超精密加工設備的發展曆史

縱（zòng）觀國（guó）內外 40 多年（nián）超（chāo）精密機（jī）床 發展史，可以總（zǒng）結出兩大特點：一是 大學和研究所（suǒ）保持著對超精（jīng）密機床 研究的持續熱情，對高（gāo）技術進行（háng）超前 研究，對超（chāo）精密機床（chuáng）產業化和商品化 起著推動的作用；二是超精密機床 的模塊化、係統化是其進入市場的重 要技（jì）術手段。

美國是開展超精密加（jiā）工技術研（yán） 究早的******，也（yě）是迄今處於世界（jiè）領 先地（dì）位的******。早在 20 世紀 50 年代末，由於航天等尖端技術發展的需 要，美國首先發展了金剛（gāng）石刀具（jù）的超 精密切削技術，稱（chēng）為SPDT（Single Point Diamond Turning）技（jì）術， 並 發展了相應的空氣軸承主軸的（de）超（chāo）精（jīng） 密機（jī）床，用於加工激光核聚變反射 鏡、戰術導彈及載人飛船用球麵（miàn）非球 麵大型零件等。

美（měi）國Union Carbide公司於 1972 年研（yán）製成功了 R θ 方式的非 球麵創成加工機床。這是一台具有 位（wèi）置反饋功能的（de）雙坐（zuò）標數控車床， 可實時改變刀座（zuò）導（dǎo）軌的轉角 θ 和 半徑 R ，實現非球麵的鏡麵加工。 Moore公司於1980 年首先開發出（chū）了 用3個坐標（biāo）控製的M-18AG 非 球 麵加工機床（chuáng），這種機床可加（jiā）工直徑為 356mm 的各種非球麵金屬反射鏡。 英國Cranfield大學精密工程研究 所(CUPE)研製的大（dà）型（xíng）超精密金剛 石鏡麵切削機床，可以加工大型 X 射線天體望遠鏡用的非球麵反射鏡 (大直徑可達1400mm，大長（zhǎng）度為 600mm 的圓錐鏡 )。

20 世 紀 80 年 代，美（měi）國Union Carbide 公司、Moore公司和美國（guó） 空軍兵器研究所製定了一個以形狀 精 度 為 0.1μm、直 徑 為 800mm 的 大型球麵光學零件超（chāo）精密（mì）加工為（wéi） 目標的超精密機床研究計劃—— POMA(Point One Micrometer Accuracy) 計劃，這是一個裏程碑式 的研究計劃。

20 世（shì）紀 80 年代中後期，美國（guó）通 過能源部激光核聚變項目和陸、 海、空三軍******製造技術開發計 劃，對超精密金剛石切削機床的開 發研究，投入了巨額資金和大量人 力，實（shí）現了大型零件的超精密加（jiā）工。 如（rú）美國勞倫斯（sī） · 利弗（fú）莫爾******實驗 室1984年研製出一台大型光學金 剛石車床 (Large Optics Diamond Turning Machine，LODTM)，至今 仍代表了超精（jīng）密加工設備的高水 平，該機床可加工直徑為（wéi） 2.1m，重為 4.5t 的工件。采用高壓液（yè）體靜壓（yā）導軌，在 1.07m×1.12m 範圍內直線度 誤差小於 0.025μm( 在每個溜板（bǎn）上 裝有（yǒu）標準平尺，通過測量和修正來達（dá） 到 )，位移誤差不超過 0.013μm( 用 氦（hài）屏蔽的激（jī）光幹涉（shè）儀來測量和（hé）反饋 控製達到 )，主軸溜板運動偏擺（bǎi）小於 0.057″(通過兩路激光幹涉儀測量（liàng）， 壓電陶瓷修正來實現 )。激光測（cè）量係 統有單獨的花崗岩支架係統，不與機 床聯結。油噴淋冷卻係統可將油溫 控製在（20±0.0025）℃。采用摩擦 驅動，運（yùn）動分辨率達0.005μm。 終可實現加工大型光（guāng）學零件直徑（jìng）達 1.4m，麵形精度為（wéi）0.025µm，表（biǎo）麵 粗糙度 R a ≤ 5nm。

