影响精密加工和超精密加工的因素
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影响 响精 精密 密加 加工 工和 和超 超精 精密 密加 加工 工的 的因 因素 素 影响精密加工和超精密加工的因素很多，主要有加工机理、被加工材料、加工设备及其基础元部件、加工东西、检测与误差抵偿、工作环境、工艺过程设计、夹具设计、人的技艺等。
1加工机理
(l)新工艺新体例。近年来，新工艺新加工体例不竭呈现，应充分注意寻求新的加工手段。在传统加工体例中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带研抛和磨料加工等已占有重要地位；在非传统加工中，呈现了电子束、离子束、激光束等高能束加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花加工、电化学加工等多种体例；特别是复合加工，如电解研磨、超声珩磨等，都是在加工机理上有所立异的，新的加工机理呈现，标记着一种技术突破，往往是新技术的生长点。
(2)加工、措置的新概念。在加工机理上的突破表示在明确提出了去除加工、结合加工和变形加工，特别是以快速成形制造为代表的"聚积"加工的呈现，在加工技术的思路上具有里程碑意义。
(3)极薄加东西有无限生命力。越精密加工的目标和追求就是要寻求和探讨加工极限，目前的极薄切削水平是纳米级，随着科学技术的成长，这个极限将逐步前移，值得研究的问题还很多。
(4)进化加工原则值得提倡。利用精度低于工件精度要求的机床设备，借助工艺手段、特殊东西、计算机技术、传感器技术等，直接或间接加工出所需工件，这种进化加工原则将影响精密加工和超精密加工的全局。
从上述几点可以看出，加工机理研究是精密加工和超精密加工的理论基础和新技术产生的源泉。加工机理是加工体例的素质，是加工体例成败、成长的关键。
2被加工材料
精密加工和超精密加工应该用相应的精密加工和超精密加工用的材料，才能包管加工质量，用一般加工用的材料或不合要求的材料进行精密加工和超精密加工是不克不及达到预期效果的。
用于精密加工和超精密加工的材料，在化学成分、物理力学性能、加工工艺性能上均有严格要求；应该质地均匀，成分准确，性能稳定、一致，无外部和内部微观缺陷。其化学成分的误差应在10-2～10-3数量级，且应控制其杂质含量或不含杂质；其物理力学性能，如抗拉强度、硬度、伸长率、弹性模量、热导率、膨胀系数等，应达10-5～10-6数量级。冶炼、铸造、轧辗、热措置等工艺过程均应严格控制，温度、熔渣过滤、晶粒年夜小、均匀性及标的目的性等对材料在物理、化学、力学、加工等性能方面均有很年夜影响。
例如，高密度硬磁盘的片基是用专门的铝合金材料，在冶炼过程中，采取特殊的熔渣过滤装置，避免概况生成氧化层；在轧制时，采取两个标的目的交替滚轧，以避免晶粒产生纤维状态，影响物理力学性能的均匀性，使磁盘最终在磁记录性能上受到影响。
3加工设备及其元部件
精密加工和超精密加工所用的加工设备规模很广，如各类精密机床、越精密机床、激光加工机、精密电火花加工机床、离子束加工机，以及镀膜、涂敷等加工设备。对切削加工设备来说，代表性的机床有超精密车床，用来加工各类轴类、盘套类和带曲面的零件等；超精密铣床配有精密回转工作台，用于加工平面和多面体零件；研磨机和抛光机仍然是重要的精密加工设备，用于加工外圆、孔、平面等，按加工需求有精密类型的。
归纳起来，精密加工和超精密加工用的加工设备应有以下一些要求：
(1)高精度。包含高的静精度和动精度，主要的性能指标有几何精度、运动精度(定位精度、重复定位精度)和辩白力等，如主轴回转精度、导轨运动精度、分度精度等。当前，超精密车床的主轴回转精度年夜多在0.02～0.03μm，导轨直线度为0.025/1000000，定位精度为0.013μm，重复定位精度为0.006μm，进给辩白力为0.003μm，分度精度为0.5″。现代的精密机床和超精密机床年夜多采取液体静压轴承或空气静压轴承的主轴和导轨，精密滚珠丝杠传动，配有微开工作台、误差抵偿装置，实现微位移。对高速回转的零件、部件都应进行动平衡。
