精密和超精密加工技術(shù)論文

1、精密和超精密加工技術(shù)發(fā)展趨勢及面臨的研究任務(wù)概述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)

2、備，發(fā)展了新的精密加工和精密測量技術(shù)。由于國外一些重要的高精度機床設(shè)備和儀器對我國實習(xí)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個超精密加工技術(shù)水平提升到世界先進水平?，F(xiàn)狀及發(fā)展趨勢超精密加工技術(shù)在國際上處于領(lǐng)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(shù)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(shù)研究最早的國家，也是迄今處于世界領(lǐng)先地位的國家。早在50年代末，由于航天等尖端技術(shù)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(shù)，稱為“SPDT技術(shù)”（SinglePointDiamondTurning）或“微英寸技術(shù)”（1微英寸＝0.025μm），并發(fā)展了相應(yīng)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(shù)導(dǎo)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(jì)初十年將是超精密加工技術(shù)達到和完成納米加工技術(shù)的關(guān)鍵十年。精密加工技術(shù)目前面臨的研究任務(wù)超精密加工設(shè)備及工藝的研究經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)超精密加工設(shè)備的研制已經(jīng)初具規(guī)模，包括非球面曲面復(fù)合加工系統(tǒng)在內(nèi)的許多設(shè)備的指標(biāo)已經(jīng)達到或接近世界先進水平，但是從設(shè)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(shè)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(fù)合加工設(shè)備2003年5月交付用戶后

6、，一直在生產(chǎn)一線服務(wù)，已經(jīng)加工了多批型號任務(wù)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(yīng)加強超精密加工技術(shù)可靠性、實用性技術(shù)的研究。復(fù)雜曲面超精密加工及檢測技術(shù)研究非球面零件的應(yīng)用十分廣泛，它可以減輕光學(xué)系統(tǒng)重量，提高成像質(zhì)量，提高系統(tǒng)的可靠性。特別是非軸對成非球面曲面的應(yīng)用，更是將整個系統(tǒng)的性能大大提升，目前國內(nèi)還不能加工此類曲面。大中型非球面曲面超精密加工設(shè)備及工藝

7、研究目前國外對于非球面的加工設(shè)備已經(jīng)部分解禁，如Nanofm250國內(nèi)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(shè)備嚴(yán)格禁運，但是這部分零件數(shù)量在某些行業(yè)占有相當(dāng)大的比例，所以盡快研制中大型非球面曲面超精密加工設(shè)備已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。包括實驗室在內(nèi)的國內(nèi)幾家單位對非球面曲面超精密加工設(shè)備及加工工藝的研究已經(jīng)有了一定的技術(shù)積累，應(yīng)在此基礎(chǔ)上聯(lián)合力量集中攻關(guān)。非軸對稱光學(xué)曲面加工設(shè)備的研制(五軸CNC超精密加工中心)非軸對稱