機械制造技術從提高精度與生產率兩個方面同時迅速發(fā)展起來。在提高生產率方面，提高自動化程度是各國致力發(fā)展的方向，近年來，從C N C到C I M S發(fā)展迅速，并且在一定范圍內得到了應用。從提高精度方面，從精密加工發(fā)展到超精密加工，這也是世界各主要發(fā)達國家致力發(fā)展的方向。其精度從微米到亞微米，乃至納米，其應用范圍日趨廣泛，在高技術領域和軍用工業(yè)以及民用工業(yè)中都有廣泛應用。如激光核聚變系統、超大規(guī)模集成電路、高密度磁盤、精密雷達、導彈火控系統、慣導級陀螺、精密機床、精密儀器、錄象機磁頭、復印機磁鼓、煤氣灶轉閥等都要采用超精密加工技術。
　　它與當代一些主要科學技術的發(fā)展有密切的關系，是當代科學發(fā)展的一個重要環(huán)節(jié)，超精密加工技術的發(fā)展促進了機械、液壓、電子、半導體、光學、傳感器和測量技術以及材料科學的發(fā)展。
　　1超精密加工技術概述
　　
　　超精密加工目前就其質來說是要實現以現有普通精密加工手段還達不到的高精度加工，就其量來說是要加工出亞微米乃至毫微米級的形狀與尺寸賴皮并獲得納米級的表面粗糙度，但究竟多少精度值才算得上超精密加工一段要視零件大小、復雜程度以及是否容易變形等因素而定。
　　超精密加工主要包括超精密切削(車、銑) 超精密磨削、超精密研磨
　　(機械研磨、機械化學研磨、研拋、非接觸式浮動研磨、彈性發(fā)射加工等)以及超精密特種加工(電子束、離子束以及激光束加工等)。上述各種方法均能加工出普通精密加工所達不到的尺寸精度、形狀精度和表面質量。每種超精密加工方法都是針對不同零件的要求而選擇的。
　　1．1超精密切削加工
　　
　　超精密切削加工的特點是采用金剛石刀具。金剛石刀具與有色金屬親和力小，其硬度、耐磨性以及導熱性都非常優(yōu)越，且能刃磨得非常鋒利(刃口圓弧半徑可小于 ρ0．01 μm，實際應用一般ρ0，05 μm) 可加工出優(yōu)于Ra0．01 μm的表面粗糙度。此外，超精密切削加工還采用了高精度的基礎元部件(如空氣軸承、氣浮導軌等)、高精度的定位檢測元件(如光柵、激光檢測系統等)以及高分辨率的微量進給機構。機床本身采取恒溫、防振以及隔振等措施，還要有防止污染工件的裝置。機床必須安裝在潔凈室內。進行超精密切削加工的零件材料必須質地均勻，沒有缺陷。在這種情況下加工無氧銅，表面粗糙度可達到Ba0．005μm，加工φ800mm的非球面透鏡，形狀精度可達0．2／μm。超精密加工技術在航空航天、光學及民用等領域的應用十分廣泛(見表1) 并向更高精度等方向發(fā)展(見表2)。
　　　　
　　1．2超精密磨削
　　
　　超精密磨削技術是在一般精密磨削基礎上發(fā)展起來的。超精密磨削不僅要提供鏡面級的表面粗糙度，還要保證獲得精確的幾何形狀和尺寸。為此，除要考慮各種工藝因素外，還必須有高精度、高剛度以及高阻尼特征的基準部件，消除各種動態(tài)誤差的影響，并采取高精度檢測手段和補償手段。
　　目前超精密磨削的加工對象主要是玻璃、陶瓷等硬脆材料，磨削加工的目標是范成3—5nm的平滑表面，也就是通過磨削加工而不需拋光即可達到要求的表面粗糙度。作為納米級磨削加工，要求機床具有高精度及高剛度，脆性材料可進行可延性磨削(Ductile Grinding)。納米磨削技術對燃氣渦輪發(fā)動機，特別是對要求高疲勞強度材料(如飛機的噴氣發(fā)動機渦輪用的陶瓷材料)的加工，是重要而有效的加工技術。
　　此外，砂輪的修整技術也相當關鍵。盡管磨削比研磨更能有效地去除
