chining equipments and the error compensation technique about the ultrap recise machining technique. Key words: Ultraprec ise mach in ing Prec ision M ach ine tool Nanom eter
Genera l situa tion and applica tion of ultraprec ise mach in ing techn ique
Zhou Zh ib in, X iao Sha li, Zhou Yan, W ang Ke Abstract D iscussed the development, status and app lication in the correlative field of the modern ultrap recise machining tech2 nique under summ ing up a mass of domestic and foreign data. It has also discussed the machining mechanics and the possible ma2
超精密加工技术的发展趋势是更高精度 、更高效 率 ,大型化 、微型化 ;加工检测一体化 ;机床多功能模块 化以及不断探讨适合于超精密加工的新原理 、新方法 、 新材料 。本世纪的前二十年将是超精密加工技术向纳 米加工技术跃进的关键时期 。
2 现代超精密加工技术
211 现代超精密加工方法 由于加工方法的机理和特点的不同 ,超精密加工
我国从 20世纪 80年代初期开始研究超精密加工 技术 ,主要的研究单位有北京机床研究所 、中国航天精 密机械研究所 、哈尔滨工业大学 、中国科学院长春光机 所应用光学重点实验室等 。北京机床研究所研制出了 多种不同类型的超精密机床 、部件和相关的高精度测 试仪器 ,如精度达 01025μm 的精密轴承 、JCS - 027 超 精密车床 、JCS - 031超精密铣床 、JCS - 035 超精密车 床 、NAM - 800 型纳米数控车床 、超精密车床数控系 统 、复印机感光鼓加工机床 、红外大功率激光反射镜 、
综 述
现代超精密加工技术的概况及应用
周志斌 肖沙里 周 宴 汪 科
摘要 对现代超精密加工技术的发展现状 、地位以及在相关领域的应用进行了论述 。并对超精密加工设备以及误差补 偿技术方面也作了阐述 。 关键词 :超精密加工 精度 机床 纳米 中图分类号 : TH16; TG66 文献标识码 : A 文章编号 : 1671—3133 (2005) 01—0121—03
Hale Waihona Puke 使用范围用于 测 量 热 的 、
软的 、易碎的 、以
尺寸和形位 精度
电电电自激等子感容准光测测测直干微微微仪涉仪仪仪和仪、、、线线选线最长ML性性高期性8100测测测稳测mG量量量频)量ol分精速精d范激辨度度度围光率::: :6干±±0:4m0000涉m111/070仪m0p5(或1ppiμn:mpm任m
化 学 、电 化 学 化学镀 、化学气相 沉积 ; 电镀 、
附着加工 热 、热 熔 化 力 电铸 ; 真空蒸镀 、熔化镀 ; 离子
物理
镀 (离子沉积 ) 、物理气相沉积
结合加工
化学
氧化 、氮化 、活性化学反应 ; 阳
注入加工 电化学热
极氧 化 ; 晶 体 生 长 、分 子 束 外
(渗入加工 )热扩散力物理 延 、掺杂 、渗碳和烧结 ; 离子束
误差预防和误差补偿是提高超精密加工精度的重 要措施 。误差预防通过提高机床制造精度 、保证加工 环境条件等来减少误差源及其影响 ;误差补偿是在误 差分离的基础上 ,利用误差补偿装置对误差值进行静 态和动态补偿 ,以消除误差本身的影响 。静态误差补 偿是根据事先测出的误差值 ,在加工时通过硬件或软 件进行补偿 ;动态误差补偿是在在线检测基础上 ,在加 工时进行实时补偿 。
方法可以分为 : 去除加工 、结合加工和变形加工三大 类 ,如表 1所示 。
表 1 超精密加工方法和加工机理分类
分 类
加工方法
主要加工方法举例
电物理加工
电化学加工
去除加工
(分离加工
)
超声加工 力学加工
、光学加工 、力溅射
热蒸发 、热扩散 、热溶解
