微型機械加工技術機械產(chǎn)品隨著微/納米科學與技術(Micro/Nano Science and Technology)的發(fā)展,以本身形狀尺寸微小或操作尺度極小為特征的微機械已成為人們認識和改造微觀世界的一種高新科技。微機械由于具有能夠在狹小空間內進行作業(yè),而又不擾亂工作環(huán)境和對象的特點,在航空航天、精密儀器、生物醫(yī)療等領域有著廣闊的應用潛力,并成為納米技術研究的重要手段,因而受到高度重視并被列為21世紀關鍵技術之首。
超精密切削加工主要有超精密車削、鏡面磨削和研磨等。在超精密車床上用經(jīng)過精細研磨的單晶金剛石車刀進行微量車削,切削厚度僅1微米左右,常用于加工有色金屬材料的球面、非球面和平面的反射鏡等高精度、表面高度光潔的零件。例如加工核聚變裝置用的直徑為800毫米的非球面反射鏡,精度可達0.1微米,表面粗糙度為Rz0.05微米。
超精密特種加工廠家加工精度以納米,甚至終以原子單位(原子晶格距離為0.1~0.2納米)為目標時,切削加工方法已不能適應,需要借助特種加工的方法,即應用化學能、電化學能、熱能或電能等,使這些能量超越原子間的結合能,從而去除工件表面的部分原子間的附著、結合或晶格變形,以達到超精密加工的目的。屬于這類加工的有機械化學拋光、離子濺射和離子注入、電子束曝射、激光束加工、金屬蒸鍍和分子束外延等。這些方法的特點是對表面層物質去除或添加的量可以作極細微的控制。但是要獲得超精密的加工精度,仍有賴于精密的加工設備和的控制系統(tǒng),并采用超精密掩膜作中介物。例如超大規(guī)模集成電路的制版就是采用電子束對掩膜上的光致抗蝕劑(見光刻)進行曝射,使光致抗蝕劑的原子在電子撞擊下直接聚合(或分解),再用顯影劑把聚合過的或未聚合過的部分溶解掉,制成掩膜。電子束曝射制版需要采用工作臺定位精度高達±0.01微米的超精密加工設備。
精密機械加工刀具方面,采用金剛石砂輪,控制背吃刀量和進給量,在超精密磨床上,可以進行延性方式磨削,即納米磨削。即使是玻璃的表面也可以獲得光學鏡面。2精密加工和超精密加工的發(fā)展趨勢從長遠發(fā)展的觀點來看,制造技術是當前世界各國發(fā)展國民經(jīng)濟的主攻方向和戰(zhàn)略決策,是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要手段之一,同時又是一個國家獨立自主、繁榮昌盛、經(jīng)濟上持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、科技上保持的長遠大計。科技的發(fā)展對精密加工和超精密加工技術也提出了更高的要求。從大到天體望遠鏡的透鏡,小到大規(guī)模集成電路線寬μm要求的微細工程和微機械的微納米尺寸零件,不論體積大小,其尺寸精度都趨近于納米;零件形狀也日益復雜化,各種非球面已是當前非常典型的幾何形狀。