隨著航空航天，國(guó)防工業(yè)，電子產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物工程技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)于三維微小零件的精度（其尺寸在微米到毫米級(jí)）迫切需求。本文對(duì)內(nèi)涵的整理和敘述，對(duì)超精密微機(jī)械制造技術(shù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)未來的超精密微機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了總結(jié)，為先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的研究和規(guī)劃我們的未來發(fā)展方向。
    超精密微機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域是在第二十世紀(jì)80年代初期90年代逐漸發(fā)展的新興科學(xué)領(lǐng)域。它的迅猛發(fā)展將在二十一世紀(jì)為幾乎為所有的工業(yè)領(lǐng)域帶來翻天覆地變化。微系統(tǒng)與微制造的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于軍事，醫(yī)療，航空航天，電子等軍用和民用領(lǐng)域。本文對(duì)其內(nèi)涵的整理和敘述，超精密微機(jī)械制造技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為今后我國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)研究計(jì)劃提供可參考的意見。
    什么是超精密微機(jī)械制造技術(shù)
    微制造系統(tǒng)是針對(duì)微小機(jī)械零件這個(gè)特殊加工對(duì)象，采用系統(tǒng)的，集成的理論和技術(shù)，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)和具體要求把供料、加工、檢測(cè)、搬運(yùn)等步驟有效的融合起來，在狹小的空間內(nèi)對(duì)微型零件進(jìn)行制造。它的目地是實(shí)現(xiàn)“小零件用小機(jī)床加工”的概念，不同于MEMS微制造技術(shù)和方法。它必將成為非硅材料的加工（如金屬，陶瓷等）的最有效的小零件的加工方式，可以從根本上解決了小型零件的加工難題。
    超精密微機(jī)械制造技術(shù)重點(diǎn)研究的對(duì)象尺寸在10m~ 10mm，處理復(fù)雜的幾何形狀的小部件。具有能耗低，體積小，生產(chǎn)靈活，效率高。降低了制造系統(tǒng)及零件的尺寸，不僅節(jié)省能源，還節(jié)省了生產(chǎn)空間和資源，符合節(jié)能，環(huán)保的生產(chǎn)方式，是綠色制造業(yè)的發(fā)展方向。
    國(guó)內(nèi)及國(guó)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
    2.1.微機(jī)械加工設(shè)備的技術(shù)
    目前，國(guó)內(nèi)已有多所高校對(duì)微小制造系統(tǒng)，微小切削技術(shù)領(lǐng)域展開研究。已獲得一些令人可喜的成就。哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密工程研究所于2007開發(fā)的一個(gè)小型超精密三軸數(shù)控銑床，主軸最高轉(zhuǎn)速160000 RPM，回轉(zhuǎn)精度達(dá)到1米，工作臺(tái)定位精度達(dá)到0.5米/±75mm，重復(fù)定位精度達(dá)±0.25m，刀具采用進(jìn)口的刀具，最小可達(dá)到0.15mm。北京理工大學(xué)研發(fā)的用于引信機(jī)構(gòu)微小型金屬承載構(gòu)件加工的精密微小型車銑加工中心，針對(duì)于對(duì)微小型構(gòu)件三維加工和高頻群脈沖電加工技術(shù)研究，c軸轉(zhuǎn)速8000rpm，銑頭主軸轉(zhuǎn)速60000rpm，可以四軸聯(lián)動(dòng)，重復(fù)定位精度已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。清華大學(xué)，南京航天航空大學(xué)，北京航空精密機(jī)械研究所都積極開展針對(duì)微型機(jī)床研究。此外，在香港城市大學(xué)開發(fā)的建模與西北工業(yè)大學(xué)合作，對(duì)微制造系統(tǒng)仿真進(jìn)行研究。
