寧波珩磨機公司超精密加工的工藝方法

根據被加工件的材料和形面的不同，常用的超精密加工工藝方法主要分三大類：切削加工法、磨削加工（含研、拋）法和電物理加工法。 

切削加工法主要是采用優質的天然金剛石作刀具的切削刃，對有色金屬、玻璃或陶瓷工件進行車削和銑削加工，可以加工端面、球面和拋物面等曲面。超精密車削加工中，金剛石刀具的刃磨是關鍵。刀尖的圓弧半徑應為被加工表面要求值的五分之一左右，一般γc小于10nm，用鑄鐵研具進行研拋時，可獲得γc=3~5nm。再小的γc值則要用離子束加工來獲得。實踐證明，采用這樣的刀具，便于切削速度在很大（V=120~3600m/min）的范圍內變化，而不影響被加工表面的粗糙度值。常選的切削用量是：加工有色金屬時V=120~4000m/min，加工玻璃或陶瓷時V=15~120m/min；根據刀尖圓弧末徑γc值的不同，進給量可在0.1~10μm/r的范圍內選取，切削深度則為t=0.05~0.1μm。 在用霧化酒精或溫度可控的礦物潤滑油冷卻的情況下，高質量的單晶金剛石刀具的耐用度（用一次刃磨後切刃可以有效地進行切削的長度來衡量）可達1500km。切削加工法所能達到的最高水平：面形精度為0.025μm、表面粗糙度為Ra=2~4nm。 

磨削加工法是采用精細磨粒的砂輪或砂帶進行磨削和研、拋的加工。此法多用于硬度較高的黑色金屬材料加工，也可用于玻璃及陶瓷等非金屬材料的加工。它可以加工比用切削法加工更大的工件表面――平面、圓柱面、球面和非球面。 圓柱形鏡面通常用磨削方法加工，磨削速度選V=25~35m/s，粗磨時t=0.02~0.07mm，精磨時t=3~10μm；當用油石研、拋時，V=10~50m/min，材料的去除速度為0.1μm~1μm/min。超精磨削可達到0.01μm的圓度和Ra 0.002μm的表面粗糙度。球形鏡面研、拋時要求研具保持在被加工表面的法向上，有兩種保證方法一是通過研具本身的自定位機構來達到；二是通過采用數控系統使研磨頭傾斜一φ角來實現。球形鏡面的磨拋加工法是建立在借助激光干涉儀行表面的誤差測量的基礎上。測量時，激光干涉儀沿X和Y坐標移動，或沿X，Y中之一的方向移動和工作臺轉動，鏡面誤差的測量結果被記錄在模擬量或數字量的記憶裝置中，然後進行處理。根據來自數控系統的指令磨頭（研具）被移動到標有對給定面形誤差最大的偏差處并磨除材料。之後表面被重新檢測和重復加工工序。就這樣以逐步趨近的方法去達到所要求的面形精度。平面形鏡面的加工主要采用磨削和研拋工藝方法來加工，目前此法所能達到的最高平面度<0.2μm/300mm，表面粗糙度Ra<1nm。 

電物理加工的方法有多種，其中獲得最廣泛應用的是電磨料拋光和離子束表面加工。前者的實質是使電解加工過程中所產生并留下的氧化膜由磨料從被加工表面上去掉以獲得鏡面；後者則是借助離子發生器射出的離子束對表面進行研、拋。離子束表面加工法：經過預磨削加工的工件被放置入真空度保持在1.33×10-3Pa的真空室中，離子發生器射出的離子束以高達30K電子伏的強度作用在被加工的表面上，并以1μm ~5μm/h的速率去除表層材料，從而達到10nm乃至更高的形狀精度。在工作過程中，離子發生器射出的離子束打在工件上的強度和加工過程均由計算機及程序軟件來實現，而根據激光干涉儀對被加工表面形狀的檢測結果，借助驅動裝置來調節光欄（掩蓋物）改變離子束強度，通過控制器控制離子發生器，通過驅裝置和控制工件位置，并由傳感器來測量和控制真空室中的溫度，使之保持恒定。 

其他的超精密復合加工方法，如電火花成形加工後繼而采用的流體拋光法、電化學拋光法、超聲化學拋光法、動力懸浮研磨法、磁流體研磨法以及采用ELID技術的磨削法等。采用ELID技術進行光學玻璃非球面透鏡加工時面形精度可達0.2μm，表面粗糙度則達Ra=20nm。