精密加工是指通過高精度設(shè)備和工藝,使工件達(dá)到極高尺寸精度、形狀精度、表面質(zhì)量或微小特征尺寸的加工技術(shù),通常用于對公差要求嚴(yán)格(微米級甚至納米級)或表面粗糙度極低(Ra<0.1μm)的零件制造。
主要精密加工方法分類:
1.傳統(tǒng)精密加工
?精密車削/銑削
使用超高精度機(jī)床(如空氣軸承主軸)和金剛石/立方氮化硼刀具,加工光學(xué)元件、模具等,公差可達(dá)±0.1μm。
?精密磨削
采用微細(xì)磨粒砂輪加工硬脆材料(如陶瓷、硅片),實(shí)現(xiàn)Ra 0.01μm的表面粗糙度。
?珩磨(Honing)
用于內(nèi)孔精加工,通過磨石加壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)修正幾何誤差(如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體)。
2.特種精密加工
?電火花加工(EDM)
利用放電腐蝕原理加工導(dǎo)電硬質(zhì)材料,分為線切割(精度±1μm)和成型放電加工。
?激光加工
紫外/飛秒激光可實(shí)現(xiàn)微米級切割、打孔(如手機(jī)攝像頭模組鉆孔)。
?離子束加工
通過高能離子束逐原子剝離,用于光學(xué)元件修形和半導(dǎo)體器件加工。
?電解加工(ECM)
通過電化學(xué)溶解加工復(fù)雜型面(如渦輪葉片冷卻孔),無工具磨損。
3.超精密加工(納米級)
?金剛石車削
單點(diǎn)金剛石刀具加工非鐵金屬(如紅外透鏡),面形精度達(dá)λ/10(λ=632nm)。
?化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)
用于硅片和芯片平坦化,表面粗糙度<0.5nm。
?電子束光刻(EBL)
在半導(dǎo)體制造中繪制納米級電路圖案(可達(dá)5nm線寬)。
4.復(fù)合加工
?超聲輔助加工
結(jié)合超聲波振動(dòng)與切削,降低切削力,適用于硬脆材料(如藍(lán)寶石玻璃)。
?激光輔助車削
激光預(yù)熱局部材料以提高切削效率,用于高溫合金加工。
應(yīng)用領(lǐng)域
?半導(dǎo)體:晶圓制造、芯片封裝
?光學(xué):透鏡、反射鏡加工
?醫(yī)療:人工關(guān)節(jié)、手術(shù)器械
?航空航天:渦輪葉片、陀螺儀零件
精密加工的核心在于工藝穩(wěn)定性(如溫度控制±0.1℃)和誤差補(bǔ)償技術(shù)(如實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋系統(tǒng))。隨著微納制造需求增長,加工技術(shù)正向原子級精度和智能化方向發(fā)展。