海灣戰(zhàn)爭(zhēng)充分展示了高技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用。這些高技術(shù)武器是以*制造技術(shù)為基礎(chǔ)的，而超精密加工則是*制造技術(shù)的重要組成部分。因?yàn)閭刹煨l(wèi)星、超視距攻擊、制導(dǎo)、夜戰(zhàn)、電子戰(zhàn)等高技術(shù)武器都是依靠超精密加工技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的。美國(guó)早在60年代就開(kāi)始進(jìn)行超精密加工技術(shù)的研究，投入了大量的人力、物力，取得了很大成績(jī)。我國(guó)發(fā)展超精密加工則應(yīng)根據(jù)我國(guó)國(guó)情，采取相應(yīng)措施，依靠現(xiàn)代科技，發(fā)展給我們帶來(lái)的有利時(shí)機(jī)，爭(zhēng)取在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，掌握制造上述*武器裝備所需的超精密加工技術(shù)，制造出相應(yīng)的高技術(shù)武器，為國(guó)防現(xiàn)代化作出努力。1研究超精密加工技術(shù)的方向與目標(biāo)根據(jù)國(guó)情，我國(guó)發(fā)展超精密加工工技術(shù)，可以從以下幾方面進(jìn)行研究：
①提高超精密加工的精度；②根據(jù)新產(chǎn)品及新型號(hào)的需求牽引：
③超精密加工技術(shù)實(shí)用化和廉價(jià)化。
以上三個(gè)方面應(yīng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，在某個(gè)時(shí)期可偏重某一方面。剛開(kāi)始起步時(shí)，應(yīng)以提高精度為主。但是一定要避免盲目追求精度。我們不必像國(guó)外那樣，一提提高精度就要達(dá)到納米級(jí)，說(shuō)粗糙度就要達(dá)到十分之幾埃。
這樣的標(biāo)準(zhǔn)（或水平）就學(xué)術(shù)研究而言是有進(jìn)步意義的，但以我國(guó)現(xiàn)狀、投資強(qiáng)度、人力物力情況而言，目前很難達(dá)到。所以要有所為而又有所不為，才能在zui急需的方面趕上國(guó)外。如國(guó)外研究超精密切削加工技術(shù)中利用金剛石薄切削技術(shù)能得到1nm的切屑厚度，金剛石刀具刃口半徑達(dá)到了3—4nm；而就我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)，金剛石刀具刃口的半徑還很少能達(dá)到50nm，但這些對(duì)武器系統(tǒng)中絕大多數(shù)精密零件的制造已經(jīng)足夠，因而沒(méi)有必要再去研究如何得到更薄的切削厚度了。
納米技術(shù)是一項(xiàng)熱門技術(shù)，國(guó)內(nèi)一些學(xué)者都在積極探索。納米衛(wèi)星、納米陀螺以及納米醫(yī)療技術(shù)等無(wú)疑具有誘人的前景。但納米技術(shù)是制造技術(shù)中的技術(shù)，即使在發(fā)達(dá)國(guó)家也是將來(lái)的事，我們當(dāng)務(wù)之急是迅速發(fā)展能制造出與國(guó)外相應(yīng)的*武器的實(shí)用技術(shù)?，F(xiàn)在我們迫切需要解決的不是納米衛(wèi)星，而是高精度控制與遙感衛(wèi)星，不是納米陀螺，而是激光陀螺、光纖陀螺或撓性陀螺之類所需的制造技術(shù)。
根據(jù)新產(chǎn)品及新型號(hào)的需求牽引來(lái)研究超精密加工，更容易達(dá)到實(shí)用化，這對(duì)提高高技術(shù)產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、水平都有很大好處。這種預(yù)先研究的項(xiàng)目一定要看準(zhǔn)方向，投入的人力、物力、財(cái)力應(yīng)該有一定強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)超精密加工實(shí)用化和商品化是使科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，提高現(xiàn)有產(chǎn)品性能、質(zhì)量與效率的重要措施。經(jīng)過(guò)“七五”及“八五”的努力，我國(guó)目前已有一定的基礎(chǔ)，因此，應(yīng)該大力開(kāi)展，以便超精密加工技術(shù)在我國(guó)更快地轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，成為制造*武器的實(shí)用技術(shù)。