    長(zhǎng)春理工大學(xué)一直在精密和超精密加工技術(shù)中微細(xì)切削加工與微機(jī)械制造技術(shù)、微磨擦磨損機(jī)理、激光精密加工技術(shù)、硬脆材料精密加工技術(shù)、微光機(jī)電一體化技術(shù)方面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的研究，。在微加工和微摩擦磨損機(jī)理的研究的基礎(chǔ)上，成功地研發(fā)了微切削功能的微摩擦磨損測(cè)試機(jī)，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm，旋轉(zhuǎn)精度達(dá)到了±2米，±1米的進(jìn)給精度，微磨擦測(cè)力傳感器使用了雙平衡機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了同時(shí)測(cè)定正壓力和摩擦力；利用儀器的模塊化設(shè)計(jì)，可使摩擦測(cè)量頭與微切削刀頭更換，從而實(shí)現(xiàn)微切削作用，對(duì)微切削的機(jī)理進(jìn)行研究。在激光精密加工技術(shù)方面，于2005開發(fā)出特殊材料的微型零件精密激光去除的裝置，機(jī)器的加工精度已達(dá)到微米級(jí)。在微傳感器技術(shù)測(cè)試技術(shù)和微控制技術(shù)等領(lǐng)域開展了一系列的研究，并取得了一系列令人可喜成果，為微處理單元和微制造系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制造，積累了一定的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
    2.2.特殊工藝
    超精密加工需要在潔凈的環(huán)境中才可進(jìn)行的，其中蝕刻技術(shù)的關(guān)鍵特征，一般用在光刻，微機(jī)械元件的硅襯底上形成光攝影，生成零件的幾何形狀，進(jìn)一步的處理，方法：
    2.2.1.刻蝕方法。腐蝕是形成微機(jī)械深加工的主要途徑。首先把光刻之后的硅用腐蝕劑侵蝕，移除犧牲層保留處理層，制作成工件，再經(jīng)過清洗后得到的工件。腐蝕法有濕式和干式兩種方法，干法分為離子法和激光法，而濕法分為溶液法和陽極法。而溶液法由于操作簡(jiǎn)單，使用成本低廉，處理效果好，加工范圍廣而被廣泛使用。常見的腐蝕劑溶液有EDP，KOH，H2N2三種，按照比例，對(duì)腐蝕速率及溫度的控制，使其生成掩膜SiO2或Si3N4，從而滿足硅體蝕刻的選擇性，掩蔽，超精密的高水平的各向異性。激光腐蝕法則是通過調(diào)整激光蝕刻的輻射劑量，幾乎任何形狀的微機(jī)械結(jié)構(gòu)都可以此方法加工，這是其他腐蝕法所辦不到的。
    2.2.2.沉積的方法。沉積過程中，外延生長(zhǎng)是一種常見的技術(shù)。此技術(shù)的特點(diǎn)是將外延生長(zhǎng)層與基底材料保持相同的結(jié)晶取向，這極大的提高了材料外延長(zhǎng)層縱向或是橫向的加工能力，以產(chǎn)生所需的結(jié)構(gòu)，把添加硼技術(shù)結(jié)合硅外延生長(zhǎng)技術(shù)結(jié)合起來，可以生產(chǎn)高精度立體微機(jī)械零件。三維微機(jī)械LIGA技術(shù)沉積技術(shù)和光刻技術(shù)的結(jié)晶工藝，它采用X射線，使波長(zhǎng)保持在0.1-1納米，對(duì)涂覆在底部上的PMMA感光材料光刻，可達(dá)1mm深，電鑄金屬從而產(chǎn)生感光材料的微觀結(jié)構(gòu)，并以其為模具注塑成型塑料產(chǎn)品。
    超精密微機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展走勢(shì)
    3.1.微切割技術(shù)。關(guān)鍵技術(shù)包括微零件的加工設(shè)備，主要是具有高轉(zhuǎn)速的主軸系統(tǒng)，精確定位技術(shù)，精密工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)與控制的微機(jī)械加工設(shè)備與技術(shù)；微切削刀具材料和刀具的制造技術(shù)；微切削中刀具及工件的快速裝夾技術(shù)，微切削中和測(cè)試監(jiān)控技術(shù)。
    3.2.微切削機(jī)理。主要是熱——機(jī)械耦合應(yīng)力作用下的不均勻變形，微尺度下的本構(gòu)方程的工件材料，微切削區(qū)的位錯(cuò)應(yīng)力，尺寸效應(yīng)，非均勻應(yīng)變等對(duì)剪切變形和剪切效應(yīng)的影響；最小切削量對(duì)切屑形狀，已加工的表面形成，切割應(yīng)力，切削溫度的影響，和工件材料的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)表面粗糙度和表面損傷的影響，微切削的模擬仿真技術(shù)，微切削理論和技術(shù)體系。
    3.3.微切削過程。微機(jī)械加工工藝，包括各種新型材料如不銹鋼，鈦合金，不銹鋼，鋁合金，陶瓷等非金屬材料及各種復(fù)合材料，顯微切割的CAD / CAM技術(shù)。
    3.4.微加工技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和可靠性的評(píng)估。
    3.5.微加工的研究和設(shè)計(jì)原理及實(shí)用的微制造系統(tǒng)的方法和相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。