1 綜述

2 展望與對(duì)策

1. 跟蹤世界先進(jìn)科技的發(fā)展乾哆，大量掌握和利用信息
   超精密加工技術(shù)是發(fā)展科技的重要手段道竖，所以受到世界各國(guó)的廣泛重視，因此也就不斷地獲得新的成果翩愧，但是因?yàn)樗囊蠖继幵诰鹊臉O限，傳統(tǒng)的询晦、單一的技術(shù)往往很難突破坑箭，必須綜合地利用當(dāng)前取得的各種成果，通過(guò)綜合捉泣、分析弹臂，加以整合、重組舵素，才能進(jìn)一步滿足更高的要求梨伸。因此當(dāng)務(wù)之急是如何及時(shí)地取得各種有關(guān)的信息。自從進(jìn)入信息時(shí)代弥容，獲得信息的手段也隨之而得到發(fā)展痪罐，特別是計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，加速了信息傳遞葫督。因此為信息的及時(shí)獲得創(chuàng)造了前提竭鞍，同時(shí)已成為競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。前面已提到的金剛石切削刃口圓弧半徑的測(cè)量橄镜，一直是超精密加工技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)難題偎快，自從1982年，STM和AFM的發(fā)明洽胶，應(yīng)當(dāng)說(shuō)為其測(cè)量創(chuàng)造了前提晒夹，但是當(dāng)時(shí)并未受到應(yīng)有的重視，直到1993年才從《Precision Engineering》看到美國(guó)學(xué)者J.Drescher提出這種設(shè)想姊氓，但并未實(shí)現(xiàn)丐怯。到了1996年和1998年，才看到我國(guó)的華中理工大學(xué)和哈工大在這方面相繼作出了的有關(guān)的報(bào)道他膳。表明這些信息的傳遞响逢，有利于加速技術(shù)的發(fā)展。但為什么實(shí)踐如此滯后棕孙。也許可以說(shuō)舔亭，信息雖然是有了，但并沒(méi)有很快得到應(yīng)用椅洗，當(dāng)時(shí)它的出現(xiàn)并非直接為超精密加工領(lǐng)域應(yīng)用的巧焕。不過(guò)今天看來(lái)這項(xiàng)研究捅冈，所以能獲得進(jìn)展，也是因?yàn)閼?yīng)用了這個(gè)信息转甥。這充分說(shuō)明信息只是一種素材舌多，有了信息還得進(jìn)一步經(jīng)過(guò)加工，才能成為真正的手段享立。
   超精密加工技術(shù)一直是制造技術(shù)的前沿技術(shù)盘秕，每前進(jìn)一步，都需付出很大的代價(jià)嫂镇，而且對(duì)其要求也是隨著時(shí)間的推延而不斷提高抢熟，這就必須廣泛的收集信息，雖然工藝信息往往是被視作Know-How而加以保密竞茂，所以更增加了它的收集難度匾蛆，但是信息的渠道是多方面的，另外固啡，得到的信息切油，大部分仍然需要經(jīng)過(guò)大量篩選，擇其有用的為我所用名惩。而信息的收集必須先行澎胡，并且需要及時(shí)。
   比如绢片，當(dāng)前硬脆材料的加工已是當(dāng)務(wù)之急滤馍，歷來(lái)采用磨削的途徑，但是在技術(shù)上存在比較難克服的問(wèn)題底循，往往滿足不了光學(xué)等方面的要求巢株，有的還將附加采用難度不小的拋光。為了突破這個(gè)難題熙涤，世界各國(guó)都開(kāi)始摸索新的途徑阁苞，后來(lái)出現(xiàn)在超精密機(jī)床上加工硬脆材料，控制極小切深和走刀量祠挫，首先從磨削突破了硬脆材料延性方式的技術(shù)那槽，緊接著也很快采用大負(fù)前角的金剛石車刀獲得成功。當(dāng)然在掌握上等舔，仍然存在難度骚灸。近期又有建議在金剛石的切削上如果復(fù)合振動(dòng)切削，便能更易實(shí)現(xiàn)硬脆材料延性方式的切削恤诀。這表明技術(shù)是在不斷推陳出新的热跨。必須時(shí)時(shí)跟蹤，這樣才有可能縮短研制的周期碑肚，突破難題悍暴。
2. 整合壳荣、重組思想的運(yùn)用
