超精密加工的动向和思考跑车钢板网太阳镜鳄鱼养殖空气阀

超精密加工的动向和思考

超精密加工经过数十年的努力，日趋成熟，不论是超精密机床压扁线机、金刚石工具，还是超精密加工工艺已形成了一整套完整的超精密制造技术系统，为推动机械制造向更高层次发展奠定了基础，现在正在向纳米级精度或毫微米精度迈进，其前景十分令人鼓舞。但是从另一个角度来分析，随着科技的发展，对它的要求越来越高，而现实的情况又受到技术水平的制约，依然存在许多困难。

1 综述

超精密加工技术是一门综合性的系统工程，它的发展综合地利用了机床、工具、计量、环境技术、微电子技术、计算机技术、数控技术等的进步。日本的津和秀夫教授形象地将超精密加工比作富士山的山顶，所以在某种意义上说，已到达了精密加工的顶峰。日本的文献上，是内外润滑到达最好效果经常出现向极限靠拢的提法。虽然从技术的角度来说巴彦淖尔，有些模糊，但是很形象化。实际上，加工精度在现有的水平上再提高一步已是相当困难。以现在的产品而言，凡是要求高的尺寸，大部分是超越现有标准的，这从另一个侧面反映了超精密的实际情况，相当多的要求，均以技术条件的形式来表示，或标明具体的特殊公差，而今天除了精度以外，对表面还提出了新的要求——表面完整性。日本谷口纪男教授往往将超精密加工技术与微细加工综合在一起来加以介绍，客观上反映了两种技术的交叉，也体现了时代的特征。本文想就超精密加工发展的趋势，说明一些个人的看法。

超精密加工技术随着时间的推延，精度、难度、复杂性等都在向更高层次发展，使加工技术也随之需要不断加以更新，来与之相适应。

以金刚石切削为例，其刃口圆弧半径一直在向更小的方向发展，因为它的大小直接影响到被加工表面的粗糙度，与光学镜面的反射率直接有关，而今反射率要求越来越高，如激光陀螺反射镜的反射率已提出了99.99%，必然要求金刚石刀具更加锋利，根据日本大阪大学岛田尚一博士介绍，为了进行切薄试验，目标是达到切屑的厚度1nm，其刃口圆弧半径趋近2～4nm。直至今日，这个水平仍为世界最高的。为了达到这个高度，促使金刚石研磨机也改变了传统的结构，而采用了空气轴承作为支承，研磨盘的端面跳动能在机床束缚力不强上自行修正，使其端面跳动控制在0.5 m以下，我国航空系统303所研制的刃磨机就是一例。刃口锋利了，接着其检测又成为一个难题，起先日本横滨大学的中山一雄教授用金丝压痕的方法；后来发展到采用扫描电子显微镜(SEM)，其测量精度可达到50nm；随着精度的再提高，日本的刀尖评价委员会又在SEM上增加了二次电子的发射装置，这时也只能测定到20～40nm；1993年，该小组再提出采用扫描隧道显微镜(STM)或原子力显微镜(AFM)来进行检测，但以后就未见报道。直到1996年，我国的华中理工大学发表了用AFM检测的报道。1998年，哈工大又再次作了报道。用AFM成功地检测了刃口圆弧半径。检测技术的突破，的进为微量切削机理一步探索创造了前提。

硬脆材料的加工一般均采用研磨等方法，后来日本足利大学的宫下政和教授发表了采用金刚石砂轮，控制切削深度和走刀量，在超精密磨床上，可以进行延性方式磨削，即使是玻璃的表面也可以获得光学镜面。这在技术上是一次很大的突破。接着，又发展到了直接采用大负前角度的金刚石车刀在上述的类似条件下，也可以获得同样的结果，但车削的效率则明显的提高。今天又提出如果将超声波技术与金刚石切削结合，更有利于发挥出功效。我国吉林工大等也作了这种尝试，并取得成果。

砂轮采用金属结合剂，一般振动机械指的是铜，而为了提高砂轮的寿命，日本东京工业大学的中川威雄教授采用了铸铁结合剂，使砂轮的寿命明显提高，这是很大的突破，随之，引起了各种结合剂的研究热潮。后来日本理化学研究所的大森整就在这个基础上，发展了砂轮的电解修整(ELID)技术，又使超精密加工技术的途径得到了拓宽，在镜面加工方面取得了进步。

金刚石技术的发展，近几十年来，给了科技人员很大的激励，从天然金刚石到人造金刚石，从超硬金刚石薄膜到厚膜的形成，逐渐为在超精密制造技术方面广泛采用金刚石工具创造了美好的前景。为了金刚石应用领域的拓宽，为突破金刚石切削黑色金属，一直在进行大量的实践，如深冷切削、富碳大气中的切削等，都先后取得一些效果，也有在金刚石的成份中掺入硼，使之与黑色金属的亲和力明显改善。而今金刚石的刃磨已在探索其他的途径，如热化学研磨即为一例。

微量切削的机理一直是技术人员所关切的一个大问题，但是要直接对切削点观察是异常困难的，现在有提议将切削装置小型化，放置于SEM的镜头下进行切削并观察；日本大阪大学井川直哉教授等开始采用计算机仿真，逐步在向揭开微量切削拉力实验机对夹具材料的要求的奥秘迫近。

超精密机床的发展，已经相当成熟。它是最重要的硬件，它集大量成果于一体，如高精度主轴、微量进给装置、高精度定位系统、气浮导轨技术、热稳定性技术、NC系统等。特别是美国的LLNL实验室、输送链日本的不二越、东芝机械等公司、英