由於（yú）有了模塊化和構件（jiàn）化的（de）技 術，研製新（xīn）的超精密製造設備的費 用和周期（qī）大大下降，技術難度也同 時下降。進入 80 年代後，隨著民用 光學應用範圍的擴（kuò）大，超精密加工 技術在民用行業得到了應用（yòng）。英國 Rank Pneumo公司於1980 年 向 市場推出了（le）利用激光反饋控製的兩 軸聯動加工機床MSG-325，我國中 科院長春光機所引進的我國******台 超精密加工（gōng）設備即為該型號。隨後 又 推 出 了 ASG2500、ASG2500T、 Nanoform300 等機（jī）床。

經過（guò）多次的合並與（yǔ）收購，目（mù）前國 際上主要生產金（jīn）剛石超精密加工（gōng）設 備的廠（chǎng）商主要有：美國 Moore公司、 AMETEK集團旗下的 Precitech公 司、Taylor Hobson 公（gōng）司，這（zhè）幾家公 司占據了絕大（dà）部分的市場份額。日 本（běn）開發的超精密加工機床（chuáng）主要用 於加工民用產品所需的透鏡和反射 鏡，目前日本製造的加工機床有：東 芝（zhī）機械研製的ULG-l00A(H)、不 二（èr）越公司的ASP-L15、豐田工機（jī）的 A H N10、A H N30×25、A H N60-3D 非球麵（miàn）加工機床等。

當今超精密機床技術的發展趨 勢是：技術上不斷朝著加（jiā）工的極限（xiàn） 方向發展，向更高精度、更高效率方 向發展，向大型化（huà）、微型化方向發展；功能上向加（jiā）工檢測補償一體化（huà）方向 發展；結構上向多功能（néng）模塊化方向 發展；功能部件上向新原理（lǐ）、新方 法、新材料應用方麵發展，總體來講 是向極限（xiàn）製（zhì）造技術方麵發展。

超精密機床技術目前已經發展 成為一項（xiàng）綜合性（xìng）的係統工程，其發（fā）展（zhǎn） 綜合利（lì）用了基礎理論 ( 包（bāo）括切削機 理（lǐ）、懸浮理論等)、關鍵單元部（bù）件技（jì） 術、相關功能元件技術、刀具技術、 計 量與測試分析技術（shù）、誤差處理技術、 切削工藝技術、運動控製（zhì）技術可重構 技術和環（huán）境技術等。因此，技術（shù）高度 集成已成為超精密機床的主要特點。

新理論、新原理、新觀點、 新方法（fǎ）及新技（jì）術在超精密 機床中的應用

近年（nián）來，超精密基礎元部件及（jí）機 床結構等方麵應用了一些新（xīn）理論、 新（xīn） 原理（lǐ）、新（xīn）觀點（diǎn）、新方法和新技術。

1 在機床結（jié）構方麵

為了增加（jiā）超（chāo）精密機（jī）床的靜剛 度和（hé）動剛度，一些超精密機（jī）床采用 很（hěn）特殊的結構，例如三（sān）角棱形立式（shì） 結構的超精（jīng）密磨（mó）床是為了超大直徑 ( φ 400mm) 矽片研磨加工設計的，改（gǎi） 變了傳統的龍門式結構在（zài）重的加工 負載下容（róng）易產生俯仰和偏擺變形的（de）缺點。近年來采用（yòng）多自由度並聯機（jī） 床結構（gòu），進一步增大了（le）機床（chuáng）的剛度。

