哈爾濱工業(yè)大學(xué) 袁哲俊
372ew h3' <,,U>0?3 1．概述
K /h9 x9^ < Tr_,Ya{9 精密和超精密加工技術(shù)的發(fā)展，直接影響到一個國家尖端技術(shù)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(shù)保密，控制關(guān)鍵加工技術(shù)及設(shè)備出口。隨著航空航天、高精密儀器儀表、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，對各種高精度復(fù)雜零件、光學(xué)零件、高精度平面、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、磨削、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)。
TL(L[ Pg%OFhA 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，僅次于美國、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。但我國還不是一個“制造強國”，與發(fā)達(dá)國外相比仍有較大差距。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、價格亦較便宜的中低檔產(chǎn)品；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。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，例如，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，且主要為低精度的普通機床。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。2005年我國機床總產(chǎn)值約為50億美元，出口機床為8億美元，而進口機床則達(dá)到67億美元。
S86%o,Saq\ fG O.wb 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，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，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(shù)，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。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。
b'fj m?hC!n> 2．精密機床技術(shù)的發(fā)展
5B w F|X-|Co 精密機床是精密加工的基礎(chǔ)。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，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。瑞士DIXI公司以生產(chǎn)臥式坐標(biāo)鏜床聞名于世，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；同時為實現(xiàn)高速切削，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，定位精度達(dá)5μm，已達(dá)到過去坐標(biāo)鏜床的精度。從這兩臺機床的性能可以看出，現(xiàn)在的加工中心與高速切削機床之間已不再有嚴(yán)格的界限劃分。
X A{ tVh }pKHa'/\ 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
T"-HBwl &#Sg1$/+ 金剛石刀具超精密切削技術(shù)是超精密加工技術(shù)的一個重要組成部份，不少國防尖端產(chǎn)品零件（如陀螺儀、各種平面及曲面反射鏡和透鏡、精密儀器儀表和大功率激光系統(tǒng)中的多種零件等）都需要利用金剛石超精密切削來加工。
@*W,Jm3Y FA\gz?h 使用單晶金剛石刀具在超精密機床上進行超精密切削，可以加工出光潔度極高的鏡面。超精密切削的切削厚度可極小，最小切削厚度可至1nm。超精密切削使用的單晶金剛石刀具要求刃口極為鋒銳，刃口半徑在0.5～0.01μm。因刃口半徑甚小，過去對刃口的測量極為困難，現(xiàn)在已可用原子力顯微鏡（AFM）方便地進行測量。
vyT$IdV2 @"T_W(i;BI 3.2 超精密切削機理的研究
93:s[b mx ZWW: -3 對超精密切削機理的研究近年來有了不少進展。例如，超精密切削脆性材料時，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，最近對此提出了不少新見解。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，切除機理為塑性去除，加工表面無脆性破損痕跡。隨著切削厚度的增大，塑性切除逐漸轉(zhuǎn)化為脆性破裂去除，加工表面可見到明顯的脆性破損痕跡。
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