   超精密加工技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它集機(jī)床汽心、工具吟钻、計(jì)量、數(shù)控熏疾、材料溶豌、環(huán)境控制等成果于一體，針對(duì)不同的加工對(duì)象袖共，不同的設(shè)計(jì)要求婚蛮，綜合地加以利用。這里想以當(dāng)前的超精密機(jī)床為例敷矫，可以發(fā)現(xiàn)大部分這類機(jī)床也是反映出這些特點(diǎn)，它是根據(jù)自己所需的產(chǎn)品來(lái)設(shè)計(jì)汉额、制造的曹仗。從這類機(jī)床的主軸、直到床身蠕搜，幾乎均被認(rèn)為到了精度的極限怎茫，因此每種型號(hào)特色都比較明顯。而商品化的也有一些妓灌，但從已發(fā)表的文獻(xiàn)中來(lái)看轨蛤，只是少數(shù)。前者如美國(guó)的LLNL國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的大型光學(xué)金剛石車床LODTM等虫埂。后者如Pneumo Precision公司的SMG325超精密機(jī)床祥山。即使是大量生產(chǎn)磁盤的車床其需要量也是很有限的，以日本東芝機(jī)械公司為例掉伏，據(jù)其公司的介紹缝呕，每年在日本的補(bǔ)充量也僅三十多臺(tái)，或者更少斧散。這是超精密機(jī)床的特點(diǎn)诚咪。
   超精密機(jī)床的特點(diǎn)擴(kuò)大到整個(gè)超精密加工技術(shù)來(lái)看，有類似的情況啸席，超精密加工技術(shù)也都是在其有關(guān)的各項(xiàng)技術(shù)支撐的條件下搭肠，逐步發(fā)展起來(lái)的，同時(shí)又往往取各項(xiàng)技術(shù)的嶄新成果來(lái)加以充實(shí)币皂、提高眯华。例如金剛石車刀的刃口圓弧半徑達(dá)到 2～4nm，就可切削下小于1nm厚度的切屑堡脱，這為更高精度的加工創(chuàng)造了前提窿茧；摩擦驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)音族，完全解決了滾珠絲桿的發(fā)熱、振動(dòng)算郭、振擺和噪音等的不足宇团，使獲得更佳的質(zhì)量具有可能性；冷卻液的溫度能控制到20±0.0005℃循谨，在噴淋下切削可以保證高精度纺倍；靜壓軸承的高精度為主軸的高精度回轉(zhuǎn)提供了條件；雙頻激光干涉儀達(dá)到了當(dāng)前的最高定位精度倔撞；喻為零膨脹系數(shù)的微晶玻璃為超精密機(jī)床向更高層次的發(fā)展提供了可能讲仰。這許多嶄新的技術(shù)成就為整個(gè)超精密加工技術(shù)向縱深發(fā)展創(chuàng)造了依據(jù)。今日的超精密加工技術(shù)就是以這許多先進(jìn)技術(shù)作為支撐的痪蝇。但是如何運(yùn)用好這些技術(shù)鄙陡，還有待更高超的整合和重組的技巧。這是超精密加工技術(shù)方面的重要課題躏啰。
3. 創(chuàng)新是推動(dòng)超精密加工技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力
   超精密加工技術(shù)每前進(jìn)一步趁矾，都離不開(kāi)創(chuàng)新，這是由超精密加工技術(shù)所處的位置決定的给僵，因?yàn)檫@門技術(shù)始終處在發(fā)展的前沿毫捣。面對(duì)飛速發(fā)展的需求就決定了它必須創(chuàng)新。
   美國(guó)的LLNL國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是最典型的一個(gè)科研單位帝际。在超精密加工技術(shù)方面作出的貢獻(xiàn)一直為世人所公認(rèn)蔓同。以摩擦驅(qū)動(dòng)為例，它替代滾珠絲桿被應(yīng)用在LODTM型的超精密機(jī)床上蹲诀，是一個(gè)創(chuàng)舉斑粱，其優(yōu)點(diǎn)已在前面介紹過(guò)，Jim B.Bryan教授因而被喻為“摩擦驅(qū)動(dòng)之父”粮锻。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室粥蜘，還研制了一臺(tái)BODTM小型的超精密機(jī)床，它完全是用市場(chǎng)購(gòu)買的部件組裝而成的刃拼，我們稱為模塊方式的結(jié)構(gòu)渔缅。這體現(xiàn)了超精密機(jī)床的單件或小批量的特點(diǎn)。這種方式不僅研制周期短额晶，成本低演湘，而且可以組合成各種機(jī)床，甚至可以形成小的批量生產(chǎn)豌挫。我國(guó)航空系統(tǒng)303所的實(shí)踐也充分表明這一點(diǎn)窃裙。
