精密加工工藝是指加工精度和表面光潔程度高于各相應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)展中的跨學科綜合技術。20 世紀 50 年代至 80 年代為技術開創(chuàng)期。20 世紀 50 年代末,出于航天、國防等技術發(fā)展的需要,美國率先發(fā)展了超精密加工技術,開發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點金剛石切削(Single point diamond turning,SPDT)技術,又稱為“微英寸技術”,用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術導彈及載人飛船用球面、非球面大型零件等。
超精密加工對工件材質、加工設備、工具、測量和環(huán)境等條件都有特殊的要求,需要綜合應用精密機械、精密測量、精密伺服系統(tǒng)、計算機控制以及其他先進技術。工件材質必須極為細致均勻,并經適當處理以消除內部殘余應力,保證高度的尺寸穩(wěn)定性,防止加工后發(fā)生變形。加工設備要有的運動精度,導軌直線性和主軸回轉精度要達到0.1微米級,微量進給和定位精度要達到0.01微米級。
以金剛石切削為例。其刀刃口圓弧半徑一直在向更小的方向發(fā)展。因為它的大小直接影響到被加工表面的粗糙度,與光學鏡面的反射率直接有關,對儀器設備的反射率要求越來越高。如激光陀螺反射鏡的反射率已提出要達到99.99%,這就必然要求金剛石刀具更加鋒利。為了進行切極薄試驗,目標是達到切屑厚度nm,其刀具刃口圓弧半徑應趨近2.4nm。為了達到這個高度,促使金剛石研磨機改變了傳統(tǒng)的結構。其中主軸軸承采用了空氣軸承作為支承,研磨盤的端面跳動可在機床上自行修正,使其端面跳動控制在0.5μm以下。