1．概述

　　精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展材光，直接影響到一個國家尖端技術(shù)和國防工業(yè)的發(fā)展杭朱，因此世界各國對此都極為重視术唬，投入很大力量進行研究開發(fā)抑诸，同時實行技術(shù)保密友移，控制關(guān)鍵加工技術(shù)及設(shè)備出口。隨著航空航天玷仗、高精密儀器儀表躺沽、慣導(dǎo)平臺、光學(xué)和激光等技術(shù)的迅速發(fā)展和多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用铜乱，對各種高精度復(fù)雜零件、光學(xué)零件峰辣、高精度平面馏舰、曲面和復(fù)雜形狀的加工需求日益迫切。目前國外已開發(fā)了多種精密和超精密車削拓坠、磨削便浮、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)赎遗。

　　我國目前已是一個“制造大國”尤痒，制造業(yè)規(guī)模名列世界第四位，僅次于美國峰孝、日本和德國悔叽，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。但我國還不是一個“制造強國”爵嗅，與發(fā)達國外相比仍有較大差距娇澎。我國每年雖有大量機電產(chǎn)品出口，但多數(shù)是技術(shù)含量較低睹晒、價格亦較便宜的中低檔產(chǎn)品趟庄；而從國外進口的則大多是技術(shù)含量高、價格昂貴的高檔產(chǎn)品伪很。目前我國每年需進口大量國內(nèi)尚不能生產(chǎn)的精密數(shù)控機床設(shè)備和儀器戚啥，例如奋单，2003年我國進口了價值41.6億美元的機床，而出口機床僅為3.8億美元猫十，且主要為低精度的普通機床览濒。2004年我國進口機床為57.8億美元，出口機床僅為5.2億美元炫彩。2005年我國機床總產(chǎn)值約為50億美元匾七，出口機床為8億美元，而進口機床則達到67億美元江兢。

　　由于國外一些重要的高精度機床設(shè)備和儀器對我國實行封鎖禁運污涤，而這些精密設(shè)備儀器正是我國發(fā)展國防工業(yè)和尖端技術(shù)所迫切需要的，因此昙激，為了使我國的國防和科技發(fā)展不受制于人狰娱，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)赤猾，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劈耽。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。

　　2．精密機床技術(shù)的發(fā)展

　　精密機床是精密加工的基礎(chǔ)照渴。當今精密機床技術(shù)的發(fā)展方向是：在繼續(xù)提高精度的基礎(chǔ)上拆楣，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)提高其自動化水平肩降。瑞士DIXI公司以生產(chǎn)臥式坐標鏜床聞名于世浅仑，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)，成為一臺加工中心屁样；同時為實現(xiàn)高速切削屿扮，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我衬，定位精度達5μm叹放，已達到過去坐標鏜床的精度。從這兩臺機床的性能可以看出挠羔，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井仰。

　　3．使用金剛石刀具的超精密切削技術(shù)3.1 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)品零件如陀螺儀破加、各種平面及曲面反射鏡和透鏡糕档、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。

　　使用單晶金剛石刀具在超精密機床上進行超精密切削拌喉，可以加工出光潔度極高的鏡面速那。超精密切削的切削厚度可極小，最小切削厚度可至1nm尿背。超精密切削使用的單晶金剛石刀具要求刃口極為鋒銳端仰，刃口半徑在0.5～0.01μm捶惜。因刃口半徑甚小，過去對刃口的測量極為困難荔烧，現(xiàn)在已可用原子力顯微鏡AFM方便地進行測量吱七。

　　3.2 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。例如社殉，超精密切削脆性材料時陷龟，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)換問題扑认，最近對此提出了不少新見解逻事。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犯舆，切除機理為塑性去除畜溺，加工表面無脆性破損痕跡。隨著切削厚度的增大壮僵，塑性切除逐漸轉(zhuǎn)化為脆性破裂去除理章，加工表面可見到明顯的脆性破損痕跡。

　　目前清腌，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厂均，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)報帆摊。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碱茁，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蕾额。利用對超精密切削過程的分子動力學(xué)模擬，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彼城，并能對切除過程進行動畫演示诅蝶。

　　3.3 新的金剛石刀具晶體定向方法

　　由于金剛石硬度極高，且晶體各向異性募壕，因此單晶金剛石刀具的刃磨極為困難调炬。制造金剛石刀具及刃磨時都需要對晶體定向，過去的晶體定向方法主要是使用X光晶體定向儀舱馅，儀器昂貴缰泡，且定向操作相當繁瑣。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代嗤，所用設(shè)備較簡單棘钞，且定向操作方便，可使金剛石晶體定向大大簡化干毅。

　　4．超精密加工機床的進展

　　4.1 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宜猜。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泼返。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)展大型超精密機床寇杆，發(fā)展多功能和高效專用超精密機床沥卦。

　　美、英构演、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)品辩钢，并可批量供貨。在大型超精密機床方面允由，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金剛石車床沛三，另一臺為加工直徑1.65m的LODTM立式大型光學(xué)金剛石車床。其中盏踢，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施揪。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赐杏。

　　英國的Cranfield精密加工中心于1991年研制成功OAGM-2500多功能三坐標聯(lián)動數(shù)控磨床工作臺面積2500mm×2500mm交某，可加工磨削、車削和測量精密自由曲面散骚。該機床采用加工件拼合方法麻诀，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)展較快傲醉，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蝇闭。

　　4.2 我國超精密機床的發(fā)展情況

　　在過去相當長一段時期，由于受到西方國家的禁運限制硬毕，我國進口國外超精密機床嚴重受限呻引。但當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吐咳，我國現(xiàn)在已經(jīng)進口了多臺超精密機床逻悠。

　　我國北京機床研究所、航空精密機械研究所韭脊、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)控金剛石機床童谒，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精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標激光在線測量系統(tǒng)沪羔，可以加工非球回轉(zhuǎn)曲面饥伊；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)倍頻蔫饰，是大功率激光系統(tǒng)中的重要元件陈谜。必須承認，在超棈密機床技術(shù)方面，我們與國外先進水平相比還有相當大的差距韩丸，國產(chǎn)超精密機床的質(zhì)量水平尚待進一步提高窘携。

　　在大型超精密機床方面，目前美查新、英杀终、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批先，因此無法加工大直徑曲面反射鏡等大型超精密零件息聪，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《诳瑁現(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员研。

　　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蚪缚。

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