　　物質，但在磨削玻璃或陶瓷時很難獲得鏡面，主要是由于砂輪粒度太細時，砂輪表面容易被切屑堵塞。日本理化學研究所學者大森整博士發(fā)明的電解在線修整(ELID)鑄鐵纖維結合劑(CIFB)砂輪技術可以很好地解決這個問題。
　　當前的超精密磨削技術能加工出0．0 1μm圓度， O．1μm尺寸精度和Ra0．005μm粗糙度的圓柱形零件，平面超精密磨削能加工出0．03μm／100mm的平面。
　　1．3超精密研磨
　　
　　超精密研磨包括機械研磨、化學機械研磨、浮動研磨、彈性發(fā)射加工以及磁力研磨等加工方法。超精密研磨加工出的球面不球度達0．025ttm，表面粗糙度達 RaO．003μm。利用彈性發(fā)射加工可加工出無變質層的鏡面，粗糙度可達5A。最高精度的超精密研磨可加工出平面度為λ／200的零件。超精密研磨的的關鍵條件是幾乎無振動的研磨運動、精密的溫度控制、潔凈的環(huán)境以及細小而均勻的研磨劑。此外高精度檢測方法也比不可少。
　　1．4超精密特種加工
　　1．4．1電子束加工
　　
　　離子束加工是指在真空中將陰極(電子槍)不斷發(fā)射出來的負電子向正極加速，并聚焦成極細的、能量密度極高的束流，高速運動的電子撞擊到工件表面，動能轉化為勢能，使材料熔化、氣化并在真空中被抽走?？刂齐娮邮膹娙鹾推D方向，配合工作臺 X Y方向的數控位移，可實現打孔、成型切割、刻蝕、光刻曝光等工藝。集成電路制造中廣泛采用波長比可見光短得多的電子束光刻曝光，所以可以達到高達 O.25μm的線條圖形分辨串。
　　1．4．2離子束加工
　　
　　在真空將離子源產生的離子加速、聚焦使之撞擊工件表面。由于離子是帶正電荷且質量比電子大數千萬倍，加速以后可以獲得更大的動能，它是靠微觀的機械撞擊能量而不是靠動能轉化為熱能來加工的，可用于表面刻蝕、超凈清洗，實現原子、分子級的切削加工。
　　1．4．3激光束加工
　　
　　由激光發(fā)生器將高能量密度的激光進一步聚焦后照．射到工件表面，光能被吸收瞬時轉化為熱能。根據能量密度的高低，可實現打孔、精密切割、加工精微防偽標志等。
　　1．4．4微細電火花加工
　　
　　電火花加工是指在絕緣的工作液中通過工具電極和工件間脈沖火花放電產生的瞬時局部高溫來熔化和氣化去除金屬的。加工過程中工具與工件間沒有宏觀的切削力，只要精密地控制單個脈沖放電能量并配合精密微量進給就可實現極微細的金屬材料的去除，可加工微細軸、孔、窄縫、平面以及曲面等。
　　1．4．5微細電解加工
　　
　　導電的工作液中水離解為氫離子和氫氧根離子，工件作為陽極，其表面的金屬原子成為金屬正離子溶入電解液而被逐層地電解下來，隨后即與電解液中的氫氧根離子發(fā)生反應形成金屬氫氧化物沉淀，而工件陰極并不損耗，加工過程中工具與工件間也不存在宏觀的切削力，只要精細地控制電流密度和電解部位，就可實現納米級精度的電解加工，而且表面不會加工應力。常用于鏡面拋光、精密減薄以及一些需要無應力加工的場合。
　　1．4．6復合加工
　　
　　復合加工是指采用幾種不同能量形式、幾種不同的工藝方法，互相取長補短、復合作用的加工技術，例如電解研磨、超聲電解加工、超聲電解研磨、超聲電火花、超聲切削加工等，可比單一加工方法更有效，適用范圍更廣。
　　2納米技術(Nanotechnology)
　　2．1概述
　　
