精密和超精密加工技術論文

1、精密和超精密加工技術發(fā)展趨勢及面臨的研究任務概述精密和超精密加工技術的發(fā)展，直接影響到一個國家尖端技術和國防工業(yè)的發(fā)展，因此世界各國對此都極為重視，投入很大力量進行研究開發(fā)，同時實行技術保密，控制關鍵加工技術及設備出口。隨著航空航天、高精密儀器儀表、慣導平臺、光學和激光等技術的迅速發(fā)展和多領域的廣泛應用，對各種高精度復雜零件、光學零件、高精度平面、曲面和復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、磨削、拋光等機床設

2、備，發(fā)展了新的精密加工和精密測量技術。由于國外一些重要的高精度機床設備和儀器對我國實習封鎖禁運，而這些精密設備儀器正是我國發(fā)展國防工業(yè)和尖端技術所迫切需要的，因此，為了使我國的國防和科技發(fā)展不受制于人，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，爭取盡快將我國的精密個超精密加工技術水平提升到世界先進水平。現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢超精密加工技術在國際上處于領先地位的國家有美國、英國和日本。這些國家的超精密加工技術不僅總體成套水平高，而

3、且商品化的程度也非常高。美國是開展超精密加工技術研究最早的國家，也是迄今處于世界領先地位的國家。早在50年代末，由于航天等尖端技術發(fā)展的需要，美國首先發(fā)展了金剛石刀具的超精密切削技術，稱為“SPDT技術”（SinglePointDiamondTurning）或“微英寸技術”（1微英寸＝0.025μm），并發(fā)展了相應的空氣軸承主軸的超精密機床。用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術導彈及載人飛船用球面非球面大型零件等等。如美國LLL實驗室和Y－1

4、2工廠在美國能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金剛石車床DTM－3型，該機床可加工最大零件2100mm、重量4500kg的激光核聚變用的各種金屬反射鏡、紅外裝置用零件、大型天體望遠鏡（包括X光天體望遠鏡）等。該機床的加工精度可達到形狀誤差為28nm（半徑），圓度和平面度為12.5nm，加工表面粗糙度為化、微型化方向發(fā)展；向加工檢測一體化方向發(fā)展；機床向多功能模塊化方向發(fā)展；不斷探討適合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。

5、21世紀初十年將是超精密加工技術達到和完成納米加工技術的關鍵十年。精密加工技術目前面臨的研究任務超精密加工設備及工藝的研究經(jīng)過多年的努力，國內超精密加工設備的研制已經(jīng)初具規(guī)模，包括非球面曲面復合加工系統(tǒng)在內的許多設備的指標已經(jīng)達到或接近世界先進水平，但是從設備的可靠性、可操作性等方面來看還有一定的差距，如何更好地發(fā)揮設備的作用，需要進一步的人力、物力投入。例如，本實驗室的nanosys300非球面曲面復合加工設備2003年5月交付用戶后

6、，一直在生產一線服務，已經(jīng)加工了多批型號任務零件，從加工精度等方面來說完全能滿足用戶要求，但是從其他方面，例如可操作性、可靠性等方面還有許多改善余地。所以應加強超精密加工技術可靠性、實用性技術的研究。復雜曲面超精密加工及檢測技術研究非球面零件的應用十分廣泛，它可以減輕光學系統(tǒng)重量，提高成像質量，提高系統(tǒng)的可靠性。特別是非軸對成非球面曲面的應用，更是將整個系統(tǒng)的性能大大提升，目前國內還不能加工此類曲面。大中型非球面曲面超精密加工設備及工藝

7、研究目前國外對于非球面的加工設備已經(jīng)部分解禁，如Nanofm250國內已經(jīng)進口了幾臺，但是對于加工口徑在300mm以上的非球面加工設備嚴格禁運，但是這部分零件數(shù)量在某些行業(yè)占有相當大的比例，所以盡快研制中大型非球面曲面超精密加工設備已經(jīng)成為當務之急。包括實驗室在內的國內幾家單位對非球面曲面超精密加工設備及加工工藝的研究已經(jīng)有了一定的技術積累，應在此基礎上聯(lián)合力量集中攻關。非軸對稱光學曲面加工設備的研制(五軸CNC超精密加工中心)非軸對稱