一、技术概述
超高速加工技术指采用超硬材料刃具，通过极大地提高切削速度进给速度来提高材料切除率、加工精度加工质量现代加工技术。
超高速加工切削速度范围因不同工件材料、不同切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料切速范围为：铝合金已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金达300m/min，钛合金达150-1000m/min，纤维增强塑料为2000-9000m/min。各种切削工艺切速范围为：车削700-7000m/min，铣削300-6000m/min，钻削200-1100m/min，磨削250m/s以上等等。
超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工线自动检测与控制技术等。
超精密加工当前指被加工零件尺寸精度高于0.1μm，表面粗糙度Ra小于0.025μm，以及所用机床定位精度分辨率重复性高于0.01μm加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正向纳米级加工技术发展。
超精密加工技术主要包括：超精密加工机理研究，超精密加工设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。
二、现状及国内外发展趋势
1．超高速加工
工业发达国家对超高速加工研究起步早，水平高。此项技术，处于领先地位国家主要有德国、日本、美国、意大利等。
超高速加工技术，超硬材料工具实现超高速加工前提先决条件，超高速切削磨削技术现代超高速加工工艺方法，而高速数控机床加工心则实现超高速加工关键设备。目前，刀具材料已从碳素钢合金工具钢，经高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）。切削速度亦随着刀具材料创新而从以前12m/min提高到1200m/min以上。砂轮材料过去主要采用刚玉系、碳化硅系等，美国G．E公司50年代首先金刚石人工合成方面取得成功，60年代又首先研制成功CBN。90年代陶瓷或树脂结合剂CBN砂轮、金刚石砂轮线速度可达125m/s，有可达150m/s，而单层电镀CBN砂轮可达250m/s。因此有人认为，随着新刀具（磨具）材料不断发展，每隔十年切削速度要提高一倍，亚音速乃至超声速加工出现不会太遥远了。
超高速切削技术方面，1976年美国Vought公司研制了一台超高速铣床，最高转速达到了20000rpm。特别引人注目，联邦德国Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所（PTW）从1978年开始系统地进行超高速切削机理研究，对各种金属非金属材料进行高速切削试验，联邦德国组织了几十家企业并提供了2000多万马克支持该项研究工作，自八十年代后期以来，商品化超高速切削机床不断出现，超高速机床从单一超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种高速加工心等。瑞士、英国、日本也相继推出自己超高速机床。日本日立精机HG400III型加工心主轴最高转速达36000-40000r/min，工作台快速移动速度为36~40m/min。采用直线电机美国Ingersoll公司HVM800型高速加工心进给移动速度为60m/min。
高速超高速磨削技术方面，人们开发了高速、超高速磨削、深切缓进给磨削、深切快进给磨削（即HEDG）、多片砂轮多砂轮架磨削等许多高速高效率磨削，这些高速高效率磨削技术近20年来得到长足发展及应用。德国Guehring Automation公司1983年制造出了当时世界第一台最具威力60kw强力CBN砂轮磨床，Vs达到140-160m/s。德国阿享工业大学、Bremen大学高效深磨研究方面取得了世界公认高水平成果，并积极铝合金、钛合金、因康镍合金等难加工材料方面进行高效深磨研究。德国Bosch公司应用CBN砂轮高速磨削加工齿轮齿形，采用电镀CBN砂轮超高速磨削代替原须经滚齿及剃齿加工工艺，加工16MnCr5材料齿轮齿形，Vs＝155m/s，其Q达到811mm3/mm.s，德国Kapp公司应用高速深磨加工泵类零件深槽，工件材料为100Cr6轴承钢，采用电镀CBN砂轮，Vs达到300m/s，其Q`＝140mm3/mm.s，磨削加工，可将淬火后叶片泵转子10个一次装夹，一次磨出转子槽，磨削时工件进给速度为1.2m/min，平均每个转子加工工时只需10秒钟，槽宽精度可保证2μ m，一个砂轮可加工1300个工件。目前日本工业实用磨削速度已达200m/s，美国Conneticut大学磨削研究心，1996年其无心外圆高速磨床上，最高砂轮磨削速度达250m/s。
近年来，我国高速超高速加工各关键领域如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面也进行了较多研究，但总体水平同国外尚有较大差距，必须急起直追。
2．超精密加工
超精密加工技术国际上处于领先地位国家有美国、英国日本。这些国家超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化程度也非常高。
美国开展超精密加工技术研究最早国家，也迄今处于世界领先地位国家。早50年代末，由于航天等尖端技术发展需要，美国首先发展了金刚石刀具超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μ m），并发展了相应空气轴承主轴超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室Y－12工厂美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件?2100mm、重量4500kg激光核聚变用各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。该机床与该实验室1984年研制LODTM大型超精密车床一起仍现世界上公认技术水平最高、精度最高大型金刚石超精密车床。