2 超精密主軸和導軌

在傳統空氣靜壓和液體靜壓軸（zhóu） 承的（de）基礎上，通過控製節流（liú）量反饋方 法來實現運動的主動控製從（cóng）而提高 軸承的（de）剛（gāng）度。磁懸浮主軸技術， 永 磁、電（diàn）磁和（hé）氣浮結合的控製方（fāng）案也（yě）一 直在研究中。多孔材料的氣浮軸承 可以（yǐ）提高氣浮軸承的剛度。液體靜 壓軸承具有剛度高、動態特性好等特 點，但發熱是其致（zhì）命的弱點，水靜壓（yā） 軸承的研製正是（shì）針對（duì）這一問題進行 的。與油靜（jìng）壓軸承相比，這種軸承的 優點是軸承發熱（rè）較小，適合於高速運 轉，而且沒有（yǒu）汙染，特別適（shì）合矽（guī）片加 工等行業。

3 超精密驅動技（jì）術（shù）

精密滾珠絲杠是（shì）超精密機床驅 動（dòng）采用的常規方式，但是這種（zhǒng）方式存 在許多缺點，限製了運動精度的進一 步提（tí）高。為此，氣浮絲杠和液體靜壓 絲杠在一些（xiē）日本研製的超精密機床 上得（dé）到了應用，但是采用這種傳動方 式的零件加工工藝極其複雜，限製（zhì）了 其應用。摩擦驅動（dòng）具有運動平穩、 無 反向間隙（xì）等特點，在一些輕（qīng）載、低速 的超精密加工（gōng）設備及檢測設備上得 到（dào）了（le）應用。近年（nián）來，直線電機在（zài）超（chāo）精（jīng）密加工設備（bèi）的驅動上得到了廣泛的 應用，也成為一個趨勢。直線電（diàn）機采 用無機械減速係統的無摩擦直接驅 動方（fāng）式，適合高精度、高分辨率、高速 等場合。

4 超精密加工的（de）誤差建模與補償技術

用變分法精度、多體動力學等分 析誤差建模理論，可以（yǐ）將刀具幾何參（cān） 數、加工工藝條件及機床運動誤差三 大（dà）因素對加工工件的精度影響準（zhǔn）確（què） 的建（jiàn）立數學模型。近年來（lái）一些數學 工具（jù）如微分幾何、李代數和李群在複 雜幾何形狀誤差的（de）評定和分析方麵 得到了一些應用，並有望在超精密機 床誤差分析中得到運用。在機（jī）床運 動精（jīng）度和工件形狀精度處於同一數 量級時，多傳感器（qì）誤（wù）差分離方法是分 離誤差有效的方（fāng）法之一。例如， 對 主軸運動誤差和工件圓度誤差的分 離，溜板運動誤差（chà）與工件直線度的（de）分離等。圓度三點法技術己相當成熟， 在直線度測量中，多傳感器安裝誤差 和測量加密算法已得到（dào）很好解決， 因 此（cǐ），圓度和直線度誤差分離技術可（kě）順 利地推（tuī）廣到圓柱度、平麵度超精密誤 差測量與補償控（kòng）製領（lǐng）域。

5 超精密機床的數控係統

超精密機床數控係統的特點是 高編程（chéng）分辨（biàn）率（1nm）和高精度的伺 服控製軟硬環境。在高編程分辨率條（tiáo）件下滿足高質量切削（xuē）條件，意味著 需要高的控（kòng）製速度，例如插補周期小 於 1ms( 普（pǔ）通數控為 10ms 左右 )，伺 服閉環采（cǎi）樣周期小於 0.1ms。

PC機的發展給數控技術（shù）帶 來 新 的 變 化，基 於 PC 的 數 控 係 統已成為超精密數控係統的趨 勢。 例 如 美 國 的NANOPATH 和（hé） P R E C I T E C H’S U L T R A P A T H TM都是基於 DSP的超精密數控 係統。數據係統的硬件運動控製模 塊(PMAC)開發及運用越（yuè）來越廣（guǎng）泛， 使基於PC的數控係（xì）統的可靠性和（hé） 可重構（gòu）性得到提高。新的芯片 ( 如 SERCOS)和網絡協議的發展又給數 控係統提供了一種分布網絡式的新 結構，使其可靠性和開放性更好。

