使用單晶金剛石刀具在超精密機床上進行超精密切削脏榆，可以加工出光潔度極高的鏡面卤诗。超精密切削的切削厚度可極小谎雷，最小切削厚度可至1nm。超精密切削使用的單晶金剛石刀具要求刃口極為鋒銳簸翠，刃口半徑在0.5～0.01μm违冲。因刃口半徑甚小，過去對刃口的測量極為困難蒋毕，現(xiàn)在已可用原子力顯微鏡（AFM）方便地進行測量略荡。

    我國目前已是一個“制造大國”，制造業(yè)規(guī)模名列世界第四位歉胶，僅次于美國汛兜、日本和德國，近年來在精密加工技術(shù)和精密機床設(shè)備制造方面也取得了不小進展通今。但我國還不是一個“制造強國”粥谬，與發(fā)達國外相比仍有較大差距。目前國外已開發(fā)了多種精密和超精密車削辫塌、磨削漏策、拋光等機床設(shè)備，發(fā)展了新的精密加工和精密測量技術(shù)臼氨。為了使我國的國防和科技發(fā)展不受制于人掺喻，我們必須投入必要的人力物力，自主發(fā)展精密和超精密加工技術(shù)储矩，爭取盡快將我國的精密和超精密加工技術(shù)水平提升到世界先進水平感耙。下面對國內(nèi)外精密和超精密加工技術(shù)的最新發(fā)展情況介紹如下。

精密機床技術(shù)的發(fā)展

    精密機床是精密加工的基礎(chǔ)椰苟。當(dāng)今精密機床技術(shù)的發(fā)展方向是：在繼續(xù)提高精度的基礎(chǔ)上抑月，采用高速切削以提高加工效率，同時采用先進數(shù)控技術(shù)提高其自動化水平跷塘。瑞士DIXI公司以生產(chǎn)臥式坐標(biāo)鏜床聞名于世苗鸦，該公司生產(chǎn)的DHP40高精度臥式高速鏜床已增加了多軸數(shù)控系統(tǒng)，成為一臺加工中心跋共；同時為實現(xiàn)高速切削外羽，已將機床主軸的最高轉(zhuǎn)速提高到24000r/min。瑞士MIKROM公司的高速精密五軸加工中心的主軸最高轉(zhuǎn)速為42000r/min絮很，定位精度達 5μm捡奖，已達到過去坐標(biāo)鏜床的精度。從這兩臺機床的性能可以看出戚绪，現(xiàn)在的加工中心與高速切削機床之間已不再有嚴格的界限劃分窍蚤。

使用金剛石刀具的超精密切削技術(shù)

超精密切削技術(shù)的進展

    金剛石刀具超精密切削技術(shù)是超精密加工技術(shù)的一個重要組成部份，不少國防尖端產(chǎn)品零件（如陀螺儀曙辛、各種平面及曲面反射鏡和透鏡夏植、精密儀器儀表和大功率激光系統(tǒng)中的多種零件等）都需要利用金剛石超精密切削來加工舰断。
 
超精密切削機理的研究

    對超精密切削機理的研究近年來有了不少進展。例如砸捏，超精密切削脆性材料時谬运，加工表面可以不產(chǎn)生脆性破裂痕跡而獲得鏡面，這涉及到極薄切削時脆性材料塑性切除的脆塑轉(zhuǎn)換問題垦藏，最近對此提出了不少新見解梆暖。由超精密切削玻璃的實驗結(jié)果可見，開始時切削厚度甚小掂骏，切除機理為塑性去除轰驳，加工表面無脆性破損痕跡。隨著切削厚度的增大芭挽，塑性切除逐漸轉(zhuǎn)化為脆性破裂去除滑废，加工表面可見到明顯的脆性破損痕跡。

    目前袜爪，使用計算機仿真和分子動力學(xué)模擬等方法對超精密切削過程及機理的研究獲得了很好效果蠕趁，一方面深化了對極薄層材料切削去除機理的認識，同時可以對超精密切削效果作出比較準確的預(yù)報辛馆。由超精密切削所形成加工表面的計算機仿真模擬預(yù)測和計算機仿真預(yù)測超精密切削單晶鋁不同晶面時的切削力可以看到俺陋，由于晶體的各向異性，導(dǎo)致在不同方向的切削力是不相等的昙篙。利用對超精密切削過程的分子動力學(xué)模擬降再，可以對超精密切削極薄層材料的動態(tài)切除過程進行觀察和分析，并能對切除過程進行動畫演示揖岔。