(2)高刚度。包含静刚度和动刚度，除零、部件自己的刚度外，还应注意接触刚度，同时应考虑由工件、机床、刀具、夹具所组成的工艺系统刚度。精密机床和超精密机床虽然切削力不年夜，但机床受力变形将会造成精度上的很年夜影响。
(3)高稳定性和连结性。设备在经过运输、仓储、安装调试后，在规定的工作环境下，使用过程中应能长时间连结精度、抗干扰、稳定地工作。因此，加工设备应有良好的耐磨性、抗振性、热稳定性。
(4)高自动化。为了包管加工质量，减少人为因素影响，现代精密机床和超精密机床多配置精密数控系统以实现自动控制，或采取计算机控制来实现适应控制、优化等以包管零件生产加工要求。
精密加工和超精密加工设备与其基础元、部件关系密切，一方面，只有优良的基础元、部件才能有优良的加工设备，因此世界列国均十分重视基础元、部件的开发和研究，以便不竭提高精密加工和超精密加工设备的水平，扩展其应用规模；另一方面，优良系列的基础元部件可以快速响应市场需求，缩短精密加工和超精密加工设备的开发周期。当前，基础元、部件的成长十分迅速，主要有主轴及其轴承、导轨及其滚动组合体(滚动直线导轨)、滚珠丝杠、光栅、激光检测装置、微位移装置、分度转台等，并且已经呈现主轴单位、进给单位等部件形式。主轴单位包含了主轴、轴承、电念头及主轴箱，形成一个自力体，甚至主轴与电念头轴成为一体，电念头为变频电念头，可进行无级调速，取代了整个主轴部件；进给单位是将导轨、滚珠丝杠、伺服电念头、位置检测等合在一起，成为自力体；新近，又呈现了直线电念头进给伺服单位，简称直线单位，将直线电念头、滚动导轨、光栅检测装置等合在一起，形成一个自力体，直接获得直线运动，免去了由转动换为直线运动的环节，不但结构简单，又提高了精度，可广泛用于各类机床、加工中心上。
4加工东西
加工东西主要是指刀具、磨具及刃磨、修整装置。
对超精密切削，首先是超硬刀具问题，目前的超硬刀具材料主要有金刚石、立方氮化硼、陶瓷等，用得比较广泛的是人造金刚石，即聚晶金刚石。最好的材料是天然金刚石，但价格昂贵。金刚石刀具有切削刃形面和几何角度设计、晶体定向、晶面选择、刃磨、切削时对刀等问题，其中如刃磨应在专门的研磨机上进行，要有崇高崇高的技艺，刃口钝圆半径是一个关键参数，若极薄切削厚度欲达10nm，则刃口钝圆半径应为2nm；切削时精确便利地对刀将直接影响加工精度、概况粗糙度和加工效率，至今是一个难题。
对超精密磨削，当前主要的磨具是金刚石、立方氯化棚等微粉砂轮，这种砂轮有磨料粒度选择、粘接剂选择、修整体例等问题，通常金刚石微粉砂轮多采取粒度为W20～W0.5的金刚石微粉，采取树脂、铜、纤维铸铁等粘结剂，以铜为粘结剂居多。金刚石砂轮的修整分为整形和修锐两个阶段，前者是修出几何形状，后者是修出尖锐刃口，实际上是突出金刚石颗粒。由于金刚石微粉砂轮易梗塞，在使用中应采取在线修整。经常使用的修整体例有电解法、电火花法、磨削法和软弹性法等。
对超精密研磨和抛光，可采取铸铁、锡、聚酯、呢毡等材料作研具或抛光器，采取金刚石、立方氯化硼、锆刚玉、铬刚玉、氧化铝、碳化硅等磨料，进行非接触研磨抛光、软质粒子研磨抛光、液中研磨抛光等，获得高精度和低概况粗糙度。
刀具、磨具材料的选择是一个关键，刀具磨具的成长史基本上可用刀具磨具材料的成长来代表，从碳钢、合金钢(高速钢)、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼到金刚石，以及采取多元共渗、镀膜、沉积等技术、提高了耐用度，超硬材料的呈现给精密加工和超精密加工的成长提供了条件。目前，由于金刚石是由碳原子组成，与铁碳组成的黑色金属有较年夜的亲和力，故不宜切削黑色金属，多用于切削有色金属，现正在研究利用呵护气氛、低温等办法来切削黑色金属，或用立方氮化硼、陶瓷等材料。
5检测与误差抵偿
精密和越精密加工必须具备相应的检测技术和手段，不但要检测零件的精度和概况粗糙度，并且要检测加工设备及基础元、部件的精度。