超（chāo）精密數控機床不難實現（xiàn）高（gāo）定 位精度，即使在超精密概念下有一些 非線性環節，采用適當的控製算（suàn）法 都可以得（dé）到很高的（de）定位精度。但是 當（dāng）機床作非（fēi）直線（xiàn）運（yùn）動時（shí） (多軸聯動)對指定輪廓 曲線的控製精（jīng）度（跟（gēn）蹤 精（jīng）度）還取決於機床（chuáng）各（gè） 維（wéi）運（yùn）動的動態特性。因 此，很難保證高的跟蹤精 度。一些適當的控製技 術（如解耦控製（zhì）技術）可 以將多維運動參數加以 解耦來（lái）提高跟蹤精度。

多（duō）軸（zhóu）聯動數控係統 的精度主要從單個伺服 軸的運動控製精度和聯 動軸（zhóu）耦合輪廓精度 2 方 麵來評價。對於單個伺服軸的運動 控製，當要求的運動精度達到納米級 時（shí），傳統的超精密（mì）機床傳動方式在 低速、微動狀態下表現出強非線性特 性，常規的運動控製策略已（yǐ）經很難保 證伺（sì）服係統實現理想的納米級隨動 精度。

此外，多軸聯動係統的輪廓誤（wù）差 由各伺（sì）服軸（zhóu）的運動誤差耦合得到， 耦 合（hé）誤差的（de）建模及各（gè）軸相應的補償控製量的計（jì）算都（dōu）需要（yào）大量的齊（qí）次坐（zuò）標 變（biàn）換運算（suàn），這為實際的多軸聯動耦合 控製器的設計帶來了很大的不便。 智能控（kòng）製理論與方法將可能為此問 題提供理想的解決方（fāng）法。此外，要實 現多軸聯動納米級輪廓控製精度， 還 有一個不（bú）可忽（hū）視的問（wèn）題，即（jí）聯動軸的 同步問題。同步（bù）精度的高低直接影 響到係統的（de）輪廓跟（gēn）蹤精度。嚴格意 義上的多軸伺服係統（tǒng）同步涉及到複 雜的數控和伺服係統接口規範的製 定。目前，在可以實現亞微米級（jí）加（jiā）工 的高檔多軸聯動超精密數控機床研 製方麵（miàn），我國尚未取得突破性進展。 至於可（kě）實現大型複雜曲麵，特別是（shì）自 由曲麵的納米級超精密加工的五軸 聯動機（jī）床，至今仍是（shì）一個世界上尚未 解決的難題。

我國超（chāo）精密加工設備與國際（jì） ******水（shuǐ）平的差距

超精密加工設（shè）備（bèi）的研製目前在 國內還處於起步階段，還（hái）沒有形（xíng）成一 個產業，在超精密加工設備（bèi）以及超精（jīng） 密加工工藝技術（shù）等方麵，國內各個單 位各有特點，相互之間進行深層次交 流還存在著一（yī）定（dìng）的障礙。

一直以來西方******對中國（guó）超精（jīng） 密加工設備處於（yú）禁運狀態，正是在這（zhè） 種情況下國內（nèi）各行業才開始（shǐ）進行超 精密加工設（shè）備的研製，例如（rú）非球麵超 精密（mì）加工（gōng）設備在 20 世紀（jì） 80 年代甚 至 90 年代初（chū）期仍屬於禁（jìn）運產品， 但 隨著國（guó）內多家單（dān）位（如北京航空精密（mì） 機械研究所、哈爾濱工（gōng）業大學、國防 科技大學、北京機床所等）相繼研製（zhì） 成功非球麵超（chāo）精（jīng）密加工設備，雖然在 性能指標以及可靠性等方麵還有很 大差距，而且並沒有形成商品。但多（duō） 家國外公司紛紛解除了（le）禁運，而（ér）且價 格大（dà）幅度下降，從當初的 1000 多萬 人民幣已經降到（dào）目前的 300 多萬， 這 表（biǎo）明超精密加工設備（bèi）的研究產生了 巨大的經濟效益和社會效益。

