摘要：超精密机械加工的精度可以达到纳米级，主要应用在加工高精度设备的零件。超精密机械加工技术是由美国率先提出的，一开始使用的是单刃金刚石车刀镜面切削铝合金和无氧铜，随着机械加工技术和电气工程及其自动化机技术的有机结合，超精密机械加工的精度得到的进一步的提升。由于超精密机械加工随着社会的发展，势必会成为影响时代发展的核心技术，所以要通过不断的研究，不断的提高超精密机械加工技术的精度，以及稳定性，确保所加工出来的机械零件的精度更高。本文主要探究超精密机械加工技术的主要优势，以及超精密机械加工技术的发展历程，还有提高超精密机械加工技术精度的主要措施。

关键词：超精密机械加工；发展探究；加工技术

引言

超精密机械加工技术的主要优势有，首先，该技术的精准度较高，所加工出来的元件的精度可以达到百纳米级别，所以由超精密机械加工设备加工出来的设备具有较高的精度，进而为我国相关的研究院在开展精密实验的时候，提供硬件支持。其次，超精密机械加工技术的自动化程度高，由于所加工元件的精度已经达到了肉眼无法识别的地步，所以相应的加工设备是完全自动运行的，操作员只需要在加工设备的操作界面设置好工艺参数就可以了，自动化的提升，可以有效的保障整个机械加工过程的质量，所加工出来的机械元件可以满足相应的加工标准。

1主要优势浅析

1.1稳定性好

超精度机械加工技术，主要应用在精密机械元件的加工领域。依托超精度机械加工技术实现对原有机械加工系统的改造，最大的一个好处在于，能够切实提高整个机械加工生产线的稳定性，由于超精度机械加工系统采用的是逻辑控制，每个输出都会有条件，如果该条指令输出的条件不满足，就不会触发相应的输出指令，从而实现对整个流水线的精准控制，整个机械加工工艺会按照提前编译好的程序执行，不会误动作，从而确保了整个系统的稳定性。而且，超精度机械加工技术实际动作的原理，是依靠中央控制芯片在接收到传感器的信号之后，产生相应的输出信号，两个输出信号是相互独立的，不会产生干扰，从而实现了整个控制系统的稳定性[1]。

1.2工作效率高

超精度机械加工技术采用的是顺序逻辑扫描法，也就是说，无论整个超精度机械加工技术内部编译了多少条程序，超精度机械加工技术在实际扫描的过程之中都会从第一条逐条开始扫描，并一直循环下去，实际超精度机械加工技术扫描一条指令的时间在0.02ms左右，所以，整个系统运行的速度非常快，当相应的输出指令满足条件的时候，设备就会按照超精度机械加工技术输出指令执行相应的动作[2]。

1.3自动化程度高

自动化程度高，也是超精度机械加工技术应用在机械加工改造工作中的一个主要优势，由于超精度机械加工技术属于逻辑控制，所有的指令都是根据是否满足所有条件而选择触发的，当相应的加工步骤完毕之后，系统就会触发机械触手或者切割刀，触发下一个相应的机械设备动作，然后在加工完成之后，将加工成型的机械元件导出生产流水线，整个生产过程节省了大量的人力资源，而且有效的提高了整个生产流水线的工作效率，以及实际生产机械产品的质量。

2基础技术浅析

2.1高精度元件

机床的精密程度是决定超精度机械加工质量的重要因素，而在机床之中，轴承以及滑动工作台的质量又决定着整个机床的质量。其中，目前我国主要使用的轴承有两类，一种是静压空气轴承，另外一种是液压轴承，两种轴承的精度都较好，比一般的轴承具有更高的灵敏度，而且轴承的刚度也能够达到每纳米100到1000牛顿力，可以确保加工机械元件期间的稳定性。而滑动工作台目前使用最为广泛的是牵引驱动式工作台，该工作台具有更好的灵活性，以及更短的反应时间。除此以外，在传感器的选择方面，主要使用到的是热偶传感器。当导体两端的两个不同的材料结合成一个电路，当两个点在不同的温度下，回路会产生电动势，这种现象就是热电效应。热电偶就是根据这个原理对温度进行测量的，其中，直接被于检测介质温度的一端称为工作端（也叫做测量端），还有一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示设备或配套仪表相连，热电偶所产生的热电势会在显示设备上显示出来。热电偶本质是能够将能量转换工具，采用热电偶所产生的热电势来检测温度，能够把热能转变为电能，对于热电偶的热电势，需严格注意以下问题：1）工作端的两端部温度函数之差被成为热电势，而热电偶冷端与工作端这两端温度差的函数并不是热电势；2）热电势的大小，当热电偶有均匀的材料时，热电偶的长度和粗细不会影响电热偶的大小，仅和热电偶材料的构成和两端的温差有关。