　　隨著生物、環(huán)境控制、醫(yī)學、航空、航天、精確制導彈藥、靈巧武器、先進情報傳感器以及數據通訊等的不斷發(fā)展，在結構裝置微小型化方面不斷提出更新、更高的要求。目前，納米技術發(fā)展十分迅猛，它使人類在改造自然方面進入一個新的層次。它將開發(fā)物質潛在的信息和結構能力，使單位體積物質存儲和處理信息的能力實現質的飛躍，從而給國民經濟和軍事能力帶來深遠的影響。
　　納米技術是指納米級(＜10納米)的材料、設計、制造、測量和控制技術。隨著納米技術的發(fā)展。開創(chuàng)了納米電子學、納米材料學、納米生物學、納米機械學、納米制造學、納米顯微學及納米測量等等新的高技術群。納米技術是面向21世紀的一項重要技術，有著廣闊的軍民兩用前景。美國、日本及西歐等國家均投入了大量的人力、物力進行開發(fā)，并己在航空、航天、醫(yī)療及民用產品等方面得到了一定應用。
　　2．1．1微型機電系統( microelectron—mechanical systems， MEMS)
　　
　　10年前，人們意識到用半導體批量制造技術可以生產許多宏觀機械系統的微米尺度的樣機后，就在小型機械制造領域開始了新的研究，這導致了微型機電系統(MEMS)的出現，如微米尺度的各類傳感器以及各種閥門等。
　　MEMS 主要的民用領域是：醫(yī)學、電于工業(yè)和航空、航天。如用靜電驅動的微型電機控制計算機及通訊系統。在環(huán)境、醫(yī)學應用中，微型傳感器可以測量各種化學物質的流量、壓力和濃度。在軍事主要有以下：有害化學戰(zhàn)劑報警傳感器、敵我識別、靈巧蒙皮、分布式戰(zhàn)場傳感器網絡、微機器人電子失能系統、昆蟲平臺等應用。
　　2．1.2專用集成微型儀器( application specific integrated micro-instrument， ASIM)
　　
　　微型工程包括具有毫米、微米、納米尺度結構的傳感器和動作器的設計、材料合成、微型機械加工、裝配、總成和封裝問題。利用這項技術可以把傳感器、動作器和數據處理采集裝置集成在一塊普通的基片上。微型機電系統與微電子技術的綜合集成，導致了專用集成微型儀器(ASIM)的出現。
　　具有亞微米特點的ASIM會使亞毫米器件降低研制與試驗費用、縮小體積、減輕重量，同時還可以降低對電源和溫控的要求，降低對振動的靈敏性和通過冗余提高可靠性。 ASIM將在航天器和航天．系統技術方面引起一場革命，出現超小型衛(wèi)星系統，最終實現“納米衛(wèi)星”。
　　2．1．3材料工程及功能織物
　　
　　在材料工程方面，已經能夠做到設計與控制一種材料的微觀結構，從而獲得所要求的宏觀性能。因此，對于材料的分子、原子結構，以及在分子尺度上的物理化學性能的測試，以成為當今材料工程中不可缺少的技術。
　　利用納米粒子的催化特性、極大的化學活性、極大的表面積、優(yōu)異的電磁特性、光學特性等可以制造具有奇異功能的產品，如抗紫外線、抗可見光、抗紅外線、抗電磁等的功能織物。
　　此外，納米技術在微電子工程、生物遺傳工程、微機械光學等方面也具有廣泛的應用前景。
　　2．2納米加工技術
　　
　　正如制造技術在當今各領域所起的重要作用一樣，納米加工技術在納米技術的各領域中也起著關鍵作用。納米加工技術包含機械加工、化學腐蝕、能量束加工以及 STM加工等許多方法。關于納米加工技術目前還沒有一個統一的定義，尺寸為納米級(＜10納米)的材料的加工和使用稱為納米加工。加工表面粗糙度為納米級的也稱為納米加工。筆者認為所謂納米加工技術是指零件加工的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度均為納米級(＜10納米)。通過以下加工技術可以實現納米級加工。