北京航空精密機械研究所研製的Nanosys-300 非球麵曲麵超精密（mì） 複合加工係統具有 CNC 車削、磨削、 飛切（銑削）等多（duō）種加（jiā）工功能，可對 球麵、非球麵和超平麵等形狀零件進 行（háng）納米級超精密鏡麵加工。係統采 用以工（gōng）控 PC 為平台、多軸運動控（kòng）製（zhì） 器為核心的高性能開放式數（shù）控係統（tǒng）， 主要包括納米級坐標測量與伺服控 製係統，超精密、高速空氣靜壓主軸 係（xì）統，超精密、高剛（gāng）性、高阻尼（ní）閉式液（yè） 體靜壓導軌係統，超精密、高速、高剛 性空氣靜壓磨頭係統，噴霧、吸屑係 統，氣浮減震調平係統，在位對刀和 工件檢測（cè）係統，以及ELID金剛石砂 輪修整、延性磨削係統等（děng）單元。目前 正（zhèng）在研製的 Nanosys450 已經進入 了（le）裝配調試階段，1m口徑的大型非 球麵超精密加工（gōng）設備也進入了設計 階（jiē）段。

但（dàn）是與歐美******相比，我國在超（chāo） 精密加工設備的研製和生產等方麵 存在著較大的差距。研究力量分散， 沒有（yǒu）形成（chéng）產（chǎn）品係列化和產（chǎn）業化的局（jú） 麵。單項技術指標盡管很高，但總體（tǐ） 技術水（shuǐ）平落（luò）後，不（bú）足以滿足我國超精 密加（jiā）工行業（yè）的需要，大部分還隻是停 留（liú）在研究（jiū）型機床的狀態。

我國在此領域的基礎研究水平 雖有很大提高，但在性能完備性、可 靠性、與精度保持性上還有較（jiào）大的差 距。由於超精密機床設（shè）備技術含（hán）量 高，種（zhǒng）類多，批量小，關（guān）鍵部件缺乏國 內（nèi）配套產品支持（chí）等原因（yīn），國內超精密 專用加工與檢測設備與（yǔ）國（guó）外相比有（yǒu） 更大的差距，阻礙（ài）了我國（guó）高新技術的 發展和國防（fáng）現代化發（fā）展的步伐，具體 表現在以下幾個方麵（miàn）：

（1）設備的總體性能（néng）。對於（yú）一（yī） 些複雜形狀的零件加工，需要（yào）兩軸以 上的超精密加工設備才能完（wán）成，例如 Precitech公司和Moore公司已商品（pǐn） 化生（shēng）產五軸超精密切削加工（gōng）設備， 而 國內的金剛（gāng）石切削設備（bèi）目前隻做到了兩軸。

（2）綜合精度指標及穩定性。國內研製的超精密切削加工設備無 論是主軸還是導軌的單項技術指（zhǐ）標 與國外商品相比已經接近，但是從設 備的（de）總體技術指標來看還有（yǒu）一定的 差距。國內加工機床（chuáng）的（de）麵型精度雖 然也（yě）可以達到亞微（wēi）米級，但是對加工條件要求苛刻，更重要的是不能穩定地達到亞微米級（jí）的麵型精度。

（3）控製係統方麵（miàn）。Moore公 司自行開發的Delta Tau運動控 製係統、Precitech 公司自行開發的 UPx™ Control System 等，都已經 在各自公司生產的設備上得到了很 好的（de）應用。國內研製的超精密加工（gōng） 設備中的控製（zhì）係統有的是自行開發 的，也有的是直接引進的通用型數控 係統（tǒng），無論是控製係（xì）統的性能還是軟件等方麵都存在著較大的差距。

（4）超精密加工設備的（de）可靠（kào）性。 國外（wài）加工設備的商（shāng）品化已經20多 年，產品的成熟度和可靠性非常高， 都（dōu）已經經曆了時間和市場的考驗。 而（ér）國（guó）內目前（qián）大多數研究單位隻（zhī）是進 行了一輪樣機的研製，還有很多基礎 技術不成熟，設備（bèi）可靠性差。

