【正文】 平、可處理加工的零件材料的尺寸也越來越大，使用的領(lǐng)域也越來越廣泛。上個世紀八十年代末期，美國投入大量研究資金和人力，成功研制了大型光學(xué)超精密加工車床，也成功成為了超精密加工領(lǐng)域的一個里程碑。上個世紀八十年代至九十年代進入民間工業(yè)的應(yīng)用初期。所以處理環(huán)境振動對超精密加工設(shè)備的干擾就變得格外迫切。有關(guān)范疇的技術(shù)開發(fā)和發(fā)展就開始竭力于加工精度的一直提升 ,從微米級、亞微米級到納米級 ,甚至現(xiàn)在的亞納米級 ,比如航空航天產(chǎn)業(yè)里陀螺儀的軸承、電子信息產(chǎn)業(yè)里的集成電路和光學(xué)工業(yè)上的集成光路等 ,這些技術(shù)使生產(chǎn)的產(chǎn)品的體積減小 ,使產(chǎn)品質(zhì)量和性能得到提升 ,并減少了這些工業(yè)產(chǎn)品使用成本。它綜合運用了機械制造技術(shù)發(fā)展的最新的研究成果以及現(xiàn)代電子訊息技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代測量 和電腦技術(shù)等高新技術(shù)，是衡量一個國家科技水平和綜合國力的重要依據(jù)，因此受到各個工業(yè)發(fā)達國家的高度重視。加工精度和效率的提高促進了超精密加工技術(shù)的向更高層面邁進，但是環(huán)境條件尤其是振動條件是影響超精密加工精度和效率的主要因素。為了研究超精密加工中環(huán)境條件特別是振動環(huán)境的控制，本文主要研究超精密加工主要影響超精密加工的環(huán)境條件及其控制的策略；研究超精密加工中環(huán)境振動的分類和來源以及其對超精密加工的影響；研究超精密加工中控制環(huán)境振動所采用的技術(shù)和材料裝置，并 對其采用后的效果進行評估和相對應(yīng)振動的分類。 從應(yīng)用的角度來看，在關(guān)系國家安全和綜合國力的行業(yè)如國防科技、探空技術(shù)、核子能、高新電子等高科技的高新技術(shù)領(lǐng)域中超精密加工及其制造的高精儀器起著相當重要的角色，在這些領(lǐng)域的使用中有探空火箭技術(shù)、高新儀器里的齒輪、人工智能機器等?？傮w上看，產(chǎn)品精度的不斷提升促使產(chǎn)業(yè)有產(chǎn)品微型化的趨勢 ,并且提高了產(chǎn)品零件之間的可置換性 ,有效提升了組裝裝配的效率 ,提高產(chǎn)業(yè) 的整體自動化程度。 介紹 國際上其他國家超精密加工開展較早，上個世紀六十年 代初期，上個世紀五十年代至 2 八十年代為技術(shù)發(fā)展初期。美國、日本、歐洲的一些領(lǐng)頭的超精密加工研究的公司在政府的支持下，將超精密加工技術(shù)開始投向市場， 一開始是民用的精密鏡頭的生產(chǎn)。上個世紀九十年代后，民用超精密加工技術(shù)漸漸完善和成熟。 當今國際范圍內(nèi)的超精密加工技術(shù)大國以日本、歐洲和美國為首，但是它們各自發(fā)展的關(guān)注重點又不盡相同。日本超精密發(fā)展偏向于電腦硬盤磁片、民用光學(xué)透鏡等民用產(chǎn)品。上個世紀七十年代后期研制了高精度磁盤車床。北京航空精密機械研究所在我國超精密加工設(shè)備研究單位中是獨具特色的，研制出 Nanosys300 非球曲面超精密復(fù)合加工系統(tǒng) [3]。此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)孫希威等 [4]首先對大氣等離子體拋光技術(shù)看展了探究，對于單晶硅片的加工試驗獲得了較為滿意的成果。 超精密加工是現(xiàn)代發(fā)展高科技和高精密儀器機械的必需的機械制造工藝，該技術(shù)最核心的問題就是怎么去除接近材料分子尺寸的極其薄的材料層。超精密加工中，所需要的條件中，空氣潔凈度是很重要的指標，如果不能保證所要求的空氣潔凈度，就很難加工出很達到要求粗糙度的表面，空氣中的塵埃的混入會使被加工工件的表面劃傷或者工件精度收到影響，一顆直徑 ，因此進行超緊密加工需要建設(shè)潔凈室，所 謂潔凈室就是講空氣環(huán)境中的各個條件進行有效控制的房間。的空氣中，直徑大于等于 100 個。℃ ）之間，而也可使用恒溫室來進行整體的恒溫，為了降低能耗，一般夏季控制在 23℃ ，冬季控制在 17℃ 。振動的來源一般分為室內(nèi)振動、室外振動和自然界的振動，室內(nèi)振動大體上包括人員移動產(chǎn)生的振動、設(shè)備本身加工時所產(chǎn)生的振動、材料物資轉(zhuǎn)移搬運所產(chǎn)生的振動、輔助器械所產(chǎn)生的振動。防靜電環(huán)境中靜電有可能造成半導(dǎo)體元器件的損傷，能是某些超精密加工中的膠片感光、出現(xiàn)某些氣泡、沾染塵埃，造成超精密加工中的生產(chǎn)質(zhì)量不達標，為了防止此類事故，要采取措施防止靜電。 