超精密加工技术chaojingmi jiagong jishuultraprecision machining technology
超微量去除材料的加工技术。它综合应用机械技术及现代电子技术、测量技术和计算机技术等最新成果,将机械加工的精度从20世纪60年代初的微米级提高到90年代的0.1~0.01μm级,实现了用传统加工方法难以达到的高精度加工。
超精密加工技术是一种关键性的现代生产加工技术。现代飞机、潜艇和导弹惯导仪表用的精密陀螺、激光核聚变用的反射镜、大型天体望远镜的反射镜和多面棱镜、大规模集成电路的硅片、计算机的磁盘、复印机的磁鼓和煤气灶的转阀等都需要超精密加工。
超精密加工技术包括超精密切削(车削和铣削)、超精密磨削和超精密研磨(机械研磨、机械化学研磨、抛光、非接触悬浮研磨和弹性发射加工)等。超精密切削是借助锋利的金刚石刀具对工件进行车削和铣削,主要用于加工要求高表面质量和高形状精度的有色金属或非金属零件,如平面或非球面反射镜、磁盘、阀芯和多面体棱镜等。超精密车削可达到Ra 0.005μm的粗糙度和0.1μm的非球面形状精度。超精密磨削加工主要用于加工尺寸及形状精度高的伺服阀、空气轴承主轴和陀螺仪超精密轴承等。超精密磨削可达到Ra 0.005μm的表面粗糙度,0.1~0.01μm的圆度,0.1μm的尺寸精度,0.03μm/100mm的平面度。超精密研磨主要用于加工高表面质量与高平面度的集成电路芯片和光学平面等。超精密研磨可达到0.5nm的表面粗糙度,1/200λ的平面度(Ф100mm),0.01μm的尺寸精度。
超精密加工是向加工精度极限挑战的加工,需要以下相关技术和条件的配合才能实现:
❶超精密机床。包括超精密主轴、导轨及驱动装置,高分辨率的进给装置,以及高精度检测装置等;
❷超精密加工用刀具。如金刚石刀具和超精材料磨轮等;
❸超精密加工用材料。如高纯度铝、无氧铜和单晶硅等;
❹超精密检测。如粗糙度和变质层检测等;
❺超精密加工环境。如恒温、恒湿、隔振和超净等。
超精密加工技术是一项综合性的工程技术科学,它的开发与发展又促进了机械、电子、半导体、光学和测量技术及材料科学的发展。超精密加工担负着支持最新科学技术进步的重要使命,是衡量一个国家科学技术水平的重要标志之一。