精密加工工艺是指加工精度和表面光洁程度高于各相应加工方法精加工的各种加工工艺。精密加工工艺包括精密切削加工(如金刚镗、精密车削、宽刃精刨等)和高光洁高精度磨削。精密加工的加工精度一般在10~0.1μm,公差等级在IT5以上,表面粗糙度Ra在0.1μm以下。
超精密加工是处于发展中的跨学科综合技术。20 世纪 50 年代至 80 年代为技术开创期。20 世纪 50 年代末,出于航天、国防等技术发展的需要,美国率先发展了超精密加工技术,开发了金刚石刀具超精密切削——单点金刚石切削(Single point diamond turning,SPDT)技术,又称为“微英寸技术”,用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件等。
超精密切削加工
主要有超精密车削、镜面磨削和研磨等。在超精密车床上用经过精细研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削,切削厚度仅1微米左右,常用于加工有色金属材料的球面、非球面和平面的反射镜等高精度、表面高度光洁的零件。例如加工核聚变装置用的直径为800毫米的非球面反射镜,精度可达0.1微米,表面粗糙度为Rz0.05微米。
这些方法的特点是对表面层物质去除或添加的量可以作极细微的控制。但是要获得超精密的加工精度,仍有赖于精密的加工设备和的控制系统,并采用超精密掩膜作中介物。例如超大规模集成电路的制版就是采用电子束对掩膜上的光致抗蚀剂(见光刻)进行曝射,使光致抗蚀剂的原子在电子撞击下直接聚合(或分解),再用显影剂把聚合过的或未聚合过的部分溶解掉,制成掩膜。电子束曝射制版需要采用工作台定位精度高达±0.01微米的超精密加工设备。