今后十年，應(yīng)著重開(kāi)展超精密加工技術(shù)實(shí)用化、商品化的研究，適當(dāng)重視提高精度的研究。從提高精度角度看，應(yīng)達(dá)到80年代末期水平，滿足我國(guó)高技術(shù)領(lǐng)域的需要。從實(shí)用化與商品化角度來(lái)看，達(dá)到80年代中期的水平就不容易，一定要在人力、物力、投資強(qiáng)度及政策方面都予以保證。
2重視超精密磨削及研磨技術(shù)的研究 目前國(guó)內(nèi)對(duì)超精密切削加工的有關(guān)技術(shù)研究較多，這對(duì)提高超精密加工技術(shù)的水平無(wú)疑是很有用的。但超精加工的范圍很廣，除了車削以外，超精密磨削、研磨、拋光均有其廣泛的應(yīng)用前景，應(yīng)該把超精密切削加工中的技術(shù)應(yīng)用到超精密磨削與研磨中來(lái)，發(fā)展超精密磨削與研磨技術(shù)，并將其應(yīng)用到黑色金屬、半導(dǎo)體材料si、inp、hgcdte、gaas以及新型陶瓷材料等各種材料上。這對(duì)提高我國(guó)光電及微電子工業(yè)水平都有重要的意義。
3超精密元部件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和商品化 超精密元部件的主軸、導(dǎo)軌、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及相應(yīng)的檢測(cè)、隔振元件等都是超精密加工的基礎(chǔ)元部件。這些元件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、商品化對(duì)超精密加工的廣泛應(yīng)用有很大的作用。國(guó)外，特別是美國(guó)、日本發(fā)展迅速的原因之一，就是其超精密元部件作為系列化的商品，可在市場(chǎng)上買到。所以應(yīng)該重視和發(fā)展超精密元部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與商品化。
4發(fā)展模塊化超精密加工設(shè)備4．1模塊超精密加工設(shè)備 現(xiàn)有的超精密加工設(shè)備有兩種類型：一種是通用性很強(qiáng)的機(jī)床，如美國(guó)moore公司的m—18agcnc超精密車床、pneumo—precisln超精密車床。這類機(jī)床可加工各種不同的零件，如非球面透鏡、各種形狀的鋁、銅零件、激光反射鏡、印刷照相凹板、磁盤基片、配油盤等，這類機(jī)床功能齊全，精度高，但價(jià)格昂貴，每臺(tái)約100—160萬(wàn)美元。另一類是超精密加工機(jī)床，如磁盤車床、多面體超精密銑床等。這種機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格也相對(duì)便宜，每臺(tái)約20一40萬(wàn)美元，對(duì)于高技術(shù)工業(yè)的精密零件來(lái)說(shuō)，不可能在一種機(jī)床上加工上述所有的零件，但是如果每種零件使用一臺(tái)機(jī)床，勢(shì)必造成生產(chǎn)成本高，不能快速響應(yīng)用戶變化的要求。鑒于此，筆者認(rèn)為應(yīng)發(fā)展一種廉價(jià)、可靠的模塊化超精密組件，根據(jù)用戶需要組成所需的超精密加工與檢測(cè)設(shè)備，或改裝精化現(xiàn)有的一般精密機(jī)床，使之滿足高技術(shù)領(lǐng)域精密元件的加工需要。根據(jù)模塊組合的基本構(gòu)想，上述精密元件可采用不同模塊組成的機(jī)床加工。關(guān)鍵模塊元件有以下一些：
基準(zhǔn)元件一一軸承、導(dǎo)軌、微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)；
檢測(cè)元件一一長(zhǎng)光柵、激光測(cè)量、電容和電感傳感器；
控制系統(tǒng)——pc、cnc和mc系統(tǒng)：
防振元件一一空氣隔振墊。
其中檢測(cè)元件和控制系統(tǒng)都己標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可以外購(gòu)或外購(gòu)改
制。
4．2模塊化結(jié)構(gòu)（1）中速高精度空氣軸承一一模塊a轉(zhuǎn)速為3000rpm，回轉(zhuǎn)精度為o．05—0．1μm，驅(qū)動(dòng)為渦流馬達(dá)或空氣軸承馬達(dá)。
