【正文】 ）為象征的超精密加工技術(shù)，主要適用于航空技術(shù)、國家防御、天文等領(lǐng)域的激光核聚變反射鏡、球面、非球面大型零件的加工 [2]。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。但是由于超精密加工設(shè)備的缺少和代價高昂，初期主要是少量的專門訂制。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。在民用交通、環(huán)境工程、光電信息、醫(yī)療儀器設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的推動下，這些產(chǎn)業(yè)中光學(xué)鏡片、超精密制造的模具、半導(dǎo)體元件等成了超精密加工廣泛應(yīng) 用的平臺。另外，產(chǎn)品的加工精度也漸漸達到納米級水平、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。美國在超精密加工中已經(jīng)投入大量資金，而大型 X射線探測望遠鏡的大口徑反射鏡是其一直研究的重點方向。日本研究超精密加工的時間要晚于歐洲和美國，但是日本研究發(fā)展的速度很快?，F(xiàn)如今，日本在辦公器材、光學(xué)透鏡、聲、微型電子等超精密加工方面相較于歐美有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)領(lǐng)先。上個世紀六十年代末期成功研發(fā)完成單晶金剛石鏡面車床，可加工材料的表面粗糙度降到 。進入上 個世紀八十年代后，國家各個領(lǐng)域都相繼投入資金人力開始研究超精密加工的技術(shù)和超精密加工設(shè)備，尤其是在上個世紀九十年代后期很多企業(yè)研究機構(gòu)成功研制了非球面 3 超精密加工設(shè)備，這是我國在超精密加工領(lǐng)域的一個里程碑。 北京機床研究所我國研究超精密加工技術(shù)的重要研究所之一，研制成功了 NAM800 型納米數(shù)控車床納米級加工機床。還有超精密加工技術(shù)比較領(lǐng)先的有長春光機研制的數(shù)控非球面加工中心和國防科技大學(xué)于本世紀初研制的集銑磨成型、研磨拋光、接觸式檢測于一體的光學(xué)非球面復(fù)合加工機床 AOCMT。國防科技大學(xué)是我國研究離子束拋光的主要研究機構(gòu)，在世紀初完成了具備非球面加工能力的離子束拋光設(shè)備 KDIFS500，可處理加工的最大直徑 φ500mm。中國科學(xué)院成都光電所對應(yīng)力盤拋光技術(shù)開展了研究，哈爾濱工業(yè)大學(xué)和浙江工業(yè)大學(xué)對氣囊拋光進行了研究，都獲得了預(yù)期的成果。國內(nèi)的研究機構(gòu)都肩負著壯大我國電子科技產(chǎn)業(yè)、超精密加工產(chǎn)業(yè)的重擔(dān)，為我國的偉大復(fù)興貢獻自己的一份力。要完成這個超精密加工，除了要具有能適應(yīng)這種工藝的機床、材料、測量技術(shù)、刀具以外，還需要十分嚴苛的超精密加工環(huán)境條件。 空氣環(huán)境中的主要指標(biāo)為潔凈度、氣體流動速度、壓力和有害氣體，空氣的潔凈度主 4 要是空氣中的塵埃含量 ,要使空氣的潔凈度變高就要使空氣中的塵埃變少。而潔凈室因不同的加工精度要求而采用不同標(biāo)準(zhǔn)的凈化等級。通常在超精密加工中要求的潔凈度為 100級，就是 1m179。在潔凈室中，環(huán)境條件中的壓力條件，為了保持超精密加工中的潔凈度和濕度溫度，潔凈室內(nèi)的壓力就要比室外高，來有效阻止室外的污染空氣和不同溫度濕度的空氣進入室內(nèi)。在超精密加工中一般要求潔凈室內(nèi)溫度控制在（ 20℃ 177。濕度指的高低和加工過程有關(guān)，一般濕度低于 40%時會由于靜電的影響，超精密加工的工作精度無法保證，高于 50%時，工件又容易生銹。 振動環(huán)境是當(dāng)今超精密加工過程中研究的一個很重要的課題，環(huán)境的振動對于提高超精密加工的加工精度和提升生產(chǎn)效率都具有很大的影響。室外振動通常包括交通運輸產(chǎn)生的振動、工廠生產(chǎn)產(chǎn)生的振動、建筑施工產(chǎn)生的振動和輔助設(shè)備產(chǎn)生的振動。 其他環(huán)境條件包括聲、光、電磁環(huán)境等，在超 精密加工中也要充分考慮和控制這些環(huán)境條件，防電磁波環(huán)境中電磁波對于設(shè)備造成的干擾和破壞，對于某些超精密加工時要能建設(shè)能屏蔽電磁波的環(huán)境。對于其他環(huán)境條件，還要充分考慮 “光 ”、 “聲 ”、“放射線 ”等對于超精密加工或者超精密加工環(huán)境的干擾和影響。 空氣環(huán)境的指標(biāo)的控制主要是控制產(chǎn)生塵埃的量，不帶入塵埃并不在加工過程中產(chǎn)生塵埃，操作人員要穿著無塵操作服，設(shè)立除塵室清除灰塵；安裝空氣控制過濾裝置，有效調(diào)節(jié)氣流速度；控制加工環(huán)境對于外部環(huán)境的正壓，防止外部空氣的介入。 