　　2．2．1超精密機械加工技術
　　
　　超精密機械加工方法有單點金剛石和CBN超精密切削、金剛石和CBN超精密磨削等多點磨料加工，以及研磨、拋光、彈性發(fā)射加工等自由磨料加工或機械化學復合加工等。
　　目前利用單點金剛石超精密切削加工已在實驗室得到了3納米的切屑，利用可延性磨削技術也實現了納米級磨削，而通過彈性發(fā)射加工等工藝則可以實現亞納米級的去除，得到埃級的表面粗糙度。
　　2．2．2能量束加工技術
　　
　　能量束加工可以對被加工對象進行除、添加和表面處理等工藝，主要包括離子束加工、電子束加工和光束加工等，此外電解射流加工、電火花加工、電化學加工、分子束外延、物理和化學氣相淀積等也屬于能量束加工。
　　離子束加工濺射去除、沉淀和表面處理，離子束輔助蝕刻亦是用于納米級加工的研究開發(fā)方向。與固體工具切削加工相比，離子束加工的位置和加工速率難以確定，為取得納米級的加工精度，需要亞納米級檢測系統與加工位置的閉環(huán)調節(jié)系統。電子束加工是以熱能的形式去除穿透層表面的原子，可以進行刻蝕、光刻曝光、焊接、微米和納米級鉆削和銑削加工等。
　　2．2．3 LIGA技術( Lithographie， Galvanoformung， Abformung)
　　
　　LIGA工藝是由深層同步輻射X射線光刻、電鑄成型、塑鑄成型等技術組合而成的綜合性技術，其最基本和最核心的工藝是深度同步輻射光刻，而電鑄和塑鑄工藝是LIGA產品實用化的關按。與傳統的半導體工藝相比， LIGA技術具有許多獨特的優(yōu)點，主要有：
　　(1)用材廣泛，可以是金屬及其合金、陶瓷、聚合物、玻璃等。
　　(2)可以制作高度達數百微米至一千微米，高度比大于200的三維立體微結構。
　　(3)橫向尺寸可以小到O．5μm，加工精度可達0.1μm
　　(4)可實現大批量復制、生產，成本低。
　　用LIGA 技術可以制作各種微器件、微裝置，己研制成功或正在研制的LIGA產品有微傳感器、微電機、微機械零件、集成光學和微光學元件、微波元件、真空電子元件、微型醫(yī)療器械、納米技術元件及系統等。 LIGA產品的應用涉及面廣泛，如加工技術、測量技術、自動化技術、汽車及交通技術、電力及能源技術、航空及航天技術、紡織技術、精密工程及光學、微電子學、生物醫(yī)學、環(huán)境科學和化學工程等。
　　2.2．4掃描隧道顯微鏡( STM)技術
　　
　　
　　C．binning和H．Robrer發(fā)明的掃描隧道顯微鏡不但使人們可以以單個原子的分辨率觀測物體的表面結構，而且也為以單個原子為單位的納米級加工提供了理想途徑。應用掃描隧道顯微鏡技術可以進行原于級操作、裝配和改型。S T M將非常尖銳的金屬針接近試件表面至1nm左右，施加電壓時隧道電流產生，隧道電流每隔0．1nm變化一個數量級。保持電流一定掃描試件表面，即可分辨出表面結構。一般隧道電流通過探針尖端的一個原子，因而其橫向分辨率為原于級。
　　掃描隧道顯微加工技術不僅可以進行單個原于的去除、添加和移動，而且可以進行STM光刻、探針尖電子束感應的沉淀和腐蝕等新的 S T M加工技術。
　　2．3納米測控技術
　　
　　實現納米級加工離不開納米級的測量技術，而這二者都離不開控制技術，超高精度的定位技術是實現納米級控制的關鍵。
　　2．3．1納米測量技術
　　
　　以表面性貌等為測量對象，納米級測量技術的主要發(fā)展方向有光干涉測量技術和掃描顯微技術。