2.2测量技术

随着科技的进步，超精度测量技术的种类也逐渐增多，其中主要的测量技术有：（1）激光干涉：基于激光干涉原理的測量仪器，其测量精度可以达到10纳米级，从而可以准确的检测出所加工的机械元件的精度，同时还能够控制机床动作的精度；（2）伺服探测：主要通过一个非接触式的探测仪器，对所加工机械元件的表面进行检测，当检测到所加工机械元件表面的精度没有达到工艺要求的时候，机会触发提示信号。（3）电子显微镜：使用电子显微镜测量所加工机械元件的精度，主要利用的是反射电子信号的形式。在实际测量的过程中，电子显微镜的面分辨率为0.2纳米，而垂直分辨率为0.01纳米，可以实现良好的检测功能。

3主要发展方向浅析

将超精密机械加工技术融入到相应的机械加工时，要切实保障超精密机械加工系统的稳定性以及可靠性。通过超精密机械加工设备加工出来的，统一批次的机械元件，各个元件之间的质量误差要控制在0.05%以内。而且在实际使用机械设备的时候，要在缩减人力资源成本的同时，提高机械元件的质量，使机械元件的效率得到切实的保证。

就超精密机械加工的技术层面而言，主要是在以下的几个方面发展：首先，是对整台设备所有执行元件（切割刀、传感器、机械触手）的高度集成，就是在整个设备的内部，将所有的执行元件整合到一个大的网络环境之内，通过有线网络通信技术，将所有的执行元件都连接在一起，并对所有的执行元件的实时数据进行采集工作，该项工作最大的难点就在于对所有执行元件的连接工作，在现实的网络环境以及技术之下，需要优化算法，以及传输方式，才能建立出满足所有执行元件的局域网。

其次，是对机械加工软件系统的设计工作，不同于人工机械加工，超精密机械加工是通过前端超精密机械加工检测设备和后台的超精密机械加工软件协同作用得出的结果，软件只会根据设计者编写出来的程序去执行指令，不会自主化运行，所以，需要相应的产品设计者充分考慮，整合影响机械加工质量以及精度的所有因素，再汇总，进行软件程序的编写，这样做，能够在实际的使用过程之中，缩减人力资源成本的同时，提高所有加工得到的机械元件的质量，使机械加工设备的效率得到切实的保证。

最后，在实际安装机械加工设备的过程之中，最为主要的工作内容就是将所设计好的机械加工控制系统和机械设备进行对接。一些智能化机械设备的零件，由于厂家的原因，会存在有一定的差异，所以在编写程序的过程之中，要考虑到兼容性的问题，使所编写的软件程序和所有的智能机械器械都能形成高度的契合。从而能够切实提高整台超精密机械加工设备的质量，不会因为设备不兼容而影响到超精密机械加工技术的效率和准确度。

结束语

超精密机械加工技术的研究，对于推动我国机械加工行业发展有着至关重要的作用，通过超精密机械加工的应用，可以大幅的提升机械加工的稳定性和准确度。在实际发展超精密机械加工技术的时候，首先要从硬件入手，通过不断的探索和研究，找到可以替代原有切割材料的物质，从而进一步提升机械加工的精度。其次，要从软件以及设备的管理系统入手，对设备的自动化控制系统进行优化，增加位置传感器，以及加工设备机械关节的数量，从而进一步提高加工设备的灵敏度。最后，要从操作工人的作业能力入手，建立完善的技能培训体制，不断提高每一位操作工人的技能水平。

参考文献

[1]于霖，赵继亮，荀飞. 超精密机械加工技术及其发展趋势[J]. 中国设备工程，2017（19）.

[2] 徐昌语，刘勇，张建明，等. 直线电机在超精密加工技术中的应用和发展[J]. 航空精密制造技术，2009，45（4）：13-16..

[3]杨天博. 铁芯式直线电机定位力扰动的模型辨识与补偿方法[D]. 哈尔滨工业大学，2014.

[4]张彦龙，赵飞，张驰，et al. 基于位置域频率和相位辨识的永磁直线电机推力波动抑制技术研究？ [J]. 组合机床与自动化加工技术，2016（3）.

作者简介：王军（1981—），男，汉族，四川宜宾人，大学本科，工程师，主要从事加工技术工作。

（作者单位：四川省宜宾普什驱动有限责任公司）