超精密加工技术成就现代国防

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1、封面故事COVERSTORYCOVERSTORY封面故事超精密加工技术成就现代国防国防科技大学机电工程与自动化学院李圣怡超精加工技术具有单项技术的极限、常规技术的突破和新技术综合三个方面永无止尽的追求的特点。作为武器装备精密化发展的关键核心技术，超精密加工技术对国防制造意味着什么？世界超精密加工目前又有了哪些最新发展成果和产业化动态？LLNL和UnionCarbide公司Y-12工厂联合研李圣怡制成功DTM-3型84"大型超精密机床，19841946年生，现任国防科技大学机年又研制成功的大型64"超精密金刚石车床电工程与自动化学院教

2、授、博士生LODTM，都是超精密加工技术发展过程中的导师，总装先进制造技术专业组成里程碑事件。员，国家自然科学基金第12届学现在，超精密加工技术己成为武器装备科评审组成员，国家重大基础研究精密化发展的关键核心技术。现代高技术立（973）技术首席专家。专业方向为超精密加工，光学加工与微系统制体信息战中核心是精确打击，无论是侦察卫造技术。星、通讯卫星、各类导弹、智能炸弹、强激光武器、激光核聚变、精密雷达、超小型计算机，还是夜视仪、单兵通讯系统等新型武精密加工技术的诞生源自于美国20器装备，无一不是需要精密和超精密加工技超世纪60年初代为

3、核弹制造和研发术才能制造出来的。从某种意义上说，超精开发的单点金刚石刀具镜面切削工密加工担负着支持最新科学技术进步的重要艺。1962年美国UnionCarbide公司研制出使命，也是衡量一个国家科学技术水平的重第一台超精密半球面金刚石车床，80年代美要标志之一。国UnionCarbide公司，Moore公司和美国空军兵器研究所为加工直径为800mm、形状精超精密加工的内涵度为0.1μm的大型球面光学零件，制定了一精密和超精密加工技术在精密等级的划个著名的超精密加工的规划—POMA（Point分是随着科学技术的发展水平动态变化的，On

4、eMicrometerAccuracy）。1983年，美国其中超精密加工技术是以高精度为目标的技16DefenseManufacturingTechnology

5、2009.06.第3期术，在不同的历史时期和不同的技术水平下，表1日本精机学会精密机床分会提出的精加工等级(μm)超精密加工在有不同的定义。一般认为，加精度等级IT2IT1IT0IT-1IT-2工精度亚微米，粗糙度优于百分之几微米的零件尺寸精度2.51.250.750.30.25(基本尺寸10~30mm)为超精密加工，更严格的说，尺寸精度为圆度0.70.30.20.120.

6、06IT-1（在Ø100左右时为0.25μm，粗糙度为圆柱度1.250.630.380.250.13Ra0.025μm）或更高的为超精加工技术。平面度1.250.630.380.250.13例如，上世纪末日本精机学会精密机床表面粗糙度0.20.070.050.030.01研究专业委员会对机床的加工精度标准提出机床主轴跳动0.70.30.20.120.06了补充IT-1和IT-2两个等级。表1是该补充运动直线度1.250.630.380.250.13后标准的具体内容，可看到比原来的最高精度等级IT0提高了很多。难度是很大的。对于小尺度

7、部件，本身是厘米、从表1可以看出以亚微米为单位的加工毫米甚至微米级尺度，尽管尺度精度比并不精度是0级以上精度，表1数据表明，主轴高，但加工的难度也很高。的回转误差仅为工件尺寸精度的四分之一左右，走刀运动的直线度与工件的圆柱度和平超精密加工技术的分类面度处于同一数量级，主轴的跳动量与工件超精密加工技术有很多分类方法，如果的圆度处于同一数量级，表面粗糙度比尺寸以是否遵循误差复印（errorcopy）的原则来精度高一个数量级。划分，可简单地分为两大类。以金刚石单点进入21世纪，“纳米精度”成为了超精超精密车削（SinglePointDia

8、mondTurning，密加工技术发展的趋势，正如美国诺贝尔奖SPDT）加工技术为代表的超精密切削加工技获得者罗勒（H.Rohrer）说：“微米成为新的术为遵循误差复印原则的一大类。精度标准并成为工业革命的技术基础，最早所谓遵循误差复印原则，即机床运动与和最好学会并使用微米技术的国家都在工业振动误差将复印在工件上，刀具形状误差也发展中占据了巨大的优势。同样地，未来的会以切削残留的方式复印在工件表面。金刚技术将属于那些以纳米作为精度标准、并首石单点超精密车削是典型的例子。在这一大先学习和使用它的国家”。150年前，微米类中还有超精密镗

9、、铣和超精密磨削技术，成为新的精度标准，推动了欧洲工业大革命，它们可能是多点、多刃加工技术，它们都遵而当时我们中国仍处于“长木匠，短铁匠”的无工业标准的手工作坊阶段，其结果是英哈挺RS超精密多任务CNC车床国人的坚船利炮打开中国闭关锁