振動環(huán)境的指標(biāo)的控制主要包含內(nèi)部振動的消除和外部振動的消除，內(nèi)部振 動的消除有提高設(shè)備回轉(zhuǎn)零件的動平衡精度；減少設(shè)備傳動系統(tǒng)的振動；減少液壓系統(tǒng)的干擾；提高系統(tǒng)的抗振性能。 其他環(huán)境條件的指標(biāo)的控制主要是安裝細聲材料；采用消聲器控制噪聲；安裝消除靜電的裝置；設(shè)立放電磁干擾的設(shè)備等 超精密加工中的振動環(huán)境是因為外部環(huán)境不同的振源所引發(fā)的。 振動條件的形成原因主要有 2個 :人為操作活動產(chǎn)生的以及自然界所產(chǎn)生的振動。 在實際生產(chǎn)生活中 ,因為交通的運輸、操作人員行走、動力設(shè)備的使用等 ,都會產(chǎn)生振動。在這些之中，空氣壓縮機在振動時的頻率較低、振動蘊含能量較大 ,在傳播過程中能量的衰減比較緩慢 。 部分實測的外界振動干擾頻率如表 。另外 ,一些設(shè)備儀器哪怕產(chǎn)生的振動能量很微弱，但是由于生產(chǎn)中的儀器擺放布置和操作不當(dāng)使零件或者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的磨損 ,會導(dǎo)致干擾力的增強 ,會對超精密加工的環(huán)境造成較大的影響。 自然界的某些自然活動也會引發(fā)振動 ,最主要的有風(fēng)、海浪潮汐、高低壓氣團交匯等環(huán)境所造成的。這產(chǎn)生的振動有一定的隨機性 ,大體在 ~ Hz,振幅為 ~10nm。在正常生活生產(chǎn)中，有時需要利用振動來完某些運動和工序，如利用超聲波進行診斷和治療疾?。辉诮ㄖr利用振動進行打樁、振動撥樁以及混凝土灌注時的振動 搗固來提高建筑工程的工作進度與效率；在電子信息產(chǎn)業(yè)中的許多電子產(chǎn)品利用諧振器才能有效工作；海洋工程中利用海洋波動進行發(fā)電。 雙重性就意味著振動還有給社會生產(chǎn)生活帶來的不利影響，振動在日常生活生產(chǎn)中很 7 重要的一個影響就是噪聲，振動帶來的噪聲污染在機械數(shù)字化程度不高的工廠和軌道交通運輸中日益嚴重，還有一個很嚴重的現(xiàn)象就是共振，歷史上很多次悲劇就是由于人們還沒有完全的認識共振而釀成了十分慘烈的后果，包括二十世紀四十年代，美國全場 860米的塔科姆大橋在建成短短四個月之后就因為風(fēng)帶來的共振而坍塌，這是人類對于振動的不了解和忽視了振動對日常生產(chǎn)生活的影響，并未對振動可能帶來的危害做出相對應(yīng)的防護措施和解決方法。 環(huán)境振動對超精密加工的影響特別是會對一些對振動敏感的儀器設(shè)備造成較大的干擾和影響。如果環(huán)境振動超過其能允許的范圍數(shù)值時會直接影響到超精密加工設(shè)備儀器的正常使用，還有可能直接導(dǎo)致設(shè)備的無法使用。當(dāng)前國際范圍內(nèi)對于精密加工中的振動有一套公認的標(biāo)準(zhǔn)，包含 VCA、 VCB、 VCC、 VCD和 VCE這5 個等級，來分別表示振動在超精密加工中的不同程度的強度，來更好的制定有效針對的策略加以控制，并能根據(jù)不同振動的特點，在 防治振動的措施中能有效針對所想防治振動的特點，節(jié)省成本。不同的地點，相對應(yīng)常見振動的類型不盡相同，振動的不同性質(zhì)和特點對人和超精密設(shè)備的影響不同，表 ，超精密設(shè)備對于振動的反應(yīng)。振動傳播途徑和相關(guān)隔振理論及隔振措施等問題。日本以及歐美發(fā)達國家成功建立了完整的研究體系，研究了如軌道交通的存在對于地面振動的研究和模型 [6]；使用多元回歸法研究鐵路產(chǎn)生的振動的各種因素；利用有限元法分析屏障隔振的使用作用和影響；利用薄層法和邊界元方法相互 融合研究了空置溝的隔振效果；壓電堆棧式作動器在超精密加工中振動控制的主動系統(tǒng)中能取得有效的效果。 我國在超精密加工的環(huán)境振動條件的研究領(lǐng)域的開始時間比較晚。在處理超精密加工過程中的環(huán)境振動問題時，我國比較常見的處理控制方法時采用空氣彈簧，當(dāng)然除了空氣彈簧還有采用多級被動隔振技術(shù)來增強隔振效果的方法。近些年來，我國在超精密加工領(lǐng)域的振動防治也取得了一系列較為喜人的成果，比如由哈工大精密工程研究所在不斷研究和改進中誕生的 HCM1亞微米超精密車床通過微制造平臺混合隔振系統(tǒng)的設(shè)計 [7]，其中的隔振元件由隔振橡膠層和空氣彈簧組成，主動控制裝置是超磁致伸縮制動器，這套裝置能使在超精密加工時的振動衰減 80%左右；也有研究由超磁致伸縮作動器研發(fā)而成的人工模糊神經(jīng)網(wǎng)控制的超精密機床隔振系統(tǒng) [8]；稀土 鐵系功能材料進行超磁致微