一、超精密加工技术简介
目前，超精密加工是 指精度在0.1~0.01μm，表面粗糙度Ra值在0.03~0.05μm的加工技术，如金刚石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特种加工和复合加工等。它适用于精密元件、计量标准元件、大规模和超大规模集成电路的制造。而且，超精密加工的精度正处在亚纳米级工艺，日趋向纳米级工艺发展。
二、超精密加工方法根据加工方法的机理和特点，超精密加工方法可以分为去除加工、结合加工和变形加工三大类。
(一)去除加工
去除加工又称为分离加工，是 从工件上去除一部分材料，传统的机械加工方法，如在铸铁平台上完成的车削、铣削、磨削、研磨和抛光，以及特种加工中的电火花加工、电解加工等，均属这种加工方法。
(二)结合加工
结合加工利用物化方法，将不同材料结合在一起。按结合的机理不同，它又分为附着、注入和连接加工三种。
1.附着加工又称为沉积加工，是 在工件表面上覆盖一层物质，是 一种弱结合，其中典型的加工方法是 镀；2.注入加工又称为渗入加工，是 在工件表面上注入某些元素，使之与基体材料产生物理化学反应，是 具有共价键、离子键、金属键的强结合，用以改变工件表层材料的力学机械性质，如渗碳、渗氮等；3.连接加工将两种相同或不同材料通过物化方法连接在一起，如焊接、粘接等。
(三)变形加工
变形加工又称为流动加工，利用力、热、分子运动等手段，使工件产生变形，从而改变其尺寸、形状和性能。
三、超精密加工技术的影响因素
影响超精密加工技术的因素很多，主要表现为以下几点：
(一)加工机理
近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨削等已占有重要地位；在非 传统加工中，出现了电子束、离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花和电化学加工等多种方法，特别是 复合加工，如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声研磨等，在加工机理上均有所创新，尤其以快速成型为代表的“堆积”加工，在加工技术领域具有里程碑意义。
(二)被加工材料
超精密加工的零件，其材料的化学成分、物理力学性能、加工工艺性能均有严格要求。例如，要求被加工材料质地均匀、性能稳定、无外部及内部微观缺陷，不能含有杂质；其物理力学性能，如拉伸强度、硬度、延伸率、弹性模量、热导率和膨胀系数等应达到一定数量级；材料在冶炼、铸造、辗轧、热处理等工艺过程中，应严格控制熔渣过滤、辗轧方向、温度等，使材质纯净、晶粒大小匀称、无方向性，能满足物理、化学、力学等性能要求。
(三)加工设备及其基础元部件
对超精密加工所用的加工设备有下列要求：1.高精度。包括高静精度和高动精度，主要的性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、检验平台精度、分度精度等；2.高刚度。包括高静刚度和高动刚度，除本身刚度外，还应注意接触刚度，以及由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度；3.高稳定性。设备在经运输、存储以后，在规定的工作环境下使用，应能长时间保持高精度、抗干扰及稳定性。设备应具有良好的耐磨性、抗振性等；4.高自动化。为了保证加工质量，减少人为因素影响，加工设备多采用数控系统实现自动化。
(四)加工工具
加工工具主要是 指刀具和磨具。用金刚石刀具超精密切削，值得研究的问题有：金刚石刀具的超精密刃磨，其刃口钝圆半径应达到2~4nm，同时应解决其检测方法，刃口钝圆半径与切削厚度关系密切，若切削的厚度欲达到10nm，则刃口钝圆半径应为2nm。磨具当前主要采用金刚石微粉砂轮超精密磨削，这种砂轮有磨料粒度、粘接剂、修整等问题，通常采用粒度为W20~W0.5的微粉金刚石，粘接剂采用树脂、铜、纤维铸铁等。
(五)检测与误差补偿
超精密加工必须具备相应的检测方法，不仅要对工件表面质量进行检验，而且要检验加工设备和基础元部件的精度。其尺寸和形位精度可用电子测微仪、电感测微仪、电容测微仪、自准直仪等来测量；表面粗糙度可用电感式、压电晶体式表面形貌仪等进行接触测量，或用光纤法、电容法、超声微波法和隧道显微镜法进行非 接触测量；表面应力、表面变质层深度、表面微裂纹等缺陷，可用X光衍射法、激光干涉法等来测量。检测可采取离线的、在位的和在线的三种方式。
误差预防是 通过提高机床制造精度、保证加工环境等来减少误差源对其影响；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，其中静态误差补偿是 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。
(六)工作环境
超精密加工的工作环境是 保证加工质量的必要条件，环境因素主要指温度。环境温度可根据加工要求控制在±1℃~±0.02℃，甚至达到±0.0005℃。达到恒温的办法是 采用多层套间，可逐步得到大恒温间、小恒温间，温度控制的精度愈来愈高，再采用局部恒温的方法，如恒温罩，罩内还可用恒温液喷淋，达到更精确的控制温度。
基于超精密加工技术的重要性，国内外对该技术的研究和开发都投入了大量的人力和财力，很多学者也在这方面做着大量的研究和实验，相信在不久的将来超精密加工技术一定会取得更大的进展。
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