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(chē)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(jí)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(xué)科綜合技術(shù)。20 世紀(jì) 50 年代至 80 年代為技術(shù)開(kāi)創(chuàng)期。20 世紀(jì) 50 年代末,出于航天、國(guó)防等技術(shù)發(fā)展的需要,美國(guó)率先發(fā)展了超精密加工技術(shù),開(kāi)發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點(diǎn)金剛石切削(Single point diamond turning,SPDT)技術(shù),又稱(chēng)為“微英寸技術(shù)”,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。
超精密加工對(duì)工件材質(zhì)、加工設(shè)備、工具、測(cè)量和環(huán)境等條件都有特殊的要求,需要綜合應(yīng)用精密機(jī)械、精密測(cè)量、精密伺服系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制以及其他先進(jìn)技術(shù)。工件材質(zhì)必須極為細(xì)致均勻,并經(jīng)適當(dāng)處理以消除內(nèi)部殘余應(yīng)力,保證高度的尺寸穩(wěn)定性,防止加工后發(fā)生變形。加工設(shè)備要有的運(yùn)動(dòng)精度,導(dǎo)軌直線(xiàn)性和主軸回轉(zhuǎn)精度要達(dá)到0.1微米級(jí),微量進(jìn)給和定位精度要達(dá)到0.01微米級(jí)。
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?yàn)樗拇笮≈苯佑绊懙奖患庸け砻娴拇植诙?,與光學(xué)鏡面的反射率直接有關(guān),對(duì)儀器設(shè)備的反射率要求越來(lái)越高。如激光陀螺反射鏡的反射率已提出要達(dá)到99.99%,這就必然要求金剛石刀具更加鋒利。為了進(jìn)行切極薄試驗(yàn),目標(biāo)是達(dá)到切屑厚度nm,其刀具刃口圓弧半徑應(yīng)趨近2.4nm。為了達(dá)到這個(gè)高度,促使金剛石研磨機(jī)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(pán)的端面跳動(dòng)可在機(jī)床上自行修正,使其端面跳動(dòng)控制在0.5μm以下。