　　·光外差干涉儀：通常利用干涉條紋圖的測量方法進行納米級測量有其很大的局限性，而利用外差干涉測量技術可以得到O．1nm的空間分辨率，測量范圍可達50mm。
　　· X射線干涉儀：可見光和紫外光的干涉條紋間距為數百納米，不易測量納米級的微小位移，而利用 X射線的超短波長干涉測量技術可以實現O．Olnm分辨率的位移測量。測量范圍可達200μm。
　　·頻率跟蹤F—P標準具：而基于 F—P標準具的測量技術具有極高的
　　靈敏度和準確度，其精度可達到10—3nm，但測量范圍僅為O．1μm，其受限于激光器的調頻范圍。
　　·激光頻率分裂測長：激光頻率分裂的值與分裂元件的位移有關，通過測頻率測位移，精度己達到1nm，進一步激光穩(wěn)頻可達0．Olnm，測量范圍150μm。
　　掃描隧道顯微鏡可以直接觀測原子尺度結構，垂直分辨率達到O．1nm，近年來在 S T M的基礎上又派生出一系列的掃描探針顯微技術，如光子掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡(AFM)、磁力顯'微鏡(MFM) 掃描近場光學顯微鏡(SNOM) 橫向力顯微鏡(LFM)、彈導電子發(fā)射顯微鏡(BEEM) 光于掃描隧道顯微鏡(PSTM)、掃描離子電導顯微鏡(SICM)等等。
　　2．3．2納米定位控制技術
　　
　　在納米級測量與加工中，需要納米級的三維定位與控制。目前用一個執(zhí)行元件來實現大范圍的納米級定位是比較困難的。因此，實際的定位機構多采用大位移用的執(zhí)行元件和納米定位用的執(zhí)行元件相組合方式來實現。實現三維定位與控制，目前普遍采用壓電陶瓷致動器件，它在微米級的極小范圍內通過控制系統能實現近似的三維驅動。此外，利用電致材料、靜電或磁軸承式結構，以及靜電致動的高精度定位控制技術也向納米級精度發(fā)展，也可采用摩擦驅動裝置和絲杠定位元件通過特殊的方法也納米級的定位。
　　3非球面曲面超精密加工技術
　　3．1概述
　　
　　非球面光學零件是一種非常重要的光學零件，最常用的有拋物面鏡、雙曲面鏡、橢球面鏡等。非球面光學零件具有球面光學零件所無可比擬的良好的成象質量。應用在光學系統中能夠很好的矯正多種象差，改善儀器成象質量，提高儀器鑒別能力，增大作用距，它能以一個或幾個少量的非球面零件代替較多的球面零件，從而簡化儀器結構，降低成本，并有效的減輕儀器重量，在航空、航天等領域，由于近年來非球面雷達天線、非球面透鏡、反射鏡的應用，使產品的性能得到了極大提高。衛(wèi)星中的先進的光學望遠系統、高分辨串的電視攝像系統、高靈敏度的紅外傳感系統等，其光學系統中都離不開非球面透鏡。慣導器件的關鍵部件激光陀螺中由于采用了非球面反射鏡，不僅大大縮小了體積，更重要的是大大提高了控制精度以及控制穩(wěn)定
　　性。紅外拋物面反射鏡是紅外探測系統中的關鍵元件，其加工精度對導彈引爆距離的一致性影響很大。在民用方面激光核聚變可以提供長期的、清潔的、經濟的能源，生產廉價的核燃料。其中關鍵部件之一的激光核聚變反射鏡即為一非球面反射鏡，采用非球面反射鏡替代成組透鏡，主要減少了反射次數，減小了功率損失?？臻g探測用的哈勃宇宙望遠鏡中直徑2．4ln，重達卯OK8的大型非球面反射鏡采用了磨削、拋光加工，形狀精度可達O．01LLm。
　　非球面光學零件在民用光電產品上的應用更為廣泛，其范圍涉及到攝影鏡頭和取景器、電視攝像管、變焦鏡頭、電影放影鏡頭、衛(wèi)星紅外望遠鏡、錄象機鏡頭、錄象和錄音光盤讀出頭、條形碼讀出頭、光釬通信的光釬接頭、醫(yī)療儀器等等。
