超精密加工及其发展趋势.docxVIP

超精密加工现状及发展趋势摘要：超精密加工是获得高形状精度、表面精度和表面完整性的必要手段[1]。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[2]。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[3]。超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹具、超精密加工的检测与误差补偿、超精密加工环境(包括恒温、隔振、洁净控制等)和超精密加工工艺等[4][5]。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)以及必威体育精装版研发的纳米技术[6]。超精密切削加工最先用于铜的平面和非球面光学元件的加工,随后,加工材料拓展至有机玻璃、塑料制品(如,照相机的塑料镜片、隐形眼镜镜片等)、陶瓷及复合材料等[7]。超精密磨削的加工对象主要是玻璃、陶瓷等硬脆材料[8]。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,主要的修整方法有电解在线修整(ELID)铸铁纤维结合剂(CIFB)砂轮技术[6]，在线控制修整(ECD)[9]、干式ECD[10]、电化学放电加工(ECDM)[11]、激光辅助修整[12]、喷射压力修整[13]等。超精密加工技术已成为包含当代必威体育精装版科技成果的一个复杂系统工程，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。本文对超精密加工技术的现状做了详细的探讨，并据此做出了未来超精密加工技术的发展趋势。关键字：超精密加工发展现状发展趋势1.超精密加工技术的发展现状1.1国外现状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，但他们的研究重点有所不同。欧美出于对能源或空间开发的重视，特别是美国，几十年来不断投入巨额经费，对大型紫外线、Ｘ射线探测望远镜的大口径反射镜的加工进行研究。如美国太空署(NASA)推动的太空开发计划，以制作 1 m 以上反射镜为目标，目的是探测 X 射线等短波(0.1～30 nm)。由于 X 射线能量密度高，必须使反射镜表面粗糙度达到埃级来提高反射率。目前此类反射镜的材料为质量轻且热传导性良好的碳化硅，但碳化硅硬度很高，须使用超精密研磨加工等方法。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52100mm、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Ra4. 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[14]。日本对超精密加工技术的研究相对美、英来说起步较晚，却是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，是以民品应用为主要对象。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。日本对超精密技术的发展十分重视, 20世纪70年代初,日本成立了超精密加工技术委员会,制定了技术发展规划,成为此项技术发展速度最快的国家。日本现有20多家超精密加工机床研制公司,重点开发民用产品所需的加工设备,力图使其设备系列化,并成批生产了多品种商品化的超精密加工机床,产品大多采用0.01Lm高分辨率的CNC系统和激光干涉仪测量,纳米级光刻已超过了美国,居世界领先地位。超精加工机床的加工精度已达亚微米级0. 1Lm以下,粗糙度达Ra0.01Lm,最高水平的机床已用于制造超大规模集成电路,刻线宽度可达0.3Lm[15]。1.2国内现状我国的超精密加工技术在20世纪70年代末期有长足进步, 80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。我国目前已成功研制出回转精度达0. 025Lm的超精密轴系。并已装备到超精密车床和超精密铣床,解决了长期以来由于国外技术封锁给超精密机床的研制带来的巨大阻力。目前我国超精密轴系已基本形成系列化,并已达到实用化和商品化程