精密加工工藝是指加工精度和表面光潔程度高于各相應(yīng)加工方法精加工的各種加工工藝。精密加工工藝包括精密切削加工(如金剛鏜、精密車削、寬刃精刨等)和高光潔高精度磨削。精密加工的加工精度一般在10~0.1μm,公差等級在IT5以上,表面粗糙度Ra在0.1μm以下。
超精密加工是處于發(fā)展中的跨學科綜合技術(shù)。20 世紀 50 年代至 80 年代為技術(shù)開創(chuàng)期。20 世紀 50 年代末,出于航天、國防等技術(shù)發(fā)展的需要,美國率先發(fā)展了超精密加工技術(shù),開發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點金剛石切削(Single point diamond turning,SPDT)技術(shù),又稱為“微英寸技術(shù)”,用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導彈及載人飛船用球面、非球面大型零件等。
以金剛石切削為例。其刀刃口圓弧半徑一直在向更小的方向發(fā)展。因為它的大小直接影響到被加工表面的粗糙度,與光學鏡面的反射率直接有關(guān),對儀器設(shè)備的反射率要求越來越高。如激光陀螺反射鏡的反射率已提出要達到99.99%,這就必然要求金剛石刀具更加鋒利。為了進行切極薄試驗,目標是達到切屑厚度nm,其刀具刃口圓弧半徑應(yīng)趨近2.4nm。為了達到這個高度,促使金剛石研磨機改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中主軸軸承采用了空氣軸承作為支承,研磨盤的端面跳動可在機床上自行修正,使其端面跳動控制在0.5μm以下。
科技的發(fā)展對精密加工和超精密加工技術(shù)也提出了更高的要求。從大到天體望遠鏡的透鏡,小到大規(guī)模集成電路線寬μm要求的微細工程和微機械的微納米尺寸零件,不論體積大小,其尺寸精度都趨近于納米;零件形狀也日益復雜化,各種非球面已是當前非常典型的幾何形狀。微機械技術(shù)為超精密制造技術(shù)引來一種嶄新的態(tài)勢?它的微細程度使傳統(tǒng)的制造技術(shù)面臨一種新的挑戰(zhàn),促進了各種產(chǎn)品技術(shù)性能的提高,發(fā)展過程呈現(xiàn)出螺旋式循環(huán)發(fā)展,直接對科學技術(shù)的進步和人類文明作出貢獻。對產(chǎn)品高質(zhì)量、小型化、高可靠性和高性能的追求,使超精密加工技術(shù)得以迅速發(fā)展,現(xiàn)已成為現(xiàn)代制造工業(yè)的重要組成部分。