什么是超精密加工技术？
通常，根据加工精度，加工可分为三个阶段：一般加工，精密加工和超精密加工。超精密加工是指亚微米（尺寸误差为0.3~0.03μm，表面粗糙度为Ra0.03~0.005μm）和纳米级（精度误差为0.03μm，表面粗糙度小于Ra0.005μm）的精密加工。为实现这些加工而采取的工艺方法和技术措施称为超精加工技术。再加上测量技术、环保和材料等问题，这种技术一般被称为超精密工程。超精密加工主要包括三个领域：金刚石刀具的超精密加工，可以加工各种镜面。成功解决了激光聚变系统和天文望远镜大型抛物面镜的加工;高密度硬盘涂装表面加工、大型集成电路基板加工等超精密磨削加工;大型集成电路晶圆等超精密特殊加工采用电子束和离子束刻蚀方法加工，线宽可达0.1μm。如果通过扫描隧道电子显微镜（STM）加工，线宽可以达到2-5nm。
a.超精密切割
超精密切削从SPDT技术开始，由空气轴承主轴，气动滑块，高刚性，高精度刀具，反馈控制和环境温度控制提供支持，以实现纳米级表面粗糙度。金刚石切割机多用于铣削，广泛用于加工铜平面和非球面光学元件、有机玻璃、塑料制品（如相机用塑料镜片、隐形眼镜镜片等）、陶瓷和复合材料。未来的发展趋势是使用涂层技术来改善金刚石工具在加工硬化钢时的磨损。此外，MEMS元件等微小零件的加工需要微型工具。目前，微型工具的尺寸可以达到约50-100μm。但是，如果加工几何特征在亚微米甚至纳米尺度，则必须减小刀具直径。发展趋势是使用纳米材料。如碳纳米管制造超小直径车刀或铣刀。
b.超精密磨料加工
超精密磨料加工是在一般精密磨削的基础上发展起来的镜面磨削方法。超精密磨削的加工对象主要是脆硬金属材料、半导体材料、陶瓷、玻璃等。磨削后，在加工表面留下大量极细的磨痕，残余高度极小。除了微刀片的滑动、摩擦和抛光效果外，还可以获得高精度和低表面粗糙度的加工表面。磨削可以加工圆度为0.01μm，尺寸精度为0.1μm，表面粗糙度为Ra0.005μm的圆柱形零件。
c. 超精密磨削
超精密磨削包括机械磨削、化学机械磨削、浮磨、弹性发射加工、磁力磨削等加工方法。超精密磨削的关键条件是几乎无振动的磨削运动、精确的温度控制、清洁的环境以及精细均匀的磨料。超精密磨削的球形度达到0.025μm，表面粗糙度Ra达到0.003μm。
d. 超精密特殊加工
超精密特种加工主要包括激光束加工、电子束加工、离子束加工、微型电火花加工、精细电解加工和电解磨削、超声波电解加工、超声波电解磨削、超声波电火花加工等复合加工。激光和电子束加工可实现钻孔、精密切割、成型切割、蚀刻、光刻曝光、激光防伪标志的加工;离子束加工可实现原子和分子级切割;去除精细金属材料可以加工细轴、孔、窄平面和曲面;精细电解加工可以达到纳米级精度，表面不会产生加工应力，常用于镜面抛光、镜面减薄，以及一些不需要应力加工的应用。
美国、英国和日本在超精密加工技术方面处于国际领先地位。这些国家的超精密加工技术不仅成套整体水平高，而且商品化程度也非常高。
1950年代，美国开发了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（SinglePoint Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸=0.025μm），并开发了相应的超精密空气轴承主轴。精密机床，用于加工激光聚变镜、战术导弹和载人航天器的大型球面和非球面零件。
克兰菲尔德精密工程学院（CUPE）隶属于英国克兰菲尔德理工学院，是英国超精密加工技术水平的独特代表。例如，CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）可用于超精密车削，带磨头和超精密磨削。
与美国和英国相比，日本对超精密加工技术的研究起步较晚，但在超精密加工技术方面却是世界上发展最快的国家。
超精密加工技术的发展趋势
正朝着高精度、高效率、规模化、小型化、智能化、工艺集成化、在线加工检测一体化、绿色化的方向发展。
a.高精度、高效率
随着科学技术的不断进步，对精度、效率和质量的要求越来越高，高精度、高效率成为超精密加工的永恒主题。超精密切削磨削技术可以有效提高加工效率，CMP和EEM技术可以保证加工精度，半固定磨料加工方法、电解磁磨、磁流变磨料流处理等复合加工方法可以兼顾效率，将成为超精密加工的趋势。
b.大型化和小型化
由于航空航天等技术的发展，大型光电器件需要大型超精密加工设备，如美国研制的用于加工直径为2.4-4m的大型光学器件的超精密加工刀具机。同时，随着微机械电子、光电信息等领域的发展，超精密加工技术正朝着小型化方向发展，如微型传感器、微驱动元件和动力单元、微航空和航天飞行装置等。需要微型超精密加工设备。
c. 更聪明
使用智能设备减少加工结果对手工体验的依赖一直是制造领域追求的目标。加工设备的智能化程度直接关系到加工的稳定性和效率，这在超精密加工中更为明显。
d. 流程集成
如今企业之间的竞争趋于激烈，高生产效率日益成为企业生存的条件。另一方面，使用一台机床进行多种操作（例如车削、钻孔、铣削、磨削、精加工）的趋势明显增长。
e.集成在线处理和测试
由于超精密加工的高精度，需要开发在线加工和测试的集成技术，以确保产品质量并提高生产率。同时，由于加工设备本身的精度有时难以满足要求，采用在线检测、工况监测和误差补偿方法可以提高精度，保证加工质量要求。
f.绿色科技
磨料加工是超精密加工的主要方法。磨料的制造，加工中磨料的消耗，加工过程中能源和材料的消耗，以及加工中使用的大量加工液对环境造成了很大的负担。为此，各国正在积极投资绿色超精密加工技术，以减轻环境负担。