熱環(huán)境的指標的控制主要是控制超精密加工時工作環(huán)境的恒溫和恒濕，安裝空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括：加熱裝置、冷卻裝置、加濕裝置、減濕裝置等。和常見的地震想對比，都有著相類似的振動輸出和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)樣式 ,但兩者的持續(xù)時間、振動強度和人們研究的物理量大體卻不相同 [5]。相比較不同的振源的不同特點 ,可以將它們分為瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)、隨機振動 ,大部分的振動由空氣壓縮機、冷凍機、電動機、通風機和水泵等設(shè)備引起 ,振動頻率在 2~80Hz。 6 表 振源 頻率 測點據(jù)振源距離 空氣壓縮機 ~40 附近 冷凍機 45 附近 鍛錘 10~35 錘擊處 起重機 15~95 附近 火車 30 400m（常速運行） 20~25 10~30m（ 20km/h運行 ) 汽車 10~25 20~38m（空載） 5~15 20~38m（滿載） 在實際布置時考慮土地問題對于超精密加工的影響，巖石上的振動頻率高， 振幅比較小 ,相比較土層則是恰恰相反。地球的自轉(zhuǎn)還有太陽引力變化也會對地球造成不可避免的振動。在近幾十年的發(fā)展過程中，振動環(huán)境被快速開發(fā)或者利用，成功造福于社會生產(chǎn)生活之中，先后有一百多 項與振動有關(guān)的技術(shù)被廣泛運用于生產(chǎn)生活中，它們在各個部門中起著十分重要的作用，為振動工程學(xué)的發(fā)展和社會制造生產(chǎn)貢獻了力量。如光學(xué)干涉測量儀、電子顯微鏡 ,以及精密加工設(shè)備 ,如金屬切削等 ,在納米精度在的操作 ,高精 度、高分辨率和高靈敏度是這些加工操作的關(guān)鍵所在。 在這五個等級中， A 類的振動對于超精密加工的影響是最大，而 E 類最小，基本上高科技廠商對于超精密加工的環(huán)境振動的要求在 VCC，擁有光學(xué)儀器設(shè)備的公司對環(huán)境振動的要求就稍微要高一點，大概在 VCD 以上，這就要求公司要考慮到專業(yè)的減振隔振設(shè)備與措施。 在超精密加工中振動環(huán)境的多年研究中，科研人員進行了很多有效的嘗試和很多的創(chuàng)新。在超精密加工的振動環(huán)境條件的研究中，國內(nèi)涌現(xiàn)了一大批杰出的科研的人員，在振動環(huán)境的研究過程中由于國外的某些技術(shù)封鎖和 本身基礎(chǔ)的薄弱，在開展研究的過程中遇到了不少困難，但是還是在努力攻堅克難中完成了一個又一個的艱難課題。為我國的超精密加工中的振動防治產(chǎn)業(yè)增加了新鮮的血液，促進了我國超精密加工制造產(chǎn)業(yè)的高效長足發(fā)展，使我國加快步伐追趕在該領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先的日本和歐美發(fā)達國家。 被動控制通常指結(jié)構(gòu)的被動阻尼設(shè)計 ,是事先一次性設(shè)計的控制措施 ,通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)、釋放自身潛在的能量 ,最大程度地吸收和耗散關(guān)注頻段內(nèi)的模態(tài)應(yīng)變能 [5]。前一項是隔離產(chǎn)生振動的振源，使振源與地基相隔離開，減少振源振動對于超精密加工設(shè)備的輸出 。為了彌補鋼彈簧隔振器先天的缺陷，常常在鋼彈簧外部附加一層隔振橡膠，但是它的水平剛度還是不足，容易在使用的過程中產(chǎn)生水平晃動，故不適合精密設(shè)備隔振的需要。但是橡膠本身對于環(huán)境要求比較苛刻，耐 油性比較差，使用過程中容易老化，不能較長時間的使用。 圖 圖 由于空氣 彈簧的非金屬性 ,其彈性特性良好。 鑒于其承載力較高 ,且固有頻率在 ~4 Hz,使得隔振系統(tǒng)固有頻率較低 ,從而遠離環(huán)境振動的干擾 ,提高隔振效果 。若從設(shè)備基礎(chǔ)的角度考慮設(shè)備對振動的響應(yīng) ,可以將機床作為整體進行研究。由 12 于振動波的傳播距離與振源強度成正比 ,與頻率的平方成反比 ,故低頻振動傳播距離較遠 ,因而對超精密加工精度的影響更為顯著 ,尤其是大型動力機械及設(shè)有振動機械的工廠、車間 ,以及運輸量大的鐵路、公路等地段 [12]。大多數(shù)超精密加工機床都有設(shè)置隔振溝的要求 ,目的是通過垂直于地表的隔離層空隙來切斷振動在土壤中的傳播 ,削減振動能量。 圖 但考慮到實際應(yīng)用中 ,土壤的固有頻率為 10~20Hz,而振動波的傳播速度約為 200m/s,則波長為 10~20m。而懸掛式隔振裝置適用于平衡性能差的低頻設(shè)備 ,但安裝和調(diào)整調(diào)適稍困難。后者主要是對中小型機床而言 ,采用彈性元件連接于直接將其