   日本認(rèn)為綜合利用也是一種創(chuàng)新。最近日本松下電器公司將AFM儀器裝到高精度三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上泄艘，使其量程最大可達(dá)400mm宦噩，最高精度為10nm缅科，可傾斜最大60°角的任意三維形狀，成為世界上最高精度的UA3P型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)衰拄。他們拓寬了原有測(cè)量機(jī)的功能耗跛，更重要的是向超精密加工前進(jìn)了一大步。現(xiàn)在有人開(kāi)始正在將平行機(jī)構(gòu)應(yīng)用在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上攒发，可以預(yù)見(jiàn)一種新功能的測(cè)量機(jī)將會(huì)依靠創(chuàng)新而誕生调塌。
   電加工在近期進(jìn)入了超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，從發(fā)展的角度來(lái)分析惠猿，在未來(lái)的世紀(jì)中羔砾，將會(huì)發(fā)揮出更大的作用。今天的電加工不論其功能偶妖，還是加工的質(zhì)量已經(jīng)接近超精密切削加工的水平姜凄，以電火花線切割為例，通過(guò)采用二次切割(Second Cut)趾访，其切割的精度為±2μm檀葛，能達(dá)到很高的表面質(zhì)量。再說(shuō)電火花成形加工腹缩，在采用平動(dòng)或搖動(dòng)的基礎(chǔ)上，最近創(chuàng)造了混粉(鋁空扎、鉻和硅等)加工藏鹊，被加工表面達(dá)到了鏡面。電加工技術(shù)迄今仍在向更高層次發(fā)展碎师，其前景十分令人鼓舞仅莲。例如，日本東京工業(yè)大學(xué)的增澤隆久采用0.01mm的電極絲批贴，在電火花線切割機(jī)床上切割?0.3mm直徑的7個(gè)齒的小齒輪辉茴，說(shuō)明電加工已經(jīng)發(fā)展到微機(jī)械加工領(lǐng)域。這可充分說(shuō)明由于創(chuàng)新使電加工技術(shù)迅速地得到騰飛用噪。1943年發(fā)明電加工時(shí)僅僅是一種輔助性的粗加工手段女骗，而今已步入了超精密加工技術(shù)的行列，真是不可同日而語(yǔ)了誓籽！
   陶瓷性能的優(yōu)越镣逃，作為結(jié)構(gòu)材料已眾所周知，但是其加工的難度太大洪业，是有名的難加工材料撼遵，陶瓷滾珠的加工就更難。如何制造高精度陶瓷滾珠已成為熱門的一項(xiàng)課題峭桅，采用傳統(tǒng)的研磨機(jī)甜杰，存在一些不足柑爸，于是日本金澤大學(xué)的黑部利次等教授將V型槽研磨盤分為內(nèi)外兩個(gè)有斜面的盤，V型是由兩個(gè)斜面構(gòu)成盒音，這樣這兩個(gè)盤可以以不同的速度回轉(zhuǎn)表鳍，改善了滾珠在研磨中的狀態(tài)，來(lái)得到高精度里逆。這是從另一個(gè)側(cè)面介紹了研磨領(lǐng)域里的一種新穎的構(gòu)思进胯。
   金屬結(jié)合劑的金剛石砂輪的應(yīng)用歷史已不短，其結(jié)合劑歷來(lái)就是銅劑原押，日本東京工業(yè)大學(xué)的中川威雄教授提出采用鐵劑胁镐，使金剛石砂輪的壽命提高了1～2倍。并且引起了技術(shù)界研究結(jié)合劑的熱潮诸衔。在這基礎(chǔ)上盯漂，日本理化研究所的大森整博士又發(fā)展了金剛石砂輪的在線電解修正(ELID)技術(shù)，拓寬了鏡面加工的新途徑笨农，創(chuàng)新的作用發(fā)揮出了淋漓盡致的效果就缆。
   總之，創(chuàng)新在超精密加工領(lǐng)域中占有重要的位置谒亦，
   這是無(wú)可爭(zhēng)辯的资担。
4. 注意動(dòng)向，為發(fā)展鋪平道路
   超精密加工技術(shù)在向更高精度的層次發(fā)展炬费，具體說(shuō)踱孕，正在受到毫微米精度的挑戰(zhàn)，另一方面又面臨微機(jī)械的要求艾蜓，傳統(tǒng)的加工也面臨不適應(yīng)的局面将窗。因此從戰(zhàn)略上必須重視這些發(fā)展。這里只提出幾個(gè)例子作為參考：

   1. 微機(jī)械的制造技術(shù)