（2）低速高精度液承一一模塊b轉(zhuǎn)速為0—150rpm，回轉(zhuǎn)精度為0．02—0．05μm，驅(qū)動(dòng)為無(wú)刷力矩馬達(dá)。
（3）高速空氣軸承一一模塊c轉(zhuǎn)速為30000rpm、60000rpm、100000rpm，回轉(zhuǎn)精度為0．5—lμm，驅(qū)動(dòng)為高頻馬達(dá)或渦輪。
（4）“口”型靜壓導(dǎo)軌一一模塊d直線度為o．05—0．21μm／200mm，驅(qū)動(dòng)為力矩馬達(dá)摩擦驅(qū)動(dòng)、氣壓油缸驅(qū)動(dòng)與靜壓絲杠驅(qū)動(dòng)。
（5）燕尾型靜壓導(dǎo)軌一一模塊e直線度為o．1—0．2μm／200mm，驅(qū)動(dòng)為力矩馬達(dá)摩擦驅(qū)動(dòng)、氣壓油缸驅(qū)動(dòng)與靜壓絲杠驅(qū)動(dòng)。
（6）分辨率為o．01—0．0021μm微量進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一一模塊f驅(qū)動(dòng)為無(wú)刷力矩馬達(dá)摩撩驅(qū)動(dòng)，電致伸縮驅(qū)動(dòng)。
（7）一般進(jìn)給驅(qū)動(dòng)一一模塊g氣壓油缸驅(qū)動(dòng)。
（8）花崗石底座一一模塊h
（9）空氣隔振墊一一模塊i
利用上述模塊，再根據(jù)不同加工對(duì)象的要求，臨時(shí)設(shè)計(jì)一些特殊的構(gòu)件，即可組成所需要的超精密加工設(shè)備或檢測(cè)設(shè)備，也可用上述模塊改造精化一般精密機(jī)床。
5充分發(fā)揮超精密加工技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的作用 近十幾年來(lái)，超精密加工技術(shù)已將加工精度提高了1—2個(gè)數(shù)量級(jí)，能使產(chǎn)品性能向升級(jí)，極大地提高了產(chǎn)品的可靠性，是生產(chǎn)現(xiàn)代化武器裝備和高技術(shù)產(chǎn)品*的關(guān)鍵技術(shù)，也是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)和武器發(fā)展水平的重要標(biāo)志。各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家視超精密加工技術(shù)為生命線而競(jìng)相發(fā)展。美國(guó)勞倫斯·利夫摩爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，在60年代開(kāi)發(fā)起精密加工技術(shù)時(shí)，很重視超精密加工基礎(chǔ)工藝和設(shè)備的研究。美國(guó)的許多重大*項(xiàng)目中的關(guān)鍵元部件，如慣性器件、核聚變反射鏡、哈勃望遠(yuǎn)鏡等都出自該實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室的建立對(duì)美國(guó)乃至*超精密加工技術(shù)的發(fā)展都起到了重要的推動(dòng)作用，英國(guó)的cupe實(shí)驗(yàn)室研究出的大型x射線望遠(yuǎn)鏡，成為英國(guó)超精密加工中心，為英國(guó)的*產(chǎn)品作出了突出貢獻(xiàn)。荷蘭的philips實(shí)驗(yàn)室，其超精密加工技術(shù)提高了荷蘭的地位。70年代末期，日本許多公司都相繼建立了一系列實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展各自產(chǎn)品的超精密加工技術(shù)。實(shí)驗(yàn)室是將研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁，也是超精密加工這樣的基
礎(chǔ)研究*的條件。國(guó)外的發(fā)展證明了這一點(diǎn)，凡是重大工程成果的關(guān)鍵超精密加工技術(shù)，幾乎都是在實(shí)驗(yàn)室里突破的。我國(guó)由于超精密加工水平低，使國(guó)防工業(yè)的水平與高技術(shù)產(chǎn)品受到限制，比如目前新一代陀螺儀還不能問(wèn)世，新的能源及原動(dòng)機(jī)不能發(fā)展，不得不采用國(guó)外早己換代的產(chǎn)品，精度低，能耗高。