高精度的尺寸、几何形状及位置尺寸等可采取辩白力为0.l～0.01μm的电子测微计、辩白力为0.01～0.001μm的电感测微仪、电容测微仪，以及自准直仪、双频激光干与仪、圆度仪等来检测。
轴系回转精度低速时静态检测可用电感测微仪、电容测微仪与基准球来丈量；高速动态检测可用电容测微仪和同步示波器按丈量定点峰值转变的体例来丈量。
导轨直线度可采取电子水平仪、自准直仪和激光干与仪等角度丈量的体例来检测，也可用基准平尺与电子测微计分手平尺误差的体例来检测。
概况形貌和概况粗糙度的检测分为接触式和非接触式两类。接触式丈量多用触针式的概况轮廓仪或概况形貌仪来检测，所用传感器多为电感式、压电晶体式等，接触式丈量最年夜的缺点是检测时会划伤被测概况；非接触丈量可用气动法、光纤法、电容法、超声微波法、隧道显微镜法、激光光斑法等。
概况层的应力状态、变质层深度、微裂纹等缺陷可用X光衍射法、激光干与法等来进行丈量。
精密检测和自动化检测是检测技术的两个重要方面，精密检测寻求检测精度的极限，自动化检测寻求非接触在线丈量和误差分手、抵偿技术。误差分手技术是用多个传感器在多处多个方位上同时进行检测，利用计算机硬软件进行措置，分手各类误差成分并阐发造成误差的原因，为误差抵偿创作发现条件。可见，误差分手与误差抵偿关系密切，可以说，误差分手是误差抵偿的先决条件，也可说误差分手是误差检测的重要组成部分。误差抵偿又可分为静态误差抵偿和动态误差抵偿两类。静态误差抵偿是事先测出误差值，按需要的误差抵偿值设计制造出抵偿装置，用硬件(如校正尺等)或计算机软件建模，在加工时进行误差抵偿。动态误差抵偿是在在线检测的基础上，通过计算机建模和反馈控制系统进行实时抵偿，因此，需要建立一个闭环自适应误差抵偿系统。
误差预防、误差抵偿、误差预报是精密加工和超精密加工中提高加工精度的重要有效举措。误差预防是通过提高工艺系统精度、包管工作环境的条件等来减少误差源、减少误差的影响，具有治赋性；误差抵偿是通过修正来抵消或消除误差，具有治标性；而误差预报是按照误差呈现的成长趋势，得出预测值，进行相应的解救办法，并可真正做到无滞后的实时抵偿，具有主动性。
6工作环境
精密加工和超精密加工的工作环境对加工质量的影响很年夜，因此，工作环境是包管加工质量的需要条件。工作环境主要有温度、湿度、净化和防振等方面的要求。
(l)恒温。环境温度可按照加工要求控制在20℃±(1～0.02)℃，甚至达到(20±0.0005)℃。达到恒温的体例可采取专门恒温室(间)的整体恒温和恒温罩的局部恒温。整体恒温可采取年夜恒温室、中恒温室、小恒室、地下恒温室等多层套间结构，逐渐获得控制精度越来越高的室温；同时采取地板恒温体例使温度散布均匀。
由于季节的温差，为了节省能源，标准室温在夏季可定为23℃、冬季可定为17℃，事实证明，这样的规定是可行的。
(2)恒湿。在恒温室内，一般湿度连结在55%～60%，以避免机器的锈蚀，石材吸水膨胀，以及会影响一些仪器如激光干与仪的零点漂移等。
(3)净化。在超精密加工时，空气中的尘埃可能会划伤被加工概况，有时尘埃的年夜小可能比磨料的颗粒还要年夜，从而会破坏加工概况，使磨料加工不克不及达到预期效果，因此要进行空气的洁净措置。
进行空气净化的主要体例是滤清，进行净化的房间称净化室或超净室。净化可分为整体净化和局部净化，局部净化如净化工作台、净化腔等，其体例是在净化区内通入正压洁净空气，可避免外界空气进入，以连结净化效果，且比较经济。由于人是要进入净化室工作的，工作人员的衣物、头发、皮肤城市带入尘埃，因此，在进入净化室前应改换专门的衣服，甚至是特制的无尘服，进行风淋后，再进室工作，以控制人员活动时产生尘埃的影响，连结洁净度。
由于直径年夜于0.5μm的尘埃对超精密加工的概况质量影响最年夜，故通经常使用每立方英尺体积中直径年夜于0.5μm的尘埃数来暗示空气净化品级，一般净化要求在100级～10000级。
(4)防振。在精密加工和超精密加工时，振动对加工质量的影响比较年夜，其振源来自两方面，一是机床等加工设备产生的振动，如由回转零件的不服衡，零件或部件刚度不足等；二是来自加工设备外部，由地基传入的振动，如邻近机床工作时产生的振动，这就需要将加工设备安设在带防振沟和隔振器的防振地基上，同时可使用空气弹簧(垫)来隔离低频振动，灵活便利，效果良好。
