华越国际对超精密加工技术的发展及技术解析超精密加工技术是现代高技术战争的重要支撑技术，是现代高科技产业和科学技术的发展基础，是现代制造科学的发展方向。

　　现代科学技术的发展以试验为基础，所需试验仪器和设备几乎无一不需要超精密加工技术的支撑。由宏观制造进入微观制造是未来制造业发展趋势之一，当前超精密加工已进入纳米尺度，纳米制造是超精密加工前沿的课题。世界发达国家均予以高度重视。

　　自从中国将“装备制造业”列为国家发展战略后，中国的装备制造业取得了突飞猛进的发展，很多大型装备的制造能力都已经跃居世界先进水平，甚至成为世界的顶级水平，但中国制造业总体还是落后的，其落后就在于精密制造的落后。

　　目前的超精密加工，以不改变工件材料物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、表面完整性(无或极少的表面损伤，包括微裂纹等缺陷、残余应力、组织变化)为目标。

　　超精密加工的研究内容，即影响超精密加工精度的各种因素包括：超精密加工机理、被加工材料、超精密加工设备、超精密加工工具、超精密加工夹具、超精密加工的检测与误差补偿、超精密加工环境(包括恒温、隔振、洁净控制等)和超精密加工工艺等。一直以来，国内外学者围绕这些内容展开了系统的研究。超精密加工的发展经历了如下三个阶段。

　　1）20世纪50年代至80年代，美国率先发展了以单点金刚石切削为代表的超精密加工技术，用于航天、国防、天文等领域激光核聚变反射镜、球面、非球面大型零件的加工。

　　2）20世纪80年代至90年代，进入民间工业的应用初期。美国公司，日本，以及欧洲等公司在政府的支持下，将超精密加工设备的商品化，开始用于民用精密光学镜头的制造。单超精密加工设备依然稀少而昂贵，主要以专用机的形式订制。在这一时期还出现了可加工硬质金属和硬脆材料的超精密金刚石磨削技术及磨床，但其加工效率无法和金刚石车床相比。

　　3）20世纪90年代后，民用超精密加工技术逐渐成熟。在汽车、能源、医疗器材、信息、光电和通信等产业的推动下，超精密加工技术广泛应用于非球面光学镜片、超精密模具、磁盘驱动器磁头、磁盘基板、半导体基片等零件的加工。随着超精密加工设备的相关技术，例如精密主轴部件、滚动导轨、静压导轨、微量进给驱动装置、精密数控系统、激光精密检测系统等逐渐成熟，超精密加工设备成为工业界常见的生产设备。此外，设备精度也逐渐接近纳米级水平、可加工工件的尺寸范围也变得更大，应用越来越广泛。随着数控技术的发展，还出现了超精密五轴铣削和飞切技术。已经可以加工非轴对称非球面等复杂零件。

　　超精加工各种工件内外表面，工件在夹具中的定心方式可分为无定心和有定心两种。根据进给方式可分为轴向进给、切入进给和圆周进给。

　　图2a所示为加工小直径圆柱体外圆，工件在导辊上旋转并做轴向进给运动，导辊近似双曲线体且较长，无级变速传动。图3b所示也是加工圆柱体外圆，工件在圆柱导辊上旋转，无轴向进给，可加工阶梯轴和大直径工件。图3c、3d所示分别为采用轴向进给和双顶尖定位，加工较长、直径较大的圆柱体和圆锥体工件。

　　图4a所示为采用切入式加工轴承内环滚道，工件采用有心和无心夹具夹持。为了使滚道中部截面呈微凸1～4μm，把油石修成中凹形状。图4b所示为采用轴向进给、两端停留来加工大型轴承凸形圆锥滚道。为了使油石在两端略做停留，一般超精头采用凸轮机构。图4c所示为加工轴承球形滚珠滚道，工件用有心或无心夹具夹持，工件旋转，油石摆动并加压。图4中f为油石振动频率，A为振幅，p为油石压力。

　　如图5所示，超精加工球面时，油石和工件旋转，油石在旋转中摆动。为了便于冷却和润滑，在油石工作面开有窄槽。

　　图6a所示为超精加工矩形平面，根据工件宽度和长度，可采用切入式或轴向进给式加工。图6b所示为超精加工圆形平面，工件旋转，油石振动，油石的长度必须超过工件半径，而且偏离工件中心。图6c所示为采用圆柱油石超精加工环形平面，工件旋转，油石除旋转外还做径向振动。图6d所示为超精加工滚轮端面，因在径向方向的各点切削速度不同，为了达到相同的磨除量，应把油石做成外缘窄、内缘宽的形状。