　　從上述的論述中我們可以看到無論在機載設備、衛(wèi)星、慣性制導及慣性導航系統、激光制導系統、紅外探測系統、激光核聚變等方面都離不開非球面零件，所以盡快提高我國非球面曲面的超精密加工技術成了當務之急，這有利于提高我國的航空、航天、武器系統等國防工業(yè)的水平。
　　八十年代以來，出現了許多新的現代的非球面加工技術，它們主要
　　是：
　　(1)計算機數控單點金剛車削技術：
　　(2)計算機數控箱磨拋光技術；
　　(3)計算機數控離子束成型技術：
　　(4)計算機數控超精密拋光技術：
　　(5)計算機數控磨削技術：
　　(6)光學玻璃非球面透鏡模壓技術：
　　(7)塑料透鏡模壓技術；
　　(8)環(huán)氧樹脂復制非球面技術：
　　這些加工方法，基本上解決了各種非球面鏡的加工問題，前五種方法都運用了數控技術，加工零件精度較高，加工效率高，能批量生產。非球面曲面根據材料的不同采用不同的加工方法。對于銅、鋁等軟質材料，目前可以利用單點金剛石切削(SPDT)進行超精密加工。對于玻璃或塑料等，目前的加工方法主要是首先超精密加工其模具，然后用成型的方法生產非球面曲面。對于其它一些高硬度的脆性材料目前是主要通過超精密磨削和超精密研磨、拋光進行加工。此外，還有非球面零件的特種加工技術如離子束拋光等。
　　3．2國內外發(fā)展狀況
　　
　　非球面曲面的精密、超精密加工要從CNC超精密機床談起。 CNC超精密加工技術在美國、英國、荷蘭、日本等國得到了很大發(fā)展，主要都是基于航空、航天、軍事、能源等方面的應用，英國Cranfield大學的精密工程研究所(CUPE)研制的大型超精密金剛石鏡面切削機床可以加工大型X射線天體望遠鏡所用的非球面反射鏡(最大直徑可達1400mm，最大長度 600mm的圓錐鏡)。
　　該研究所還研制成功了可加工X射線望遠鏡的內側回轉拋物面和外側回轉雙曲面的金剛石切削機床。哈勃望遠鏡上的大型非球面反射鏡超精密加工所用的 OAGM2500六軸 CNC超精密磨床的研制也正是出自該實驗室，該機床主要用于光學玻璃等硬脆材料的加工，其加工形狀精度可達到0．1μm。代表當今最高水平的超精密金剛石車床LODTM于1984年在美國勞倫斯．利佛莫爾(LLNl)實驗室研制成功，它可加工直徑達2l00mm，重達4500Kg的工件，其加工精度可達 0．25μm，表面粗糙度Rmax0．0076μm，該機床可加工平面、球面及非球面，主要用于激光核聚變工程的零件，紅外線裝置用零件以及大型天體反射鏡的加工。荷蘭PHILPHS公司于1978年研制成功了CNC超精密金剛石車床COLATH，主要用于非球面塑料透鏡的加工，加工精度在0．5μm以下，表面粗
　　糙度Ra O．02μm。此外，對于硬脆材料的非球面形狀的加工，超精密研磨、拋光也是一種有效的手段，日本在這方面投入的資金和人員較多，取得了一定成果。運用特種加工技術如離子束拋光、彈性發(fā)射加工等，可明顯提高加工表面質量。美國 Frankfurt兵工廠采用氬離子束拋光火控系統用的高精度非球面鏡，精度達到O．02λ。
　　目前，國外許多公司己將超精密車削、磨削、研磨以及拋光加工集一體，開發(fā)研制出復合超精密加工機床。 Rank Pneumo公司生產的NANOFORM600以及CUPE研制的NANOCENTRE都具有以上加工功能，這樣使非球面零件的加工更加靈活。
　　目前國外各種非球面加工工藝正處于比較成熟階段，從大到幾米直徑小到幾毫米直徑，從單件到大批量，從高精度到一般精度的非球面光學零件都能加工。相比之下，我國仍主要采用傳統的加工工藝，需依賴有經驗的非球面加工技術工人，利用刀口儀和箱密拋光工具，逐點修磨拋光加工出非球面曲面。工藝需要幾個月，重復性差，加工成本高，只適用于單件和極小批量的生產，僅能滿足研究所和學校的單件試制要求。