（5）外觀造型設計及人性化設 計。國產設備在外觀（guān）造型設計及人 性化設計方（fāng）麵與國外產（chǎn）品（pǐn）存在較大（dà）差距。

（6）機（jī）床附屬功能。國外超精 密加工設備上都有一（yī）些（xiē）附屬但同（tóng）時（shí） 又（yòu）是必須（xū）的附（fù）件和功能，可以使操作 者（zhě）能夠非常（cháng）輕易地實現零件的加工， 如刀具測量與調整係統、工件誤差在 位測量（liàng）係統等。而國內研製的這些超精密加工設備大多隻能依（yī）靠操作 者的經驗和（hé）技能實現基本的加工功 能。

（7）基礎元（yuán）部件。國外超精（jīng）密 基礎元部件都有專（zhuān）業的生產廠商， 如 Loadpoint 專業生產超（chāo）精密（mì）主軸、超 精密導（dǎo）軌等，已經形成（chéng）係列化、標準 化。而驅動電機、編碼器（qì）、光柵等元 部件的生產國內還無法解決，隻（zhī）能依 賴於進口，但又受（shòu）到種種限製。

（8）機床的（de）集成技術。從高精（jīng） 度零件的加工（gōng），主軸導軌等部件的裝 配，到整台設備的裝配及（jí）係統調試， 都存在著較大的差距。

超精密加工設備的展望

1 高精度、高（gāo）效率

高精度與高效率是超精密加工 永恒的主題。首先通過（guò）提（tí）高機床轉（zhuǎn） 速和刀具進給速度來縮短加工時間。 以往商用（yòng）超精密機（jī）床主軸轉速為 3000r/min，現（xiàn）已（yǐ）有 15000r/min的 機床出售。采用直線電機可大大提高進給（gěi）回程（chéng）速度，芯片（piàn）封裝設備的運（yùn） 動加速度可達（dá） 10 g 以上。其次是通 過提高運動部（bù）件剛度來提（tí）高精度和 效率，如高剛度空氣軸承 ( 多孔質取 代小孔節流 )、液體靜壓軸係 ( 液壓 油和純水軸承) 等，還可采用（yòng）補（bǔ）償軟 件進一步提（tí）高加工精度。

總（zǒng）的來說（shuō），固著磨粒加（jiā）工不斷追（zhuī） 求（qiú）著遊離磨粒的加工精度，而遊離 磨粒加（jiā）工不斷追求的是固著磨粒加 工的效率。當前超精密加技術（如 CMP、EEM 等）雖能獲（huò）得極高的表 麵質量和表麵完整性，但以（yǐ）犧牲加工 效率（lǜ）為（wéi）保證。超精密切削、磨削技 術雖然加工效率高，但無法獲得如 CMP、EEM 一（yī）樣的加工精度。探索 能（néng）兼（jiān）顧效率與精（jīng）度的加工方法，成為 超精（jīng）密（mì）加工領域研究的（de）目標。半固 著（zhe）磨粒加工方法的出（chū）現即體現了這（zhè） 一趨勢（shì）。另外，電解磁力研磨、磁流（liú） 變磨料流加工等複合加工方法的誕 生（shēng）也是趨勢表麵。

2 加工及檢測一體化

美國勞倫斯 · 利弗莫（mò）爾******實（shí） 驗室研（yán）製的（de） LODTM為達到（dào）幾十納 米形狀精度，除環境控製******嚴格 外（wài），加工設（shè）備同時也（yě）是在（zài）線監測設 備。此外，加工與檢測一體化還體 現在日本佳能公司的超光（guāng）滑拋光機（jī） （CSSP）以及英國克林菲爾德大學（xué） 的精密（mì）工程研究所研製的OAGM2500 大型磨床上（shàng）。目前 Precitech 公司、Moore公司生產的商品化（huà）超 精密加工設備上也配備了在線檢測 係統（tǒng）。