电火花加工 (电火花成型 、电 火花线切割 ) ;电解加工 、蚀刻 (电子 束 曝 光 ) 、化 学 机 械 抛 光 ;切削 、磨削 、研磨 、抛光 、超 精加工 、珩磨 、超声波加工 、离 子溅射加工 、等离子加工和喷 射加工 ; 电子束加 工 、激光加 工 、脱碳处理 、气割
3 现代超精密加工机床介绍
目前 ,世界上超精密加工最高水平的三台大型超 精密机床分别是美国 LLNL 国家实验室的 DTM —3型 卧式大型光学金刚石车床 、LODTM 型立式大型光学金 刚石车床和英国 C ranfield 公司研制成功的 OAGM — 2500型超精密机床 。其中 LODTM 型立式大型光学金 刚石车床 ( the Large Op tics D iamond Turning M achine) 是精度最高的超精密机床 ,它主要用于制造 Keck望远 镜 F /25 红 外 线 装 置 零 件 。该 机 床 分 别 可 以 加 工 <2100mm、质量 4500kg和 <1625mm、质量 1360kg的 工件 。该机床的特点是采用空气轴承主轴和高压液体 静压主轴 ,刚度高 、动态性能好 ;为实现超精密位置的
现代制造工程 2005 (1)
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综 述
表 2 现代超精密加工中的检测类别和相关技术
检测类别
主要检测 仪器设备
仪器设备举例
检测精度及 其他相关参数
1 国内 、外超精密加工技术概况
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 、英国和日本 。这些国家的超精密加工技术 不仅总体成套水平高 ,而且商品化的程度也非常高 。 在超精密加工机床的研制和生产方面 ,除美 、英 、日等 国家外 ,德国 、荷兰和中国台湾也比较先进 。
美国 最 早 成 立 了 Nano 研 究 中 心 , 英 国 制 订 了 N ION (National Initiative on Nanotechnology)计划 ,日本 制 订 了 ERATO ( Exp loratory Research for Advanced Technology)规划等 。美国率先发展超精密加工技术 , 20世纪 80年代后期 ,美国通过能源部“激光核聚变项
超精密加工必须具备相应的检测手段和方法 ,不 仅要对工件和表面质量进行检验 ,而且要检验加工设 备和基础元部件的精度 。
检测可采取离线的 、在位的和在线的三种方式 。 根据检测内容的不同 ,一般可分为三类 ,即尺寸和形位 精度检测 、表面粗糙度检测和表面应力 、表面变质层深 度 、表面微裂纹等缺陷的检测 (见表 2) 。
及其他传统方 法不易测量的 物 体 。而 且 很 适合生产中的 在线测量或者 线 材、棒 材、管 材 、机 械 和 电 子 元件 、以 及 其 他
生产过程的监
控。
接 触 测 量
电压式貌仪电表感等晶面式体 形、美面精国形度貌:D1仪!I公/:6司5k的! (垂D直ek方tak向8 表)
膜厚测量 , 分析 ,表面 分析等
晶定向
根据加工方法的机理 、特点以及传统状况来看 ,超 精密加工又可分为非传统加工 、传统加工以及复合加
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工 。非传统加工是指利用电能 、磁能 、声能 、光能 、化学 能和核能等对材料进行加工和处理 ;传统加工是指刀 具切削加工 、固结磨料和游离磨料的磨削加工 ;复合加 工是采用多种加工方法的复合作用 ,进行优势互补 ,相 辅相成 。目前 ,在实际运用中 ,占主要地位的仍是传统 加工方法 。
外延 、离子注入
热物理
激光焊接 、气焊 、电焊 、快速成
连接加工 电物理化学
型加工 ;化学粘接
锻造 、热流动加工 (气体火焰 、
高频电流 、热射线 、电 子束和
变形加工 热流动 、表面热流动 、粘滞
(流动加工 ) 流动分子定向
激光 ) ; 铸 造 、液 体 流 动 加 工 (金属 、塑料等压铸 、注塑 ) ;液
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 D iamond Turning M a2 chine, LODTM ) ,是一台最大加工直径为 1163m 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 。日本超精密加工技术水平较高 ,应用对象大 部分是民用产品 ,包括办公自动化设备 、视像设备 、精 密测量仪器 、医疗器械和人造器官等 。