13.7 超精密與納米加工技術
13.7.1 超精密加工技術
超精密加工技術是指加工精度和表麵質量可達到極高程度的一種精密加工工藝。其加工精度可達0.1~0.01μm，表麵粗糙度Ra值可達0.03~0.005μm，其所用設備的分辨率和重複精度在0.01μm數量級。
超精密加工主要適用於激光核聚變係統、高密度磁盤、磁鼓、複印機感光筒、慣性製導陀螺、精密雷達、計量標準元件、超大規模集成電路等的加工製造。
超精密加工的技術要求：在加工方麵要求在最後一道工序能夠從被加工表麵去除微量表麵層，被去除的微量表層越薄，則加工精度越高。包括對加工工具材料和被加工工件材料的材料技術要求；對加工設備高精度、高剛度、高穩定性、高自動化的要求；測量及誤差補償技術的應用；對工作環境的溫度、濕度、汙染、振動等的要求。
常見的超精密加工有金剛石刀具超精密切削、超精密磨削和磨料加工、超精密研磨和拋光、超精密特種加工等。
13.7.2 納米加工技術
納米加工技術是一門新興的綜合性加工技術。它集成了現代機械學、光學、電子、計算機、測量及材料等先進技術成就，使得加工的精度從20世紀60年代初的微米級提高到目前的10nm級，在短短幾十年內使產品的加工精度提高了1~2個數量級，極大的改善了產品的性能和可靠性。
納米不僅是一個空間尺度上的概念，而且是一種新的思維方式，即生產過程越來越細，以至於在納米尺度上直接由原子、分子的排布製造具有特定功能的產品。
納米級精度的加工和納米級表層的加工，即原子和分子的去除、搬遷和重組是納米技術主要內容之一。納米加工技術擔負著支持最新科學技術進步的重要使命。國防戰略發展的需要和納米級精度產品高利潤市場的吸引，促使了納米加工技術產生並迅速發展。例如，現代武器慣性製導儀表的精密陀螺、激光核聚變反射鏡、大型天體望遠鏡反射鏡和多麵棱鏡、大規模集成電路矽片、計算機磁盤及複印機磁鼓等都需要進行納米級加工。納米加工技術的發展也促進了機械、電子、半導體、光學、傳感器和測量技術以及材料科學的發展。
按加工方式，納米加工技術可分為切削加工、磨料加工（分固結磨料和遊離磨料）、特種加工和複合加工四類；納米加工技術還可分為傳統加工、非傳統加工和複合加工。傳統加工是指刀具切削加工、固結磨料和遊離磨料加工。非傳統加工是指利用各種能量對材料進行加工和處理。複合加工是指采用多種加工方法的複合作用。
納米加工技術也可以分為機械加工、化學腐蝕、能量束加工、複合加工、隧道掃描顯微技術加工等多種方法。機械加工方法有單晶金剛石刀具的超精密切削，金剛石砂輪和砂輪的超精密磨削和鏡麵磨削、砂帶拋光等固定磨料工具的加工，研磨、拋光等自由磨料的加工等；能量束加工可以對被加工對象進行去除、添加和表麵改性等工藝，例如，用激光進行切割、鑽孔和表麵硬化改性處理，用電子束進行光刻、焊接，微米級和納米級鑽孔、切削加工，離子和等離子體刻蝕等。屬於能量束的加工方法還包括電火花加工、電化學加工、電解射流加工、分子束外延等。