3 工藝整合化

當今企業間的競爭趨於（yú）白熱化， 高生產效率越（yuè）來越成為企業（yè）賴以生 存的條件之一。在這樣的背景下， 出 現了以磨代研甚至以磨代拋 的呼聲。另一方麵，使用一台設備完 成多種加工 ( 如車（chē）削、鑽（zuàn）削、銑削、磨 削、光整等 ) 的趨勢越來越明顯。

4 大型零（líng）件和（hé）微小結構的超精密加（jiā）工

加工航空、航天、宇航等領域需 要的大型光電子器（qì）件 ( 如大型（xíng）天體 望遠鏡上的反射鏡 )，需要大型超精 密加工設備。加工微型電子（zǐ）機械、 光 電信息等領（lǐng）域需要的微型器（qì）件 ( 如 微型（xíng）傳感器（qì）、微型驅動元件等（děng）)，需要（yào） 微型超精密加工設備 ( 但這並不是 說加工微小型工件一定需要微（wēi）小型 加工（gōng）設備（bèi））。

大型（xíng）零件的精密／超精密加工 較之一般零件更為（wéi）困難，特（tè）別是大型 光學零件，不（bú）僅是因為這類零件對麵 形精度的要求很高（一般達 λ ／幾 十），而且還要（yào）求表麵及表層無損傷。 例如（rú），美國亞利桑那大學（xué）斯（sī）迪瓦天 文台大鏡實驗室10m口徑的KECK 望遠鏡，法國REOSC直徑8.4m 天 文望遠係統反射鏡。激光核聚（jù）變、 激 光武器和空間像機等（děng）需要應用大量大型光學零件。近 20 年來出現了（le）多 種高精、高效加工方法以及（jí）對應裝 備。微小零件是指尺寸在幾十（shí）微（wēi）米 至幾毫米的零件，由於尺（chǐ）寸小，剛度 差，給（gěi）超精密加工帶來很大困（kùn）難。為 減少對人類資源的消耗和對環境的 汙（wū）染，產品微型化、集成化是一必然 趨勢。目前不少微電子、光電子產品、 宇航器等軍用產品（pǐn）中的微小零件愈 來愈多。例如，光纖通訊中所用光學透（tòu）鏡，尺寸在 200μm，微驅（qū）動器中的 軸係等（děng），這些零件不僅是三（sān）維立體結 構，因為運動還要求很高的精（jīng）度和鏡 麵的（de）表麵，特別是這些微（wēi）小零件壁厚 在幾十微米至幾微米，加工後表麵機 械（xiè）物理性能（néng）的改（gǎi）變，常常使整個零（líng）件 或係統出現故障，造成嚴重事故。

5 超精密加工技術向更（gèng）高精度的層次發展

超精（jīng）密加工技術正受到毫微米 精度的挑戰，還（hái）麵臨微機械加工的要 求，傳統的加工也（yě）麵臨不適應的局 麵。因此從戰略上必須重視這（zhè）些發（fā） 展。例如在微機械的製造技術領域， 微機械與（yǔ）微（wēi）機（jī）械加工已是當前超精（jīng） 密（mì）加工技術延伸的一個重要方麵。 它與傳統的機械（xiè）加工有著很大差異， 並逐漸成為（wéi）超精密加工技術領域的 一種嶄新的動向，起到了推動超精密（mì）加工（gōng）技術發展的（de）作用。LIGA技（jì）術 就是這種（zhǒng）趨勢典型的產物，電加工向 微細加工的發展（zhǎn）也（yě）是（shì）重要（yào）表現。由 STM、AFM 等 組 成 的 SPM 係 統 已 經應用到機械加工領域，超精密加工 的表麵質量通過（guò）這類測（cè）量儀表的計（jì） 量（liàng），使加工的（de）技術水平向（xiàng）更高層次發 展。這些技術的發展不僅（jǐn）推動了微 機械（xiè）技術的發展，而且也促進了傳統 機械加工的進步。

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