【正文】 的金字塔微棱鏡陣列和壁厚 181。m、高 200181。m 的微薄壁結構，采用快速伺服刀架還加工出具有微反光面陣列的集成鏡片。 超精密磨削技術 超精密磨削是指以利用細 粒度或超細粒度的固結磨料砂輪以及高性能磨床實現(xiàn)材料高效率去除、加工精度達到或高于 ，加工表面粗糙度 Ra 181。m 的加工方法，是超精密加工技術中能夠兼顧加工精度、表面質量和加工效率的加工手段。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，在機械、電子、通信、空間、光學等尖端技術和國防工業(yè)領域中，硬脆材料高精度，高表面質量的零件獲得了廣泛的應用，如單晶硅片、工程陶瓷、光學玻璃、光學晶體、藍寶石基片等，超精密磨削技術就是為適應這些材料的高精度高表面質量的加工需要而發(fā)展起來的，硬脆材料超精密磨削可獲得高度的鏡面，具有很 大的發(fā)展?jié)摿?。但由于磨削是面狀刀具與工件的作用，因此，與單刃刀具相比，其產(chǎn)生的磨削阻力要大數(shù)倍乃至百倍。為了獲得高的磨削精度，必須要有高剛度的砂輪和磨床。對硬脆材料的磨削，要生成微小切削必須采用微細磨粒的砂輪，而要產(chǎn)生自銳性必須使磨粒脫落的可能性增大。樹脂結合劑砂輪因結合劑較軟使砂輪自銳性顯著提高，比金屬結合劑砂輪磨削質量好。但是，磨削阻力會引起砂輪面的變形和精度惡化問題。為解決砂輪的高剛性化，采用玻璃質固化的微細金剛石砂輪具有氣孔且易排屑，適用于高質量，高精度的磨削?，F(xiàn)已生產(chǎn)出粒度為 nm、以鐵粉 作結合劑的金剛石砂輪，磨削的表面粗糙度為 nm，適用于磨削精細陶瓷、玻璃以及單晶材料。超精密磨削要求機床具有很高的精度和剛度，砂輪軸的高速旋轉必須使用價格昂貴的軸承，而某種程度的振動總是不可避免的。磨削過程中需要對砂輪不斷地進行修整，以保持磨粒的銳利，防止磨屑堵塞砂輪燒傷工件表面，容屑空間及其保持性成為制作超微細磨粒砂輪的主要難題；另外，磨削過程中，工件與砂輪主要為線接觸方式，加工具有單向性，很難保證加工表面的均勻性；非磁導性工件裝夾困難。這些問題都限制了磨削加工可獲得的表面質量。如果能控制單顆磨粒 對工件的法向載荷并使之小于中位 — 徑向裂紋或側向裂紋產(chǎn)生的臨界載荷，此時工件可能僅發(fā)生彈性變形，則可實現(xiàn)無亞表面損傷的加工或塑性域加工。 超精密拋光技術 超精密拋光是利用微細磨粒的機械作用和化學作用，在軟質拋光工具或化學液、電 /磁場等輔助作用下，為獲得光滑或超光 滑表面，減少或完全消除加工變質層，從而獲得高表面質量的加工方法， 加工精度可達到數(shù)納米，加工表面粗糙度 Ra 可達到 10– 1nm 級，超精密拋光是目前最主要的終加工手段 。 目前，拋光加工中材料的去除單位已在納米甚至是亞納米級，在這種加工尺度內(nèi)，加工區(qū)23 域氛圍的化學作用就成為拋光加工不可忽視的一部分。 (1) 超精密無損傷拋光。超精密無損傷拋光是以不破壞極表層結晶結構的加工單位進行材料微量去除的加工方法?？梢园醇庸顟B(tài)，將無損傷拋光看作是機械作用和化學的作用所進行的，它們的組合形成了各種拋光法。 這些方法可分為：機械微量去除拋光、化學拋光、化學機械復合拋光。機械微量去除，只限定于磨粒作用區(qū)域的機械拋光 (圖 11)。 (2) 界面反應拋光。過去 ，硬脆電子功能陶瓷材料的加工基本上是利用硬質磨粒的機械壓入、刻劃作用為主的研磨和拋光。通常在工件表面留有加工變質層。為了消除加工變質層，一般采用化學拋光和電解拋光加工，但又會造成形狀精度圖 11 各種拋光法 的加工原理 分類 24 降低。為了克服上述缺點，必須開發(fā)新的拋光法，以實現(xiàn)功能陶瓷的高精度高質量拋光加工。 在工件與磨料的摩擦界面上的機械能一部分轉化為熱能，使界面真實接觸部位處于高溫高壓狀態(tài)，處于這種狀態(tài)的界面是不穩(wěn)定的，各物質之間很容易互相滲透，化合物很容易產(chǎn)生和分解。這種界面反應一般稱為機械化學反應。如果將反應生成物控制在工件表層極小的深度內(nèi) (一般只有數(shù)個 197。)，因其加工單位很小，就可以在不傷及母材情況下使其脫落，可以獲得一般機械加工絕對達不到的超精密表面。這就是一邊反應生成易于去除的局部軟質生成物，一邊進行加工的界面反應拋光方法。可用于拋光加工的界面反應現(xiàn)象有機械化學固相反應和水合反應現(xiàn)象，相應的拋光方法稱為機械化學拋光和水合拋光。這些新方法與傳統(tǒng)的拋光法相比在加工機理上是完全不同的。由于不必使用彈性拋光盤而使加工的面形精度得以提高。由于利用了化學反應，所形成的加工變質層極小。界面反應拋光將可能成為功能陶瓷元器件基片超精密加工的主要方法。 (4) 電、磁場輔助拋光。電、磁場輔助拋光 (Fieldassisted fine finishing, FF)或場致拋光是通過控制電、磁場的強弱控制磨粒對工件的作用力，進行拋光的加工方法。磁場輔助拋光主要包括磁性磨粒加工、磁流體拋光和磁流變加工三種。磁性磨粒加工、磁流變加工將在下一節(jié)介紹，磁流體拋光有懸浮式和分離式兩種，前者將磨?