精密加工和超精密加工有时还需要一些特殊工作环境，如防磁、防静电、防电子辐射、防声波、防X射线、防原子辐射等，可按照需求进行整体环境或局部环境的措置。
7工艺过程设计
工艺过程设计对加工质量、生产率、本钱往往具有关键性的全局影响，在精密加工和超精密加工中更是如此，除应该遵循一般加工的原则和规律外，还应考虑以下问题。
(l)循序渐近、严格要求。进行精密加工和超精密加工的工件，一定要有良好的粗、半精、精顺序加工基础。原材料，各工序加工质量应严格要求，工件在搬运存储中不得碰伤、工作地环境应清洁整齐、有条不紊。
(2)正确选择定位基准，控制定位基准加工质量。往往采取加工面自己为定位基准，以包管加工余量的均匀；采取互为基准原则包管有位置精度要求的概况；要包管定位基准的加工质量及洁净，在每道工序加工前，要注意定位基准是否受损和洁净，在粗精工序转换时，应放置修磨定位基准工序。
(3)要注意工件的夹紧变形和加工中变形。在超精密加工时，由于是微量去除，可能产生安装变形年夜于加工余量的情况，最好能做到无变形装夹。对一些加工中易变形的零件，薄片状零件可用真空吸盘吸附；不规则形状的零件可采取液态橡胶、沥青、工业用腊。电流变体(一种糊状液体，当通电流时即可固化，断电后恢复液态)等物质将工件粘接(溶接)于夹具上进行加工；固然也可以采取过定位结构来提高工件自己的刚度。
(4)注意热措置工序的放置。精密加工和超精密加工中的内应力变形对零件加工精度有严重影响，并且一直是一个难题，因此在加工时要在粗、半精、精加工阶段转换时放置人工时效甚至自然时效来消除内应力，在关键工序前也要放置相应地热措置工序。
8夹具设计
夹具是组成机械加工工艺系统的重要组成部分，其设计是否合理、制造质量是否能包管对工件的加工影响很年夜。夹具与刀具(磨具)、辅具、检具等组成了工艺装备。
在精密加工和超精密加工中，可选用精密通用夹具，如转台、卡盘等，但大都情况要设计精密专用夹具，并往往成为零件加工的关键，因此，在设计制造时应注意以下几点。
(l)要按精密夹具设计的要求进行设计、制造。夹具的定位元件应有高精度，并耐磨损，夹具与机床的装夹部分也应有高的定位精度。整个夹具应有高刚度和精度连结性。
(2)要注意工件的夹紧变形。夹紧力应足够，但不得使工件产生变形，特别是对那些刚度比较差的零件，可采取一些特殊夹紧体例或夹紧装置结构。如采取多辅助支承结构，手工夹紧时用定转矩扳手，采取过定位结构等。可利用有限元阐发进行一些需要的核算。
(3)夹具上的定位基准面"就地加工"。为了包管夹具的质量，可在夹具每次装夹在机床上后，利用机床进行"就地加工"以保工件的高精度装夹。这时，在夹具要加工的概况应留出足够屡次加工的余量。例如，超精密车削磁盘盘片概况时，利用真空吸盘进行装夹，真空吸盘每次装夹在机床主轴上后，对其定位面进行一次超精密车削，从而包管了真空吸盘定位面自己的平面度及其与机床主轴轴线的垂直度，这不但包管了盘片吸附的紧密性和所需的夹紧力，同时又避免了在夹紧时由于真空吸盘定位面的不服而造成盘片的变形，包管了盘片的平面度及厚度的均匀性。另外，也使盘片在加工时加工余量均匀，减少了误差复映。
9人的技艺
当前，精密加工和超精密加工的加工质量和水平在一定水平上靠技术人员和操作工人的技艺来包管。加工设备的精度、检测仪器的精度、技术人员和操作工人的经验和技艺水平三者决定了工件的加工精度。因此，人的技术水平，知识面、经验和操作熟练水平，往往是影响精密加工和越精密加工质量和效率的重要因素。这里应特别强调操作者，他不但要有崇高崇高的技艺，并且要有宽广的知识面，晓得机械、电子、物理、化学、计算机技术，才能胜任这一工作。例如，
金刚石刀具的刃磨、精密静压轴承的制造中，精密研磨是关键技术，与人的技艺关系密切。
除上述的影响因素外，尚有市场需求及决策、组织管理及体制、标准化和规格化、资料和开发东西等问题，均归于"其他"因素内。