实现纳米级精确度带您了解超精密加工技术

     超精密加工是为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的加工技术，它包括超精密机床制造、超精密加工刀具制造和超精密加工工艺等几个组成部分，这是机械加工中最具技术含量的领域之一，也是一个国家制造业水平高低的重要标志。

    超精密加工的存在价值

    尽管随着技术的进步，所谓“超精密”的标准也被不断地刷新，但其所代表的价值和追求却从来没有改变。因为更精细的加工可以更好地完善产品细节，并使其在有限的空间内，集中更多的功能。因此，应用超精密加工的设备和工艺，能够得到质量更好、体积更加小巧、性能更加强大以及可靠性更高的产品，这已经成为了加工行业的共识。

    世界各国对于超精密加工的研究主要经历了下面三个发展阶段：

    技术开创期

    上世纪50年代末，美国出于对航空、航天和国防等尖端技术发展的需要，率先开始研究超精密加工技术，以金刚石刀具为代表的超精密切削工具和与其配套的单点金刚石切削技术也正是在那个时候问世的。从1966年起，美国的unionCarbide公司、LawrenceLivemoreLaboratories公司和荷兰的Philips公司先后推出了自己生产的超精密金刚石车床，并应用于激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等的加工。

    但是，由于技术还不够成熟、设备成本很高，并不是所有企业都有实力承担的。所以，在这一阶段，超精密设备主要在少数大公司、和科学研究中使用。而且在这个时期，金刚石车床主要适合加工的金属材料类型也仅有铜、铝等软金属；加工形状较复杂的工件时，则只能加工具有轴对称结构的工件。

    民间工业应用初期

    上世纪80年代，超精密设备开始进入商品化时代，而引领这一时代的是来自美国的MooreSpecialTool和PneumoPrecision两家民间公司。同期，日本的Toshiba公司、Hitachi公司和欧洲的Cmfield大学等也陆续推出了面向一般民间企业的超精密加工设备和技术，并主要针对光学组件来进行加工制造。

    另外，可加工硬质金属和脆性材料的超精密金刚石磨削设备也被开发了出来并投入使用，使超精密加工技术可以应用到更加广阔的领域。由此，对硬质金属和脆性材料加工后的表面粗糙度能够达到纳米量级。但是在这个阶段，超精密加工设备仍然是很昂贵的，还没有实现大规模的普及。

    民间工业应用成熟期

    从上世纪90年代起，由于汽车、能源、医疗器材、信息、光电和通信等产业的蓬勃发展，对于超精密加工的需求迅速增加，因此，这一技术也得到了空前的重视和发展。超精密加工及其相关技术，如控制器、激光干涉仪、空气轴承精密主轴等都得到了长足的进步，成本也大大降低，不再是“高贵冷艳”的姿态，而成为了加工制造业中一种常见的生产设备，很多中小型企业也可以配备。与此同时，设备的加工精度更高，加工行程也变得更大，应用领域更广，除了金刚石超精密车削和磨削设备外，超精密五轴铣削和飞切技术也被开发出来，可以加工非轴对称以及非球面的光学镜片。

    日本对超精密加工技术的研究晚于美、英，但发展速度却是全世界最快的。目前，其在声、光、图像、办公设备、电子和医疗器械的超精密加工技术方面具有优势，甚至超过了美国，且其应用对象大部分为民用产品。

    近几十年来，我国在超精密加工领域也投入了很大的关注，并取得了一定的成效。我国自主研发的超精密设备的加工精度正向纳米级和毫微米级迈进，前景令人鼓舞。随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，这项技术的市场需求将越来越大，技术也将越来越成熟，为整个制造业的发展奠定坚实的基矗