超精密切削加工技术简介

超精密加工除可通过电子束加工、离子束加工、化学加工等特种加工方法实现外，还可通过微细、超微细切削加工来实现。高精度机床和超稳定加工环境是实现微细切削加工的重要条件。

由于微细切削的切削 深度极小 ( 通常小于材料的晶粒直径 ) ，切削只能在晶粒内进行，此时的切削方式相当于对一个个不连续体进行切削， 使微细切削具有断续切削的性质。 

选用精细研磨的金刚石刀具，用 (100) 或 (110) 晶面作为刀具的前、 后刀面， 在湿式切削条件下可实现对微量加工性 ( 可用纳米级表面粗糙度及在某一加工长度上 对刀具磨损的忽略性来定义 ) 好的工件材料 ( 如非晶体材料或有精细晶粒结构的材料 ) 的微细切削加工。 通常将加工精度在 0.1 ～ 1? m 、加工表面粗糙度在 Ra0.02 ～ 0.1? m 的加工称为精密加工；将加工精度高 于 0.1? m 、 加工表面粗糙度小于 Ra0.01? m 的加工称为超精密加工 。 精密和超精密切削加工的实现需要具备超精密机床设备和刀具、超精密切削油、超稳定的工作环境、超精密测量技术及仪器、用计算机技术进行实时检测和误差补偿等。 镜面铣削和金刚石车削是最常用的两种超精密加工方法。镜面铣削的切削速度一般在 30m/s 以上，可加 工塑性材料如铜、铝、镍等，也可加工脆性材料如硅、锗、 CaF2 和 ZnS 等。镜面铣削的主要应用领域 是光学元器件的加工。 金刚石车削早期主要用于加工有色金属材料 ( 如无氧铜、铝合金等 ) ，主要加工零件是各种光学系统中的 反射镜。金刚石车削除可用于加工有机玻璃、各种塑料制品 ( 如照相机的塑料镜片、隐形眼镜镜片等 ) 外， 还可用于加工陶瓷、复合材料等。为了切除极薄切屑，要求金刚石车刀切削刃的刃口半径极小 (<0.05 ～ 0.1? m) 。目前，在科研和生产中经常遇到一些纳米 (nm) 级的几何形状精度和表面质量要求，如精密轴、 6 孔的圆度和圆柱度、精密球体 ( 如陀螺球、计量用标准球 ) 的球度、制造集成电路用单晶硅基片的平面度、 光学、激光透镜和反射镜的平面度等，依靠传统加工方法已难以达到此类纳米加工要求，而采用超精密 切削技术可达到纳米级加工水平， 这已被日本 Ikawa 和美国 LLL 实验室的合作研究结果所证实： 用刃磨 得极为锋利的单晶金刚石刀具切削有色金属和非金属材料可获得 Ra0.002 ～ 0.02? m 的镜面；用双坐标 数控超精密机床可加工出几何精度极高的球面和非球曲面；经精细研磨达到极高刃口锋锐度的金刚石刀 具可切除厚度仅为 1nm 的切屑。 目前精密和超精密切削加工零件主要是感光鼓、磁盘、多面镜、遗迹平面、球面和非球面的激光发射镜 等，工件材料多为铜、铝及其合金、非电解镀镍层、塑料以及陶瓷等硬脆材料。