      微機(jī)械與微機(jī)械加工已是當(dāng)前超精密加工技術(shù)延伸的一個(gè)重要方面零反。由于與傳統(tǒng)的機(jī)械加工有著很大差異泻畏，因此逐漸在超精密加工技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)一種嶄新的動(dòng)向，它正起到推動(dòng)超精密加工技術(shù)發(fā)展的作用迫讨。LIGA技術(shù)就是典型的產(chǎn)物委丈；電加工向微細(xì)加工的發(fā)展又是一例。以STM垦祭、AFM等組成的SPM系統(tǒng)正在被應(yīng)用在機(jī)械加工領(lǐng)域孔尸，今天超精密加工的表面質(zhì)量通過(guò)這類測(cè)量?jī)x表的計(jì)量，使加工的技術(shù)水平向更高層次發(fā)展籍胯。這些技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)微機(jī)械技術(shù)的發(fā)展竟闪，而且也加速了傳統(tǒng)機(jī)械加工的進(jìn)步。
   2. 硬脆材料采用延性方式加工
      科技的進(jìn)步，促使廣泛采用新材料炼蛤，而新材料中許多是硬脆材料妖爷，其加工難度很大，尤其是光學(xué)零件的透鏡理朋，要求鏡面絮识，自從出現(xiàn)采用延性方式的加工技術(shù)，引發(fā)了很大的研究熱潮嗽上，但是它必須提供更優(yōu)越的條件次舌，因此有人提出金剛石車削與超聲波技術(shù)結(jié)合的復(fù)合加工∈薹撸總之彼念，這是前景很好的技術(shù)，但是難度很大浅萧，當(dāng)前仍處在實(shí)驗(yàn)室階段逐沙，還有待進(jìn)一步完善和探索。而今后的需求確實(shí)十分迫切版挣。
   3. 超精密計(jì)量技術(shù)的發(fā)展
      要發(fā)展超精密加工技術(shù)蔓酣，最迫切的是超精密計(jì)量。從發(fā)展的角度來(lái)看婆裹，超精密加工技術(shù)一直在向更高層次推進(jìn)载甸，因此其定義也很難加以確定，精度也隨著時(shí)間的推移不斷提高乱险，計(jì)量便首當(dāng)其沖钻琴。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，計(jì)量技術(shù)在當(dāng)前已經(jīng)有了很大提高况颈，條件明顯得到改善，但是需求則更高洗吉，這就是矛盾的所在勾奇。激光作為計(jì)量的基準(zhǔn)，對(duì)超精密加工技術(shù)起到了巨大的推動(dòng)作用蔼魁；掃描探針顯微鏡(SPM)出現(xiàn)摆野，對(duì)提高超精密加工技術(shù)向高層次的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用，而且也有助于微機(jī)械的發(fā)展凛驮。這是有利的方面裆站，但是其利用只是剛開(kāi)始，有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)黔夭，但從發(fā)展來(lái)看宏胯，難度依然很大。
   4. 非球面光學(xué)加工
      非球面透鏡的出現(xiàn)是光學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)展，它的迅速發(fā)展肩袍，給超精密加工技術(shù)提出了迫切的要求杭棵，隨著時(shí)間的推移，精度的不斷提高氛赐，難度也日益變大魂爪。所以近期已成為超精密加工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要的課題。這項(xiàng)技術(shù)不僅應(yīng)用于大型天文望遠(yuǎn)鏡艰管，而且用于紅外及短波段的反射光學(xué)成像系統(tǒng)與量大面廣的光盤光學(xué)聚焦透鏡滓侍。今天透鏡的材料也在迅速發(fā)展，新型的塑料透鏡已成為熱門的目標(biāo)牲芋，由于其量大且塑料的熱膨脹系數(shù)大撩笆，使制造的難度也日趨增大。尤其是光學(xué)透鏡的模具制造更是超精密加工技術(shù)今后的重要課題钢谍。
   限于篇幅趁吭，在這里只能舉幾例，說(shuō)明隨時(shí)隨地應(yīng)當(dāng)注意其動(dòng)向亏的，為超精密加工技術(shù)的發(fā)展咖杉，得取動(dòng)力。

3 結(jié)束語(yǔ)