因此，必須充分發(fā)揮現(xiàn)有重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的作用，在配套投資及運(yùn)行經(jīng)費(fèi)等方面予以落實(shí)，建立新的適合于技術(shù)發(fā)展和調(diào)動(dòng)科研人員積極性的運(yùn)行機(jī)制。實(shí)驗(yàn)室不僅要進(jìn)行基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究，還要根據(jù)國(guó)防工業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)需求提供一定的技術(shù)裝備。
6開(kāi)展超精密加工與其它技術(shù)結(jié)合的研究6．1計(jì)算機(jī)補(bǔ)償技術(shù)超精密機(jī)床的精度主要是依靠機(jī)床的基準(zhǔn)元部件的精度達(dá)到的，而繼續(xù)提高機(jī)床部件的精度己十分困難，而且在一些加工中發(fā)生的誤差很難消除。利用計(jì)算機(jī)修正其誤差，可進(jìn)一步提高加工精度，這是超精密加工發(fā)展的一個(gè)方向。在超精密機(jī)床上采用計(jì)算機(jī)控制是較為普遍的控制方法，但是利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)其精度控制的實(shí)例很少。在一般精密加工中，用自適應(yīng)控制補(bǔ)償加工誤差是可行的，但在超精密加工領(lǐng)域內(nèi)（it-1一it-2）則難度很大，必須解決許多復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。
用一般閉環(huán)反饋控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)超精密加工也有難度。因?yàn)樵诩庸は到y(tǒng)中，要直接測(cè)量進(jìn)入系統(tǒng)的外擾量。根據(jù)這些外擾量，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，在極短的時(shí)間內(nèi)，預(yù)測(cè)隨機(jī)進(jìn)入的外擾量，使刀具位置提前進(jìn)行控制。如在正圓度的控制中，由于時(shí)間的滯后，采用這種預(yù)報(bào)控制的方式是十分必要的。在超精密加工中，這種前饋控制方式將被廣泛開(kāi)發(fā)．此外，機(jī)床的系統(tǒng)誤差可預(yù)先存在計(jì)算機(jī)中，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作相應(yīng)補(bǔ)償。為此，必須采用運(yùn)算速度快的計(jì)算機(jī)和響應(yīng)頻率高、精度高、可靠性好的測(cè)量元件及高精度、高分辨率、高響應(yīng)頻率的微量位移機(jī)構(gòu)。
應(yīng)用dds（動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)）方法提高機(jī)床精度是一種有益的嘗試，但
在超精密加工領(lǐng)域內(nèi)，還要開(kāi)展許多必要的研究。從目前來(lái)看，導(dǎo)軌的補(bǔ)償已實(shí)用化，但只有權(quán)個(gè)別的機(jī)床在應(yīng)用，主軸回轉(zhuǎn)精度在測(cè)量上用計(jì)算機(jī)補(bǔ)償也己實(shí)用化。轉(zhuǎn)速高的主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)用化是很困難的，存在檢測(cè)元件響應(yīng)頻率與計(jì)算機(jī)速度的問(wèn)題。而用現(xiàn)有制造水平已制造出0．05μm回轉(zhuǎn)精度的主軸。用了補(bǔ)償法反而可靠性、實(shí)用性會(huì)大大下降，所以采用這種計(jì)算機(jī)補(bǔ)償方案應(yīng)慎重。
6．2加工檢測(cè)一體化 在超精密加工中，零件精度很高，機(jī)床的精度比一般測(cè)量?jī)x器和測(cè)量機(jī)的精度還高。若將加工機(jī)床與儀器的功能結(jié)合起來(lái)，在刀具的位置上換成相應(yīng)的傳感器，即可實(shí)現(xiàn)加工零件的測(cè)量。當(dāng)然，加工狀態(tài)與檢測(cè)狀態(tài)是不同的，必須考慮裝夾變形等因素。這樣機(jī)床既可作加工用，又可作測(cè)量用，擴(kuò)大了超精密機(jī)床的應(yīng)用范圍，也解決了零件測(cè)量的難題。