　　要实现超精加工，除工件的合理运动外，就是依靠油石在超精头上的振动。可实现振动的机构很多，常用的有气动振动超精头和机械振动超精头，其振动频率f可达1 000～3 000次/min，振动行程A为1～6mm。

　　NAGEL Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH是珩磨和超精加工技术领域的全球领先专家AG九游会。半个多世纪以来，我们一直以创新的解决方案为客户提供宝贵的技术优势。

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　　除汽车行业外，许多其他行业还使用NAGEL珩磨和超精加工技术：从压缩机和机械工程到液压和气动再到医疗技术。在需要经济高效地解决精密加工中的苛刻任务的任何地方，NAGEL 都是称职的联系人。

　　在操作安全、使用寿命、效率、平滑度和外观方面不断提高的质量要求需要不断改进制造过程。超精加工过程作为最后的过程起着核心作用，因此也是质量决定过程。它的特点是以下参数。当前超精密加技术如CMPAG九游会、EEM等虽能获得极高的表面质量和表面完整性，但以牺牲加工效率为保证。超精密切削、磨削技术虽然加工效率高，但无法获得如CMP、EEM的加工精度。探索能兼顾效率与精度的加工方法，成为超精密加工领域研究人员的目标。半固着磨粒加工方法的出现即体现了这一趋势。另一方面表现为电解磁力研磨、磁流变磨料流加工等复合加工方法的诞生。

　　通过超精加工，现在可以生成最佳的表面参数，这些参数是针对功能性表面上的负载而精确设计的。与磨削表面相比，特征值可以以极其稳定的方式实现，无论是针对单个工件还是在从工件到工件的系列中。由于接触比高，实际上没有观察到磨合行为。高比例的材料导致配对部件在整个使用寿命期间的游隙增加极小。当今企业间的竞争趋于白热化，高生产效率越来越成为企业赖以生存的条件。在这样的背景下，出现了“以磨代研”甚至“以磨代抛”的呼声。另一方面，使用一台设备完成多种加工(如车削、钻削、铣削、磨削、光整)的趋势越来越明显。

　　在超精加工过程中，接触区总是设计在大面积上。这显着改善了形状误差，例如不圆度、波纹度和不精确的横向形状。

　　为加工航空、航天、宇航等领域需要的大型光电子器件(如大型天体望远镜上的反射镜)，需要建立大型超精密加工设备。为加工微型电子机械、光电信息等领域需要的微型器件(如微型传感器、微型驱动元件等)，需要微型超精密加工设备(但这并不是说加工微小型工件一定需要微小型加工设备)。

　　超精密加工技术正迎来一个繁荣的时代。超精密切削、超精密磨削、超精密研磨与抛光技术已取得长足的进展，加工后工件表面精度可达纳米级或亚纳米级，并且加工方法日趋多样化。在流量计传感器的生产制造中，为了达到产品的高精度测量，精密加工技术保证了产品的加工精度。

　　当将超精加工过程集成到生产序列中时，通常可以节省最后的精磨过程，这与更高的机器成本相关。较新的技术还允许对精细或硬车削表面进行超精加工，而无需事先研磨（替代）。

　　在磨削、硬车削和精车削时，边缘区的结构发生变化，这种所谓的软皮是由工件和刀具接触区的高温产生的。所以它在负载下承受高磨损和快速磨损。在超精加工过程中不会产生明显的热量。边缘区域被完全移除，因此未损坏的耐磨基础材料将成为承重表面。由于基材不受热影响，因此在载荷滚动时由于结构偏移而导致开裂和点蚀的风险显着降低。

　　SUPERFINISH加工过程中加工槽的十字形排列导致润滑膜分布良好。两阶段处理还创建了具有精细承载表面和十字形凹槽作为润滑剂袋的平台。

　　刀具和工件轴的平行偏移以及低切削速度是平面加工的特征。与磨削和精车相比，由于表面的热效应，边缘区域没有结构变化。高度重叠导致对均匀度的非常好的校正。同样，可以改善平面平行度和轴向跳动。工件和杯轮以相反方向旋转。

　　加工球面时，刀具和工件的对称轴或旋转轴相交。通过高重叠实现非常高的形状校正。在这里，刀具也以与工件相反的方向旋转。

　　陶瓷结合剂、金刚石和 CBN 杯形轮或精加工套筒用作工具。根据要加工的工件数量及其进给量，可提供卧式和立式版本的各种机器概念。也可应要求制造客户特定的特殊机器。

　　工件范围包括行星齿轮和齿轮的接触面、注射泵各个部件的金属密封面、液压组件的球头螺栓和滑靴、装配球、车辆制造的球头螺栓以及医疗假肢。