　　國內從八十年代初開始了超精密加工技術的研究，比國外整整落后了二十年。其中開展研究工作較好的單位有北京密云機床研究所、中國航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學、中科院長春光機所應用光學重點實驗室等。國防科工委于1992年在中國航空精密機械研究所建立了國內第一家超精密加工重點實驗室。這些單位為我國超精密加工技術的發(fā)展做出了一定的貢獻，但對于非球面加工來說，目前國內基本還是一片空白。長春光機所前幾年引進了Rank Pneumo公司的MSG—325 CNC超精密車床，主要用來加工一些金屬、光學零件，但這臺設備目前看來己落后于國際水平，不能滿足國防工業(yè)的需要，而繼續(xù)從國外引進先進設備，一是受到許多限制，二是這樣只能永遠落后于別人，不利于我國國防工業(yè)的發(fā)展。所以國家必須投入充足的人力、物
　　力，才能使我國的超精密加工技術特別是非球面的超精密加工技術在較短時間內能很快適應航空、航天、武器等國防現代化的需要。
　　3.3研究內容
　　
　　非球面曲面的超精密加工技術涉及面寬，經費投入量大，根據我國現有國情，應首先開展以下幾項研究：
　　(1)超精密靜壓主軸的研究;
　　(2)導軌及驅動裝置的研究;
　　(3)機床位移測量裝置的研究;
　　(4)高精度數控系統的研究：
　　(5)非球面曲面型面精度的在線測量裝置的研究：
　　(6)可延性磨削裝置的研究;
　　(7)恒溫供油裝置的研究;
　　(8)進行非球面曲面加工工藝及相關技術的研究，其中包括金剛石刀
　　具研磨技術的研究，同時還將進行環(huán)境技術等方面的研究。
　　利用上述技術可以綜合成集CNC超精密車、磨加工于一體的復合加工裝置，這臺CNC超精密復合加工裝置應達到的具體指標如下：
　　主軸精度：徑向、軸向0．03—0．05μm：
　　導軌精度：0．1—0．2μm／lOOmm
　　CNC數控系統：分辨串O．0025——O．010μm；
　　溫控技術達到控制精度為±0．Ol℃
　　機床位移測量裝置分辨率： O．O05μm—O．01μm
　　型面精度在線測量裝置分辨率： O．002μm
　　在該CNC超精密復合加工裝置上加工出的非球面曲面，達到：
　　加工型面精度：0．3——O．5μm；
　　加工表面粗糙度： Ra0．005—0．020μm；
　　4精密偶件超精密加工技術
　　4．1概述
　　
　　精密偶件技其形狀可分為圓柱面偶件、平面偶件、球面偶件和導形柱面偶件。精密偶件在航空航天、精密機械、精密儀器、能源交通等部門的應用十分廣泛，就其專業(yè)性質來說，液壓工業(yè)應用最多。根據偶件的材料、精度、使用場合及批量的不同有各種加工方法。對于平面偶件，主要采用超精密磨削、研磨或超精密車削等，對于圓柱面及球面偶件主要采用研磨、磨削、滾壓、傷磨、金剛石及CBN鉸削等工藝。
　　精密偶件制造技術的發(fā)展也是精密加工、超精密加工技術時發(fā)展過
　　程，60年代美國制成第一臺具有0．025μm的進給分辨率、加工圓度到O．125μm的外圓磨床，精密偶件的加工逐漸步入了超精密加工范疇，隨后各種精密與超精密加工技術的發(fā)展使精密偶件的制造技術不斷發(fā)展。
