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。

特点

精密切削加工是依靠精度高、刚性好的机床和精细刃磨的刀具用很高或极低的切削速度、很小的切深和进给量在工件表面切去极薄一层金属的过程，显然，这个过程能显著提高零件的加工精度。由于切削过程残留面积小，又最大限度地排除了切削力、切削热和振动等的不利影响，因此能有效地去除上道工序留下的表面变质层，加工后表面基本上不带有残余拉应力，粗糙度也大大减小，极大地提高了加工表面质量。

分类

高光洁高精度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削。

作用

高光洁高精度磨削同样要求机床有很高的精度和刚性，磨削过程是用经精细修整的砂轮，使每个磨粒上产生多个等高的微切削刃，以很小的磨削深度，在适当的磨削压力下，从工件表面切下很微细的切屑加上微切削刃呈微饨状态时的滑擦，挤压、抚平作用和多次无进给光磨阶段的摩擦抛光作用，从而获得很高的加工精度和物理机械性能良好的高光洁表面。综上所述，采用精密加工工艺可全面提高工件的加工精度和表面质量。

超精密加工

20世纪60年代为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的一种加工技术。到80年代初，其最高加工尺寸精度已可达10纳米（1纳米=0.001微米）级，表面粗糙度达1纳米，加工的最小尺寸达 1微米，正在向纳米级加工尺寸精度的目标前进。纳米级的超精密加工也称为纳米工艺(nano-technology) 。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、国防等尖端技术发展的需要，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。

分类

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，最高精度可达0.1微米，表面粗糙度为Rz0.05微米。

超精密特种加工

加工精度以纳米，甚至最终以原子单位(原子晶格距离为0.1～0.2纳米)为目标时，切削加工方法已不能适应，需要借助特种加工的方法，即应用化学能、电化学能、热能或电能等，使这些能量超越原子间的结合能，从而去除工件表面的部分原子间的附着、结合或晶格变形，以达到超精密加工的目的。属于这类加工的有机械化学抛光、离子溅射和离子注入、电子束曝射、激光束加工、金属蒸镀和分子束外延等。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精确的控制系统，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。

异同

传统的机械加工方法(普通加工)与精密和超精密加工方法一样。随着新技术、新工艺、新设备以及新的测试技术和仪器的采用，其加工精度都在不断地提高。

加工精度的不断提高，反映了加工工件时材料的分割水平不断由宏观进入微观世界的发展趋势。随着时间的进展，原来认为是难以达到的加工精度会变得相对容易。因此，普通加工、精密加工和超精密加工只是一个相对概念?其间的界限随着时间的推移不断变化。精密切削与超精密加工的典型代表是金刚石切削。

以金刚石切削为例。其刀刃口圆弧半径一直在向更小的方向发展。因为它的大小直接影响到被加工表面的粗糙度，与光学镜面的反射率直接有关，对仪器设备的反射率要求越来越高。如激光陀螺反射镜的反射率已提出要达到99.99%，这就必然要求金刚石刀具更加锋利。为了进行切极薄试验，目标是达到切屑厚度nm，其刀具刃口圆弧半径应趋近2.4nm。为了达到这个高度，促使金刚石研磨机改变了传统的结构。其中主轴轴承采用了空气轴承作为支承，研磨盘的端面跳动可在机床上自行修正，使其端面跳动控制在0.5μm以下。

刀具方面，采用金刚石砂轮，控制背吃刀量和进给量，在超精密磨床上，可以进行延性方式磨削，即纳米磨削。即使是玻璃的表面也可以获得光学镜面。2精密加工和超精密加工的发展趋势从长远发展的观点来看，制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，是一个国家经济发展的重要手段之一，同时又是一个国家独立自主、繁荣昌盛、经济上持续稳定发展、科技上保持领先的长远大计。科技的发展对精密加工和超精密加工技术也提出了更高的要求。从大到天体望远镜的透镜，小到大规模集成电路线宽μm要求的微细工程和微机械的微纳米尺寸零件，不论体积大小，其最高尺寸精度都趋近于纳米;零件形状也日益复杂化，各种非球面已是当前非常典型的几何形状。微机械技术为超精密制造技术引来一种崭新的态势?它的微细程度使传统的制造技术面临一种新的挑战，促进了各种产品技术性能的提高，发展过程呈现出螺旋式循环发展，直接对科学技术的进步和人类文明作出贡献。对产品高质量、小型化、高可靠性和高性能的追求，使超精密加工技术得以迅速发展，现已成为现代制造工业的重要组成部分。

发展方向

高精度与高效率精密加工和超精密加工虽能获得极高的表面质量和表面完整性，但以牺牲加工效率为保证。

探索能兼顾效率与精度的加工方法?成为超精密加工领球研究人员的目标。如半固着磨粒加工、电解磁力研磨、磁流变磨料流加工等复合加工方法的诞生。

该文章转自于：机工刀具世界  https://mp.weixin.qq.com/s/jjXlPwqHNWUhf6wtYFaUCw