；烊氪帕黧w中，通過磁流體在磁場作用下的“浮置”作用進行拋光；后者的磨粒不混入磁流體中，而是利用磁流體向強磁場方向移動的特性，通過橡膠等彈性體擠壓磨料，對工件進行拋光。電場輔助拋光主要是 指電泳拋光，它利用膠體粒子在電場作用下產(chǎn)生的電泳現(xiàn)象進行拋光。 (5) 氣囊式拋光。 氣囊式拋光 原理如圖 12 所示：進動拋光是一種新穎的光學器件的拋光方法，它具有高斯形收斂的去除函數(shù)，陀螺式的旋轉使得工件在拋光區(qū)域任意一點產(chǎn)生不同方向的摩擦力，從而拋光紋理錯綜交叉，使得紋理細膩無方向性劃痕，以柔性頭作為拋光工具并結合數(shù)控拋光技術，使得該方法很容易加工出高精度、高表面質量的光學器件。它使用的拋光工具是特制的柔性氣囊，氣囊的外形為球冠，外面粘貼專用的拋光模，如聚氨酯拋光墊、拋光布等。將 其裝于旋轉的工作部件上，形成封閉的腔體，腔圖 12 氣囊 式拋光原理 25 內(nèi)充入低壓氣體，并可控制氣體的壓力。 拋光頭本身旋轉形成拋光運動。工件可以旋轉，并可作 x、 y、 z 向的數(shù)控聯(lián)動運動。在工件為回轉體表面時，工件旋轉并作 x、 z 向的數(shù)控聯(lián)動運動；在工件為自由曲面時，工件不旋轉而作 x、 y、z 向的數(shù)控聯(lián)動運動。為使拋光頭氣囊表面拋光模磨損均勻，在拋光時，拋光頭作一定的擺動 (但氣囊球面的中心位置不變 )。氣囊式拋光方法適合平面、球面、非球面、甚至任意曲面的拋光 (質量控制 )和修整 (面形控制 )?？梢约庸し乔蛎?(包括離軸非球面 )、自由光學曲面等 。能夠拋光光學玻璃、鍍鎳鋁、不銹鋼、石墨纖維等多種材料。 超精密加工技術總的發(fā)展趨勢是：① 大型化、微小型化、 數(shù)控化、 智能化的加工裝備； ② 復合化、無損傷加工工藝；③ 超精密、高效率、低成本批量加工；④ 在生產(chǎn)車間大量應用的高精度低成本專用檢測裝置。我國已把“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”列為《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》確定的 16 個國家科技重大專項之一。該專項的目標是：到 2020 年，我國將形成高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，總體技術水平進入國際先進行列，部分產(chǎn)品國際領先 。 該 專項的實施，對于提升我國超精密機床和基礎制造裝備產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競爭力具有重要意義。 第 5 章 本文 總結 隨著 社會的發(fā)展， 先進制造技術呈現(xiàn)了新的特點和發(fā)展趨勢。首先，介紹了先進制造技術發(fā)展背景和 國內(nèi)外的 發(fā)展 現(xiàn)狀 ，闡述了先進制造技術的發(fā)展特點、技術發(fā)展趨勢 等 。 其次 ， 介紹 了 先進制造技術 和 新工業(yè)革命 的關系 ， 并對 先進制造工藝技術 、 先進制造模式 /系統(tǒng) 、 先進制造技術對產(chǎn)品生產(chǎn)活動的影響 和 新工業(yè)革命 的 影響 。 再次，對 航空發(fā)動機關鍵技術 進行詳細 的論述，尤其對 航空發(fā)動機制造基礎技術 、 單晶渦輪葉片制造技術 、 整體葉盤高效高精度低成本加工技術 、空心葉片制造技術 、 高端軸承制造技術 、 粉末渦輪盤制造技術 、 葉片進排氣邊（前后緣）加工技術及自適應加工技術 、 防鳥撞技術 、 復合材料制造及 3D 打印技術等的 分析。 最后 ， 對超精密加工領域進行 研究分析，主要分析了 超精密機床 、 超精密切削技術 、 超精密磨削技術 和 超精密拋光技術 四個 方面。 為更全面地理解先進制造技術與正在全球興起的新工業(yè)革命，在分析先進制造 技術的概念、內(nèi)涵、體系結構和關鍵技術的基礎上，系統(tǒng)總結了現(xiàn)有的制造模式提出實施先進制造技術的戰(zhàn)略及把握新工業(yè)革命機遇的對策。 總之，重視制造業(yè)和先進制造技術已成為全球化的大趨勢。先進制造技術不是一項具體技術， 而是利用系統(tǒng)工程技術將各種相關技術集成的一個有機整體；先進制造技術是一種動態(tài)技術，而不是一成不變的，它需要不斷吸收各種高新技術成果，并將其滲透到產(chǎn)品的所有領域，結合成一個有機整體，實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、清潔和靈26 活的生產(chǎn)；先進制造技術在強調環(huán)保護的同時，還強調各專業(yè)學科之間的相互滲透、融合和淡化，并消除其間的界限。 參考文獻 ： [1]孫林巖 ,汪建 .先進制造模式理論與實踐 [M].西安 :西安交通大學出版社 ,2021. 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