精密加工工藝是指加工精度和表面光潔程度高于各相應(yīng)加工方法精加工的各種加工工藝。精密加工工藝包括精密切削加工(如金剛鏜、精密車(chē)削、寬刃精刨等)和高光潔高精度磨削。精密加工的加工精度一般在10~0.1μm,公差等級(jí)在IT5以上,表面粗糙度Ra在0.1μm以下。
超精密加工是處于發(fā)展中的跨學(xué)科綜合技術(shù)。20 世紀(jì) 50 年代至 80 年代為技術(shù)開(kāi)創(chuàng)期。20 世紀(jì) 50 年代末,出于航天、國(guó)防等技術(shù)發(fā)展的需要,美國(guó)率先發(fā)展了超精密加工技術(shù),開(kāi)發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點(diǎn)金剛石切削(Single point diamond turning,SPDT)技術(shù),又稱(chēng)為“微英寸技術(shù)”,用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面、非球面大型零件等。
超精密切削加工
主要有超精密車(chē)削、鏡面磨削和研磨等。在超精密車(chē)床上用經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨的單晶金剛石車(chē)刀進(jìn)行微量車(chē)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(dá)0.1微米,表面粗糙度為Rz0.05微米。
這些方法的特點(diǎn)是對(duì)表面層物質(zhì)去除或添加的量可以作極細(xì)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(shè)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(duì)掩膜上的光致抗蝕劑(見(jiàn)光刻)進(jìn)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(guò)的或未聚合過(guò)的部分溶解掉,制成掩膜。電子束曝射制版需要采用工作臺(tái)定位精度高達(dá)±0.01微米的超精密加工設(shè)備。