20世紀(jì)60年代為了適應(yīng)核能、大規(guī)模集成電路、激光和航天等尖端技術(shù)的需要而發(fā)展起來(lái)的精度極高的一種加工技術(shù)。到80年代初，其最高加工尺寸精度已可達(dá)10納米（1納米=0.001微米）級(jí)，表面粗糙度達(dá)1納米，加工的最小尺寸達(dá) 1微米，正在向納米級(jí)加工尺寸精度的目標(biāo)前進(jìn)。納米級(jí)的超精密加工也稱為納米工藝(nano-technology) 。超精密加工是處于發(fā)展中的跨學(xué)科綜合技術(shù)。20 世紀(jì) 50 年代至 80 年代為技術(shù)開(kāi)創(chuàng)期。20 世紀(jì) 50 年代末，出于航天、國(guó)防等尖端技術(shù)發(fā)展的需要，美國(guó)率先發(fā)展了超精密加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)了金剛石刀具超精密切削——單點(diǎn)金剛石切削(Single point diamond turning，SPDT)技術(shù)，又稱為“微英寸技術(shù)”，用于加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用球面、非球面大型零件等。
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如在加丁過(guò)程中對(duì)研拋工具形狀、工件支撐狀態(tài)以及加工參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)自適應(yīng)控制，從而提高了加工精度和效率，發(fā)展成為“準(zhǔn)確定性”超精密加工技術(shù)，這種方式是目前光學(xué)元件的主要加工方式，其中典型的準(zhǔn)確定性超精密加工工藝包括小磨頭拋光、磁流變拋光、氣囊拋光、離子束拋光、應(yīng)力盤(pán)拋光等，這些超精密加丁工藝可以通過(guò)控制駐留時(shí)間、壓力、工件轉(zhuǎn)速等參數(shù)確定去除函數(shù)，預(yù)知準(zhǔn)確的材料去除量從而最終控制工件的面形(見(jiàn)圖1-6(b))。
超精密加工
與非確定性超精密加工技術(shù)相比，準(zhǔn)確定性超精密加T技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
①對(duì)加工設(shè)備精度要求較高：由于加工過(guò)程中需要控制加工點(diǎn)和丁具的相對(duì)位置精度，所以要求加工設(shè)備具有較高的重復(fù)定位精度，一般要求在0.01mm左右即可滿足使用要求；
②由于通過(guò)理論計(jì)算或試驗(yàn)可以得到加工過(guò)程的去除函數(shù)，所以較為準(zhǔn)確地控制每次加工的去除量，通過(guò)對(duì)去除函數(shù)收斂性的分析仿真可以大大縮短加工周期，這樣不僅提高了加丁精度，同時(shí)也縮短了加工效率、降低了生產(chǎn)成本；
③可以通過(guò)加工設(shè)備復(fù)雜的多軸運(yùn)動(dòng)控制工具的軌跡，進(jìn)行包括非球面、自由曲面等復(fù)雜曲面超精密加工。
超精密切削加工
主要有超精密車削、鏡面磨削和研磨等。在超精密車床上用經(jīng)過(guò)精細(xì)研磨的單晶金剛石車刀進(jìn)行微量車削,切削厚度僅1微米左右，常用于加工有色金屬材料的球面、非球面和平面的反射鏡等高精度、表面高度光潔的零件。例如加工核聚變裝置用的直徑為800毫米的非球面反射鏡，最高精度可達(dá)0.1微米，表面粗糙度為Rz0.05微米。
超精密特種加工
加工精度以納米，甚至最終以原子單位(原子晶格距離為0.1～0.2納米)為目標(biāo)時(shí)，切削加工方法已不能適應(yīng)，需要借助特種加工的方法，即應(yīng)用化學(xué)能、電化學(xué)能、熱能或電能等，使這些能量超越原子間的結(jié)合能，從而去除工件表面的部分原子間的附著、結(jié)合或晶格變形，以達(dá)到超精密加工的目的。屬于這類加工的有機(jī)械化學(xué)拋光、離子濺射和離子注入、電子束曝射、激光束加工、金屬蒸鍍和分子束外延等。這些方法的特點(diǎn)是對(duì)表面層物質(zhì)去除或添加的量可以作極細(xì)微的控制。但是要獲得超精密的加工精度，仍有賴于精密的加工設(shè)備和精確的控制系統(tǒng)，并采用超精密掩膜作中介物。例如超大規(guī)模集成電路的制版就是采用電子束對(duì)掩膜上的光致抗蝕劑（見(jiàn)光刻）進(jìn)行曝射，使光致抗蝕劑的原子在電子撞擊下直接聚合(或分解)，再用顯影劑把聚合過(guò)的或未聚合過(guò)的部分溶解掉，制成掩膜。電子束曝射制版需要采用工作臺(tái)定位精度高達(dá)±0.01微米的超精密加工設(shè)備。
