超精密加工的发展方向和展望 第2页
创新是推动超精密加工技术发展的动力
超精密加工技术每前进一步，都离不开创新，这是由超精密加工技术所处的位置决定的，因为这门技术始终处在发展的前沿。面对飞速发展的需求就决定了它必须创新。
美国的LLNL国家实验室是最典型的一个科研单位。在超精密加工技术方面作出的贡献一直为世人所公认。以摩擦驱动为例，它替代滚珠丝杆被应用在LODTM型的超精密机床上，是一个创举，其优点已在前面介绍过，Jim B.Bryan教授因而被喻为“摩擦驱动之父”。这个实验室，还研制了一台BODTM小型的超精密机床，它完全是用市场购买的部件组装而成的，我们称为模块方式的结构。这体现了超精密机床的单件或小批量的特点。这种方式不仅研制周期短，成本低，而且可以组合成各种机床，甚至可以形成小的批量生产。我国航空系统303所的实践也充分表明这一点。日本认为综合利用也是一种创新。最近日本松下电器公司将AFM仪器装到高精度三坐标测量机上，使其量程最大可达400mm，最高精度为10nm，可倾斜最大60°角的任意三文形状，成为世界上最高精度的UA3P型三坐标测量机。他们拓宽了原有测量机的功能，更重要的是向超精密加工前进了一大步。现在有人开始正在将平行机构应用在三坐标测量机上，可以预见一种新功能的测量机将会依靠创新而诞生。
电加工在近期进入了超精密加工技术领域，从发展的角度来分析，在未来的世纪中，将会发挥出更大的作用。今天的电加工不论其功能，还是加工的质量已经接近超精密切削加工的水平，以电火花线切割为例，通过采用二次切割(Second Cut)，其切割的精度为±2µm，能达到很高的表面质量。再说电火花成形加工，在采用平动或摇动的基础上，最近创造了混粉(铝、铬和硅等)加工，被加工表面达到了镜面。电加工技术迄今仍在向更高层次发展，其前景十分令人鼓舞。例如，日本东京工业大学的增泽隆久采用0.01mm的电极丝，在电火花线切割机床上切割f0.3mm直径的7个齿的小齿轮，说明电加工已经发展到微机械加工领域。这可充分说明由于创新使电加工技术迅速地得到腾飞。1943年发明电加工时仅仅是一种辅助性的粗加工手段，而今已步入了超精密加工技术的行列，真是不可同日而语了！
陶瓷性能的优越，作为结构材料已众所周知，但是其加工的难度太大，是有名的难加工材料，陶瓷滚珠的加工就更难。如何制造高精度陶瓷滚珠已成为热门的一项课题，采用传统的研磨机，存在一些不足，于是日本金泽大学的黑部利次等教授将V型槽研磨盘分为内外两个有斜面的盘，V型是由两个斜面构成，这样这两个盘可以以不同的速度回转，改善了滚珠在研磨中的状态，来得到高精度。这是从另一个侧面介绍了研磨领域里的一种新颖的构思。
金属结合剂的金刚石砂轮的应用历史已不短，其结合剂历来就是铜剂，日本东京工业大学的中川威雄教授提出采用铁剂，使金刚石砂轮的寿命提高了1～2倍。并且引起了技术界研究结合剂的热潮。在这基础上，日本理化研究所的大森整博士又发展了金刚石砂轮的在线电解修正(ELID)技术，拓宽了镜面加工的新途径，创新的作用发挥出了淋漓尽致的效果。
总之，创新在超精密加工领域中占有重要的位置，这是无可争辩的。
6．4注意动向，为发展铺平道路
超精密加工技术在向更高精度的层次发展，具体说，正在受到毫微米精度的挑战，另一方面又面临微机械的要求，传统的加工也面临不适应的局面。因此从战略上必须重视这些发展。这里只提出几个例子作为参考：
6．5微机械的制造技术
微机械与微机械加工已是当前超精密加工技术延伸的一个重要方面。由于与传统的机械加工有着很大差异，因此逐渐在超精密加工技术领域出现一种崭新的动向，它正起到推动超精密加工技术发展的作用。LIGA技术就是典型的产物；电加工向微细加工的发展又是一例。以STM、AFM等组成的SPM系统正在被应用在机械加工领域，今天超精密加工的表面质量通过这类测量仪表的计量，使加工的技术水平向更高层次发展。这些技术的发展不仅推动微机械技术的发展，而且也加速了传统机械加工的进步。
6．6硬脆材料采用延性方式加工
科技的进步，促使广泛采用新材料，而新材料中许多是硬脆材料，其加工难度很大，尤其是光学零件的透镜，要求镜面，自从出现采用延性方式的加工技术，引发了很大的研究热潮，但是它必须提供更优越的条件，因此有人提出金刚石车削与超声波技术结合的复合加工。总之，这是前景很好的技术，但是难度很大，当前仍处在实验室阶段，还有待进一步完善和探索。而今后的需求确实十分迫切。
6．7超精密计量技术的发展
要发展超精密加工技术，最迫切的是超精密计量。从发展的角度来看，超精密加工技术一直在向更高层次推进，因此其定义也很难加以确定，精度也随着时间的推移不断提高，计量便首当其冲。应当说，计量技术在当前已经有了很大提高，条件明显得到改善，但是需求则更高，这就是矛盾的所在。激光作为计量的基准，对超精密加工技术起到了巨大的推动作用；扫描探针显微镜(SPM)出现，对提高超精密加工技术向高层次的发展起到了关键的作用，而且也有助于微机械的发展。这是有利的方面，但是其利用只是刚开始，有待进一步开发，但从发展来看，难度依然很大。
非球面光学加工
非球面透镜的出现是光学领域的重要发展，它的迅速发展，给超精密加工技术提出了迫切的要求，随着时间的推移，精度的不断提高，难度也日益变大。所以近期已成为超精密加工领域的一项重要的课题。这项技术不仅应用于大型天文望远镜，而且用于红外及短波段的反射光学成像系统与量大面广的光盘光学聚焦透镜。今天透镜的材料也在迅速发展，新型的塑料透镜已成为热门的目标，由于其量大且塑料的热膨胀系数大，使制造的难度也日趋增大。尤其是光学透镜的模具制造更是超精密加工技术今后的重要课题。
限于篇幅，这里只能举几例，说明随时随地应当注意其动向，为超精密加工技术的发展，得取动力。
6．8结束语
超精密加工技术是机械制造领域的重要方面，它的发展是尖端技术的基础，它的成就将是推动整个科技向更高层次发展的重要手段，也是现阶段必须突破的关键技术，因此及时借助于当前的有关各项技术的进步，综合加以利用才能突破。这就是本文的初衷。
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