影响超精密加工的因素

超精密的加工技术的影响因素很多，主要表现为以下几个方面 

      一、加工机理   

      近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨削等己占有重要地位;在非传统加工中，出现了电子束、离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工，如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声晰磨等，在加工机理上均有所创新，尤其以快速成型为代表的“堆积”加工，在加工技术领域具有里程碑意义。   

      二、被加工材料    

      超精密加工的零件，其材料的化学成分、物理力学性能、加工工艺性能均有严格要求。例如，要求被加工材料质地均匀、性能稳定、无外部及内部微观缺陷，不能含有杂质;其物理力学性能，如拉伸强度、硬度、延伸率、弹性模量、热导率和膨胀系数等应达到一定数量级;材料在冶炼、铸造、辗轧、热处理等工艺过程中，应严格控制熔渣过滤、辗轧方向、温度等，使材质纯净、晶粒大小匀称、无方向性，能满足物理、化学、力学等性能要求。  

     三、加工设备及其基础元部件    

      对超精密加工所用的加工设备有下列要求:

      1.高精度    包括高静精度和高动精度，主要的性能指标有几何精度、定位精度和重复定位精度、分辨率等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等;

      2.高刚度    包括高静刚度和高动刚度，除本身刚度外，还应注意接触刚度，以及由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度;

      3.高稳定性    设备在经运输、存储以后，在规定的工作环境下使用，应能长时间保持高精度、抗干扰及稳定性。设备应具有良好的耐磨性、抗振性等;

      4.高自动化    为了保证加工质量，减少人为因素影响，加工设备多采用数控系统实现自动化。      
 

      四、加工工具    

      加工工具主要是指刀具和磨具。用金刚石刀具超精密切削，值得研究的问题有:金刚石刀具的超精密刃磨，其刃口钝圆半径应达到2~4nm，同时应解决其检测方法，刃口钝圆半径与切削厚度关系密切，若切削的厚度欲达到10nm，则刃口钝圆半径应为2nm。磨具当前主要采用金刚石微粉砂轮超精密磨削，这种砂轮有磨料粒度、粘接剂、修整等问题，通常采用粒度为W20~W0.5的微粉金刚石，粘接剂采用树脂、铜、纤维铸铁等。

      五、检测与误差补偿    

      超精密加工必须具备相应的检测方法，不仅要对工件表而质量进行检验，而且要检验加工设备和基础元部件的精度。其尺寸和形位精度可用电子测微仪、电感测微仪、电容测微仪、自准直仪等来测量;表而粗糙度可用电感式、压电晶体式表而形貌仪等进行接触测量，或用光纤法、电容法、超声微波法和隧道显微镜法进行非接触测量;表而应力、表而变质层深度、表而微裂纹等缺陷，可用X光衍射法、激光干涉法等来测量。检测可采取离线的、在位的和在线的三种方式。

      误差预防是通过提高机床制造精度、保证加工环境等来减少误差源对其影响;误差补偿是在误差分离的基础上，利用误差补偿装置对误差值进行静态和动态补偿，以消除误差本身的影响，其中静态误差补偿是根据事先测出的误差值，在加工时通过硬件或软件进行补偿;动态误差补偿是在在线检测基础上，在加工时进行实时补偿。      
 

      六、工作环境    

      超精密加工的工作环境是保证加工质量的必要条件，环境因素主要指温度。环境温度可根据加工要求控制在±10C~±0.02C，甚至达到±0.0005 0C。达到恒温的办法是采用多层套间，可逐步得到大恒温间、小恒温间，温度控制的精度愈来愈高，再采用局部恒温的方法，如恒温罩，罩内还可用恒温液喷淋，达到更精确的控制温度。