超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它当今世界上精密工程研究心之一，英国超精密加工技术水平独特代表。如CUPE生产Nanocentre（纳米加工心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件形状精度可达0.1μ m ，表面粗糙度Ra<10nm。
日本对超精密加工技术研究相对于美、英来说起步较晚，但当今世界上超精密加工技术发展最快国家。日本研究重点不同于美国，前者以民品应用为主要对象，后者则以发展国防尖端技术为主要目标。所以日本用于声、光、图象、办公设备小型、超小型电子光学零件超精密加工技术方面，更加先进具有优势，甚至超过了美国。
我国超精密加工技术70年代末期有了长足进步，80年代期出现了具有世界水平超精密机床部件。北京机床研究所国内进行超精密加工技术研究主要单位之一，研制出了多种不同类型超精密机床、部件相关高精度测试仪器等，如精度达0.025μ m精密轴承、JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、JCS－035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动－位移测微仪等，达到了国内领先、国际先进水平。航空航天工业部三零三所超精密主轴、花岗岩坐标测量机等方面进行了深入研究及产品生产。哈尔滨工业大学金刚石超精密切削、金刚石刀具晶体定向刃磨、金刚石微粉砂轮电解线修整技术等方面进行了卓有成效研究。清华大学集成电路超精密加工设备、磁盘加工及检测设备、微位移工作台、超精密砂带磨削研抛、金刚石微粉砂轮超精密磨削、非圆截面超精密切削等方面进行了深入研究，并有相应产品问世。此外科院长春光学精密机械研究所、华理工大学、沈阳第一机床厂、成都工具研究所、国防科技大学等都进行了这一领域研究，成绩显著。但总来说，我国超精密加工效率、精度可靠性，特别规格（大尺寸）技术配套性方面与国外比，与生产实际要求比，还有相当大差距。
超精密加工技术发展趋势：向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工新原理、新方法、新材料。21世纪初十年将超精密加工技术达到完成纳米加工技术关键十年。
三、“十五”目标及主要研究内容
1．目标
超高速加工到2005年基本实现工业应用，主轴最高转速达15000r/min，进给速度达40-60m/min，砂轮磨削速度达100-150m/s；超精密加工基本实现亚微米级加工，加强纳米级加工技术应用研究，达到国际九十年代初期水平。
2．主要研究内容
（1）超高速切削、磨削机理研究。对超高速切削磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料各种刀具磨具材料超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削工艺参数优化等进行系统研究。
（2）超高速主轴单元制造技术研究。主轴材料、结构、轴承研究与开发；主轴系统动态特性及热态性研究；柔性主轴及其轴承弹性支承技术研究；主轴系统润滑与冷却技术研究；主轴多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究；主轴换刀技术研究。
（3）超高速进给单元制造技术研究。高速位置芯片环研制；精密交流伺服系统及电机研究；系统惯量与伺服电机参数匹配关系研究；机械传动链静、动刚度研究；加减速控制技术研究；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副研制等。
（4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。研究开发各种超高速加工（包括难加工材料）用刀具磨具材料及制备技术，使刀具切削速度达到国外工业发达国家90年代末水平，磨具磨削速度达到150m/s以上。
（5）超高速加工测试技术研究。对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统机床支承及辅助单元系统等功能部位驱动控制系统监控技术，对超高速加工用刀具磨具磨损破损、磨具修整等状态以及超高速加工过程工件加工精度、加工表面质量等线监控技术进行研究。
（6）超精密加工加工机理研究。“进化加工”及“超越性加工”机理研究；微观表面完整性研究；超精密范畴内对各种材料（包括被加工材料刀具磨具材料）加工过程、现象、性能以及工艺参数进行提示性研究。
（7）超精密加工设备制造技术研究。纳米级超精密车床工程化研究；超精密磨床研究；关键基础件，如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等研究；超精密机床总成制造技术研究。
（8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技术研究。金刚石刀具及刃磨技术、金刚石微粉砂轮及其修整技术研究。
（9）精密测量技术及误差补偿技术研究。纳米级基准与传递系统建立；纳米级测量仪器研究；空间误差补偿技术研究；测量集成技术研究。
（10）超精密加工工作环境条件研究。超精密测量、控温系统、消振技术研究；超精密净化设备，新型特种排屑装置及相关技术研究
