超精密加工现状综述.pdf

《超精密加工现状综述.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第43卷第1期机械工程学报Vol.43No.12007年1月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERINGJan.2007*超精密加工现状综述袁巨龙王志伟文东辉吕冰海戴勇(浙江工业大学超精密加工研究中心杭州310014)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。精密光学、机械、电子系统中所用的先进陶瓷或光学玻璃元件通常需要非常高的形状精度和表面精度(如0.1nm级表面粗糙度)及较小的加工变质层。掌握超精密加工过程中材料去除规律和损伤层特性对提高加工的稳定性与经济性十分重要。对超精密加工

2、中的超精密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光技术进行综述，重点介绍各种典型加工方法及其材料去除机理。从加工精度和加工效率角度对上述几类超精密加工方法进行比较，介绍以实现高效精密加工为目的的半固着磨粒加工技术。对超精密加工的发展趋势进行预测。关键词：超精密加工磨粒加工半固着磨粒加工中图分类号：F416.4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0前言[6-7]艺等。一直以来，国内外学者围绕这些内容展开超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑了系统的研究。技术，是现代高科技产业和科学技术的发

3、展基础，是1983年在国际生产工程年会上，TANIGUCHI现代制造科学的发展方向[1]。以超精密加工技术为支对当时的超精密加工状况进行了描述，并对超精密[8]撑的高性能武器，对第一次海湾战争(1992年)、科索加工的发展趋势进行了预测。此后的20余年内，沃战争(1996年)、阿富汗战争(1999年)及第二次海湾超精密加工技术蓬勃发展。本文对当前的超精密加战争(2003年)的进程及结果发挥了决定性的作用[2]。工现状进行综述，第1节介绍超精密加工的发展及以超精密加工技术为支撑的三代半导体器件，为电其推动因素。第2节介绍超精密加工材料，着

4、重于子、信息产业的发展奠定了基础。现代科学技术的发先进陶瓷材料。第3节将超精密加工技术分为超精展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需密切削、超精密磨削和超精密研磨抛光三类，介绍要超精密加工技术的支撑。由宏观制造进入微观制造典型加工技术(广义的超精密加工还包括微细加工是未来制造业发展趋势之一，当前超精密加工已进入技术)。第4节对上述几类超精密加工技术从加工精纳米尺度，纳米制造是超精密加工最前沿的课题。度和加工效率的角度出发进行比较，介绍半固着磨世界发达国家均予以高度重视。最近启动的研究计划粒加工方法。第5节对超精密加工的发展趋势进

5、行包括，2001年美国的NNI(Nationalnanotechnology预测。[3]initiative)计划、英国的多学科纳米研究合作计划IRC(Interdisciplinaryresearchcollaborationinnanote-1超精密加工的发展[4][5]chnology)，2002年日本的纳米技术支撑计划。目前的超精密加工，以不改变工件材料物理特性为超精密加工的发展经历了如下三个阶段。前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗(1)20世纪50年代至80年代为技术开创期。糙度、表面完整性(无或极少的表面损伤，包括

6、微裂20世纪50年代末，出于航天、国防等尖端技术发纹等缺陷、残余应力、组织变化)为目标。展的需要，美国率先发展了超精密加工技术，开发超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精了金刚石刀具超精密切削——单点金刚石切削(Single度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、pointdiamondturning，SPDT)技术，又称为“微英超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹寸技术”，用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹[6]及载人飞船用球面、非球面大型零件等。从1966∗2006年中国机械工程学会年会推荐论文。国家自然科学基金(5

7、0535040)年起，美国的UnionCarbide公司、荷兰Philips公和浙江省自然科学基金(Y105610)资助项目。20061205收到初稿，司和美国LawrenceLivermoreLaboratories陆续推出20061213收到修改稿360机械工程学报第43卷第1期期各自的超精密金刚石车床，但其应用限于少数大公目前世界上的超精密加工强国以欧美和日本为司与研究单位的试验研究，并以国防用途或科学研先，但两者的研究重点并不一样。欧美出于对能源究用途的产品加工为主。这一时期，金刚石车床主或空间开发的重视，特别是美国，几十年来不

8、断投要用于铜、铝等软金属的加工，也可以加工形状较入巨额经费，对大型紫外线、Ｘ射线探测望远镜的复杂的工件，但只限于轴对称形状的工件例如非球大口径反射镜的加工进行研究。如美国太空署面镜等。(NASA)推动的太空