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20世紀(jì)60年代為了適應(yīng)核能、大規(guī)模集成電路、激光和航天等技術(shù)的需要而發(fā)展起來(lái)的精度極高的一種加工技術(shù)。到80年代初,其加工尺寸精度已可達(dá)10納米(1納米=0.001微米)級(jí),表面粗糙度達(dá)1納米,加工的尺寸達(dá) 1微米,正在向納米級(jí)加工尺寸精度的目標(biāo)前進(jìn)。納米級(jí)的超精密加工也稱為納米工藝(nano-technology) 。超精密加工是處于發(fā)展中的跨學(xué)科綜合技術(shù)。
超精密加工的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。
20世紀(jì)50年代至80年代為技術(shù)開創(chuàng)期。20世紀(jì)50年代末,出于航天、等技術(shù)發(fā)展的需要,美國(guó)發(fā)展了超精密加工技術(shù),開發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點(diǎn)金剛石切削技術(shù),又稱為“微英寸技術(shù)”,用于加工激光核聚變反射鏡及載人飛船用球面、非球面大型零件等。從1966年起,美國(guó)的unionCarbide公司、荷蘭Philips公司和美國(guó)LawrenceLivemoreLaboratories陸續(xù)推出
各自的超精密金剛石車床,但其應(yīng)用限于少數(shù)大公司與研究單位的試驗(yàn)研究,并以用途或科學(xué)研究用途的產(chǎn)品加工為主。這一時(shí)期,金剛石車床主要用于銅、鋁等軟金屬的加工,也可以加工形狀較復(fù)雜的工件,但只限于軸對(duì)稱形狀的工件例如非球面鏡等。
20世紀(jì)90年代至今為民間工業(yè)應(yīng)用成熟期。從1990年起,由于汽車、能源、信息、光電和通信等產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,超精密加工機(jī)的需求急劇增加,在工業(yè)界的應(yīng)用包括非球面光學(xué)鏡片、Fresnel鏡片、超精密模具、磁盤驅(qū)動(dòng)器磁頭、磁盤基板加工、半導(dǎo)體晶片切割等。在這一時(shí)期,超精密加工設(shè)備的相關(guān)技術(shù),例如控制器、激光干涉儀、空氣軸承精密主軸、空氣軸承導(dǎo)軌、油承導(dǎo)軌、摩擦驅(qū)動(dòng)進(jìn)給軸也逐漸成熟,超精密加工設(shè)備變?yōu)楣I(yè)界常見的生產(chǎn)機(jī)器設(shè)備,許多公司,甚至是小公司也紛紛推出量產(chǎn)型設(shè)備。此外,設(shè)備精度也逐漸接近納米級(jí)水平,加工行程變得更大,加工應(yīng)用也逐漸增廣,除了金剛石車床和超精密研磨外,超精密五軸銑削和飛切技術(shù)也被開發(fā)出來(lái),并且可以加工非軸對(duì)稱非球面的光學(xué)鏡片。
介紹下精密機(jī)械加工的原則:
純粹的基礎(chǔ)水平考慮的重點(diǎn)是如何減少誤差,提高精度,所以選擇本質(zhì)表面的基本原則是:
一:基準(zhǔn)重合原則。應(yīng)選擇盡可能的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。特別是在后的完成,保證準(zhǔn)確性,更應(yīng)注意這一原則。這樣可以避免造成位置誤差基準(zhǔn)偏差;
二:基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。應(yīng)選擇統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)面的各種表面處理,盡量保證各表面間的位置精度;有時(shí)也遵循共同基準(zhǔn)的原則,反復(fù)加工;
三:自為基準(zhǔn)原則。一些小型機(jī)械加工余量和統(tǒng)一的精加工過程,確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,與精密加工表面本身作為一個(gè)基礎(chǔ)水平。