　　用超精密加工技術解決精密偶件的加工，己引起了國外的重視，特別是在軍事工業(yè)中投入了大量人力、物力來解決精密偶件的制造技術問題。目前利用超精密加工技術來解決精密偶件制造中的關鍵問題，尚處于起步階段，國內一些單位主要利用高精度磨床進行偶件磨別，也利用超精密技術改裝原有精密設備使之提高精度，國內尚無真正的超精密磨床、超精密研磨機等超精密加工設備。目前，三O三所針對航空、航天、艦艇及武器系統等制造技術的需要，在國防科技超精密加工重點實驗室的基礎上，研制了一系列的超精密加工設備(包括超精密車、鏜、外圓磨、超精密平磨、超精密研磨機、超精密金剛石研磨機)以及軸向配磨裝置等，并進一步進行工藝研究。
　　4．2研究內容
　　4．2.1內、外圓柱偶件及平面偶件超精密車削、 鏜削及磨削技術研究
　　
　　該項技術可直接用于工廠生產，如陀螺儀零件、油泵轉子、配油盤、平面反射鏡等生產，解決有色金屬圓柱形偶件及平面偶件的加工。應達到的技術指標如下：
　　圓柱度：0．1——O.3μm
　　圓度： O．05——O．1μm
　　尺寸精度： O.1——O．5μm
　　粗糙度： Ra0．005——O.02μm
　　平面度：λ／5(φlOOmm)
　　4．2．2圓柱偶件的外因磨削技術研究
　　
　　進行超精密外因磨削的裝置的研究，并研究超精密磨削中的砂輪修
　　整、動平衡、尺寸控制、溫度控制及超精密磨削工藝。上述技術可直接用于工廠生產，如伺服伺服閥柱塞、慣導零件、振動筒等生產，可用于黑色金屬及其它高硬度材料的圓柱形偶件的加工。應達到的技術指標如下：
　　圓柱度： O．1——O．3μm
　　徑向配合精度： O．3——0．8μm
　　粗糙度： Ra0．O05——0．02μm
　　4．2．3大批量外因、柱體、球及平面偶件的超精密研磨技術
　　
　　進行可用于大批量生產用的研磨圓柱體、球及平面的超精密研磨裝置及其相應加工工藝的研究，此技術可用于柱塞泵、慣導中超精密軸承精化、平面反射鏡等元件的加工，可直接用于生產。應達到的技術指標如下：
　　圓柱度：0．3——O．5μm
　　球度： O．05——O．1μm
　　平面度：0．05——O．1μm
　　尺寸精度：0．1——O．5μm
　　粗糙度：0．01——O．02μm
　　4．2．4內孔的金剛石及CBN超硬磨料超精密研、珩技術研究
　　
　　進行超精密外因磨削工藝與ELID修整工藝的研究，使研珩工具的精度達到超精密水平，從而使加工零件達到更高水平以解決現在圓拄內孔加工的技術難點。研制出一套超精密研、珩工具及加工工藝方法，提供超精密研、珩工具及夾具，可直接用于生產。應達到的技術指標如下：
　　圓柱度： O．1——O．5μm
　　尺寸精度：0．3——0．8μm
　　粗糙度：RaO．01——0．04μm
　　4．2．5內、外徑高精度尺寸測量技術研究
　　
　　研究一種內、外徑尺寸測量的方法及儀器。其技術指標如下：
　　分辨率： O．Ol——O．02μm
　　穩(wěn)定性：0．02μm／2小時
　　測量不穩(wěn)定性：土0．05μm
　　5 結論
　　
　　超精密加工技術自五十年代發(fā)展至今，已有四十年的歷史。隨著現代科學技術的發(fā)展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。新材料及零件的出現、更高精度要求的提出等都需要超精密加工技術在原有的基礎上不斷發(fā)展，如提高傳統超精密加工的精度，并提出新的超精密加工工藝，完善現代超精密加工技術，以適應現代科技的發(fā)展。
　　
　　
　　
　　
　　來源：《超精密加工與測控技術論文集》
　　作者：楊輝 吳明根