1 精密加工技術簡介

目前，精密加工是指加工精度為1~0.1μm，表面粗糙度為Ra0.1~0.01μm的加工技術，但這個界限是隨著加工技術的進步不斷變化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解決的題目，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面狀況，有時有無表面缺陷也是這一題目的核心;二是加工效率，有些加工可以取得較好的加工精度，卻難以取得高的加工效率。精密加工應該包括微細加工和超微細加工、光整加工等加工技術。

2 幾種常用的精密加工方法及特點

傳統的精密加工方法有布輪拋光、砂帶磨削、超精細切削、精細磨削、珩磨、研磨、超精研拋技術、磁粒光整等。

砂帶磨削 是用粘有磨料的混紡布為磨具對工件進行加工，屬于涂附磨具磨削加工的范疇，有生產率高、表面質量好、使用范圍廣等特點。國外在砂帶材料及制作工藝上取得了很大的成就，有了適應于不同場合的砂帶系列，生產出通用和專用的砂帶磨床，而且自動化程度不斷進步(已有全自動和自適應控制的砂帶磨床)，但國內砂帶品種少，質量也有待進步，對機床還處于改造階段。

精密切削 也稱金剛石刀具切削(SPDT)，用高精密的機床和單晶金剛石刀具進行切削加工，主要用于銅、鋁等不宜磨削加工的軟金屬的精密加工，如計算機用的磁鼓、磁盤及大功率激光用的金屬反光鏡等，比一般切削加工精度要高1~2個等級。例如用精密車削加工的液壓馬達轉子柱塞孔圓柱度為0.5~1μm，尺寸精度1~2μm;紅外反光鏡的表面粗糙度 Ra0.01~0.02μm，還具有較好的光學性質。從本錢上 看，用精密切削加工的光學反射鏡，與過往用鍍鉻經磨削加工的產品相比，本錢大約是后者的一半或幾分之一。

但很多因素對精密切削的效果有影響，所以要達到預期的效果很不輕易。同時，金剛石刀具切削較硬的材料時磨損較快，如切削玄色金屬時磨損速度比切削銅快104倍，而且加工出的工件的表面粗糙度和 幾何外形精度均不理想。

超精密磨削 用精確修整過的砂輪在精密磨床上進行的微量磨削加工，金屬的往除量可在亞微米級甚至更小，可以達到很高的尺寸精度、形位精度和很低的表面粗糙度值。尺寸精度0.1~0.3μm，表面粗糙度Ra0.2~0.05μm，效率高。應用范圍廣泛，從軟金屬到淬火鋼、不銹鋼、高速鋼等難切削材料，及半導體、玻璃、陶瓷等硬脆非金屬材料，幾乎所有的材料都可利用磨削進行加工。

但磨削加工后，被加工的表面在磨削力及磨削熱的作用下金相組織要發生變化，易產生加工硬化、淬火硬化、熱應力層、殘余應力層和磨削裂紋等缺陷。

珩磨 用油石砂條組成的珩磨頭，在一定壓力下沿工件表面往復運動，加工后的表面粗糙度可達Ra0.4~0.1μm，可到Ra0.025μm，主要用來 加工鑄鐵及鋼，不宜用來加工硬度小、韌性好的有色金屬。

精密研磨與拋光 通過介于工件和工具間的磨料及加工液，工件及研具作相互機械摩擦，使工件達到所要求的尺寸與精度的加工方法。精密研磨與拋光對于金屬和非金屬工件都可以達到其他加工方法所不能達到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm加工變質層很小，表面質量高，精密研磨的設備簡單，主要用于平面、圓柱面、齒輪齒面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量規、量塊、噴油嘴、閥體與閥芯的光整加工。

但精密研磨的效率較低，如干研速度一般為10~30m/min，濕研速度為20~120m/min。對加工環境要求嚴格，如有大磨料或異物混進時，將使表面產生很難往除的劃傷。

拋光 是利用機械、化學、電化學的方法對工件表面進行的一種微細加工，主要用來降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或機械拋光、超聲波拋光、化學拋光、電化學拋光及電化學機械復合加工等。

手工或機械拋光是用涂有磨膏的拋光器，在一定的壓力下，與工件表面做相對運動，以實現對工件表面的光整加工。加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μm，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的拋光加工。手工拋光的加工效果與操縱者的熟練程度有關。

超聲波拋光是利用工具端面做超聲振動，通過磨料懸浮液對硬脆材料進行光整加工，加工精度 0.01~0.02μm，表面粗糙度Ra0.1μm。超聲拋光 設備簡單，操縱、維修方便，工具可用較軟的材料制作，而且不需作復雜的運動，主要用來加工硬脆材料，如不導電的非金屬材料，當加工導電的硬質金屬材料時，生產率較低。

化學拋光是通過硝酸和磷酸等氧化劑，在一定的條件下，使被加工的金屬表面氧化，使表面平整化和光澤化。化學拋光設備簡單，可以加工各種外形的工件，效率較高，加工的表面粗糙度一般為Ra≤0.2μm，但腐蝕液對人體和設備有損傷，污染環境，需妥善處理。主要用來對不銹鋼、銅、鋁及其合金的光亮修飾加工。

電化學拋光是利用電化學反應往除切削加工所殘留的微觀不平度，以進步零件表面光亮度的方法。它比機械拋光具有較高的生產率和小的表面粗糙度：一般可達Ra0.2μm，若原始表面為Ra0.4~0.2μm，則 拋光后可進步到Ra0.1~0.08μm，加工后工件具有較好的物理機械性能，使用壽命長，但電化學拋光只能加工導電的材料。隨著電化學加工技術的發展，還產生了多種新型的復合加工方法，例如超精密電解磨削、電化學機械復合光整加工、電化學超精加工等。它們主要以降低工件的表面粗糙度值為目的，加工往除量很小，一般在0.01~0.1mm，對于表面粗糙度達到Ra0.8~1.6μm的外圓，平面、內孔及自由曲面均可一道工序加工到鏡面，表面粗糙度Ra0.05μm，甚至更低。電化學機械加工屬于一種加工單位極小的精密加工方法，從原理上講加工精度可以達到原子級，所以加工精度具有大的潛力，但由于左右其加工精度的因素目前還不是很清楚，所以在實際應用中，其加工表現出一定的不穩定性，這在很大程度上限制了它在產業生產中的應用。