新的金剛石刀具晶體定向方法

    由于金剛石硬度極高序峦，且晶體各向異性，因此單晶金剛石刀具的刃磨極為困難文荚。制造金剛石刀具及刃磨時都需要對晶體定向鳍擎，過去的晶體定向方法主要是使用X光晶體定向儀，儀器昂貴衬械，且定向操作相當(dāng)繁瑣祷罩。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成功開發(fā)了一種新的激光晶體定向方法，所用設(shè)備較簡單辙霎，且定向操作方便隔抒，可使金剛石晶體定向大大簡化。

超精密加工機床的進展

國外超精密機床的發(fā)展情況

    研發(fā)超精密機床是發(fā)展超精密加工的重要前提條件淋憋。近年來發(fā)達國家已成功開發(fā)了多種先進的超精密加工機床课娃。超精密機床的發(fā)展方向是：進一步提高超精密機床的精度，發(fā)展大型超精密機床桃序，發(fā)展多功能和高效專用超精密機床甘有。

    美诉儒、英、德等國在上世紀七十年代（日本在八十年代）即開始生產(chǎn)超精密機床產(chǎn)品亏掀，并可批量供貨。在大型超精密機床方面泛释，美國的LLL國家實驗室于1986年研制成功兩臺大型超精金剛石車床：一臺為加工直徑2.1m的臥式DTM-3金剛石車床滤愕，另一臺為加工直徑1.65m的LODTM立式大型光學(xué)金剛石車床。其中怜校，LODTM立式大型光學(xué)金剛石車床被公認為世界上精度最高的超精密機床间影。美國后來又研制出大型6軸數(shù)控精密研磨機，用于大型光學(xué)反射鏡的精密研磨加工茄茁。

    英國的Cranfield精密加工中心于1991年研制成功OAGM-2500多功能三坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控磨床（工作臺面積2500mm×2500mm）魂贬，可加工（磨削、車削）和測量精密自由曲面裙顽。該機床采用加工件拼合方法付燥，還可加工出天文望遠鏡中直徑7.5m的大型反射鏡。

    日本的多功能和高效專用超精密機床發(fā)展較快颅网，對日本微電子和家電工業(yè)的發(fā)展起到了很好的促進作用段卵。

我國超精密機床的發(fā)展情況

    在過去相當(dāng)長一段時期，由于受到西方國家的禁運限制翎憨，我國進口國外超精密機床嚴重受限荤榄。但當(dāng)1998年我國自己的數(shù)控超精密機床研制成功后，西方國家馬上對我國開禁磨再，我國現(xiàn)在已經(jīng)進口了多臺超精密機床借倘。

    我國北京機床研究所、航空精密機械研究所莉遥、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等單位現(xiàn)在已能生產(chǎn)若干種超精密數(shù)控金剛石機床枣象，如北京機床研究所研制的加工直徑800mm的超精密車床和哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超精密車床，這兩臺機床均有兩坐標(biāo)精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標(biāo)激光在線測量系統(tǒng)谋哼，可以加工非球回轉(zhuǎn)曲面文紧；還有哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了加工KDP晶體大平面的超精密銑床。KDP晶體可用于光學(xué)倍頻缩铸，是大功率激光系統(tǒng)中的重要元件俭谨。必須承認，在超?密機床技術(shù)方面径筏，我們與國外先進水平相比還有相當(dāng)大的差距葛假，國產(chǎn)超精密機床的質(zhì)量水平尚待進一步提高。

    在大型超精密機床方面滋恬，目前美聊训、英抱究、俄等國都擁有自行開發(fā)的大型超精密機床，而我國由于沒有大型超精密機床带斑，因此無法加工大直徑曲面反射鏡等大型超精密零件鼓寺，國外對這些大型超精密零件的出口有嚴格限制，從而嚴重影響了我國國防尖端技術(shù)的發(fā)展⊙模現(xiàn)在我國正在加緊研制加工直徑1m以上的立式超精密機床妈候。

    在多功能和高效專用超精密機床方面，目前我國基本上仍是空白挂滓。  
　
 
 
 

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