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1、超精密加工机床超精密加工机床超精密加工机床国内外研究发展概况超精密切削过程机理研究超精密加工机床的关键零部件及主要问题超精密加工机床整体精度分析和误差综合建模超精密加工机床及其关键零部件动态性能测试理论及方法超精密加工机床整体性能改进方法超精密加工机床及其关键零部件多学科仿真方法超精密加工机床国内外研究发展概况超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这三个国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。美国LLNL国家实验室于1984年研究开发的大型光学金刚石超精密车床
2、LODTM，加工精度为25nm，表面粗糙度为7.6nm，机床最大加工尺寸Ф1625mm×500mm。机床底座为花岗岩。机床主轴采用油静压轴承。机床X轴导轨采用液体静压导轨，Z轴为空气静压导轨。7个激光器在线测量X、Z轴的位移、歪斜和倾斜。隔振采用4个空气隔振垫。护栏中的空气精确控制在20±0.005范围。超精密加工机床国内外研究发展概况使用LODTM机床加工的各种光学镜面超精密加工机床国内外研究发展概况a.Kernmicro;b.SodickAZ150;c.FraunhoferIPTMinimilld.Ma
3、kinoHyper2J;e.KuglarMicroMasterMM2;f.FanucROBOnano;g.Precitechfreeform700Ultra;h.MooreNanotech350FG超精密加工机床国内外研究发展概况北京机床所研制成功了CKG300亚微米数控车床,其加工精度、表面粗糙度均优于1μm。哈尔滨工业大学精密工程研究所的超精密KDP晶体加工机床,工件最大尺寸410mm×410mm,铣刀直径Φ600mm，加工精度0.1μm，表面粗糙度Ra0.042μm。国防科技大学研制的非球面加工机床可
4、加工最大口径650mm的光学玻璃,其加工零件表面粗糙度为2～5nm。中国航空工业第一集团公司303所研制Nanosys300机床,其加工零件精度可达0.05～0.1um。我国从事超精密加工技术研究的单位有哈尔滨工业大学精密工程研究所、国防科技大学、航空部三零三所、航天部二三零厂、中国工程物理研究所，北京机床研究所和长春光学精密机械与物理研究所等。超精密切削过程机理研究加工机理是研究加工方法的本质,是加工方法成败的关键。精密加工和超精密加工机理的最高境界是加工极限,涉及微观世界和物质内部结构,所利用的能源包括
5、机、光、电、声、热、化、磁等多种,加工机理是理论基础,有指导意义,新的加工机理的出现标志着一种突破,往往是新技术的生长点。超精密切削过程机理研究从零件形状形成的角度来分析,“加工”的概念已突破传统的“去除”加工手段,是“去除”、“堆积”、“生长”、“变形”等加工手段的综合,其中“堆积”包含了附着(如镀膜、涂层等)、结合(如渗碳、渗氮、注入等)、接合(如焊接、粘接等);“生长”强调了从基体中生长出所需物体,如分子外延、晶体可控生长等。另一方面,“加工”的概念更强调了表面处理,形成了表面工程技术,它包含了基础理
6、、表面技术、表面复合技术、表面加工技术、表面质量控制和表面工程技术设计等诸多方面。这些“加工”概念上的变化主要是根据精密、超精密加工以及微细加工的需求而提出的。超精密切削过程机理研究“进化加工”原则精密加工和超精密加工,由于被加工零件的精度要求很高,更高精度的“工作母机”来加工往往是不可能的,只有利用低于工件精度要求的机床设备,通过工艺手段和特殊工具及装备,直接加工出所需工件,这就是直接式“进化”加工,是一种创成式、生成式、创造式的加工原则,体现了人、技术、组织的三结合,也是当前行之有效的一种加工机理。上述
7、的直接式“进化”加工,效率低、技艺要求高,不适宜批量生产。借助直接式“进化”加工原则,生产出第二代工作母机,用它来加工所需高精度零件,形成间接式“进化”加工,而所制造的第二代工作母机则成为制造厂的关键设备、技术、财富和有力的竞争手段。超精密切削过程机理研究微量切削机理微量切削是中近期精密加工和超精密加工的主要手段,当前,它包括金刚石刀具超精密切削和金刚石微粉砂轮超精密切削两方面。在微量切削时,由于切除量极薄,背吃刀量小于晶粒大小,切削在晶粒内进行,从而其切削机理与传统切削原理有很大差别,力、热影响也有很大不
8、同。超精密切削过程机理研究表面微观质量表面质量的内涵可用表面完整性来概括,其具体内容有表面纹理(表面粗糙度、波度、纹理方向、伤痕)和表面冶金变化(表面层的硬度、组织、残余应力)两大方面。有关精密、超精密加工的表面微观质量,特别是表面层微观冶金变化对产品、零件工作性能的影响很大,值得重视,其检测技术也值得研究。超精密切削过程机理研究复合加工机理在精密、超精密加工中,复合加工往往以其独特的互补作用而有显著成效,但有时
