影響精密加工和超精密加工的因素很多，主要有加工機理、被加工材料、加工設(shè)備及其基礎(chǔ)元部件、加工工具、檢測與誤差補償、工作環(huán)境、工藝過程設(shè)計、夾具設(shè)計、人的技藝等，如圖0-6所示。
1 加工機理
(l)新工藝新方法。近年來，新工藝新加工方法不斷出現(xiàn)，應(yīng)充分注意尋求新的加工手段。在傳統(tǒng)加工方法中，金剛石刀具超精密切削、金剛石微粉砂輪超精密磨削、精密高速切削、精密砂帶研拋和磨料加工等已占有重要地位；在非傳統(tǒng)加工中，出現(xiàn)了電子束、離子束、激光束等高能束加工、微波加工、超聲加工、蝕刻、電火花加工、電化學加工等多種方法；特別是復(fù)合加工，如電解研磨、超聲珩磨等，都是在加工機理上有所創(chuàng)新的，新的加工機理出現(xiàn)，標志著一種技術(shù)突破，往往是新技術(shù)的生長點。
(2)加工、處理的新概念。在加工機理上的突破表現(xiàn)在明確提出了去除加工、結(jié)合加工和變形加工，特別是以快速成形制造為代表的“堆積”加工的出現(xiàn)，在加工技術(shù)的思路上具有里程碑意義。
(3)極薄加工具有無限生命力。越精密加工的目標和追求就是要尋求和探討加工極限，目前的極薄切削水平是納米級，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，這個極限將逐步前移，值得研究的問題還很多。
(4)進化加工原則值得提倡。利用精度低于工件精度要求的機床設(shè)備，借助工藝手段、特殊工具、計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)等，直接或間接加工出所需工件，這種進化加工原則將影響精密加工和超精密加工的全局。
從上述幾點可以看出，加工機理研究是精密加工和超精密加工的理論基礎(chǔ)和新技術(shù)產(chǎn)生的源泉。加工機理是加工方法的本質(zhì)，是加工方法成敗、發(fā)展的關(guān)鍵。
2 被加工材料
精密加工和超精密加工應(yīng)該用相應(yīng)的精密加工和超精密加工用的材料，才能保證加工質(zhì)量，用一般加工用的材料或不合要求的材料進行精密加工和超精密加工是不能達到預(yù)期效果的。
用于精密加工和超精密加工的材料，在化學成分、物理力學性能、加工工藝性能上均有嚴格要求；應(yīng)該質(zhì)地均勻，成分準確，性能穩(wěn)定、一致，無外部和內(nèi)部微觀缺陷。其化學成分的誤差應(yīng)在10-2～10-3數(shù)量級，且應(yīng)控制其雜質(zhì)含量或不含雜質(zhì)；其物理力學性能，如抗拉強度、硬度、伸長率、彈性模量、熱導(dǎo)率、膨脹系數(shù)等，應(yīng)達 10-5～10-6數(shù)量級。冶煉、鑄造、軋輾、熱處理等工藝過程均應(yīng)嚴格控制，溫度、熔渣過濾、晶粒大小、均勻性及方向性等對材料在物理、化學、力學、加工等性能方面均有很大影響。
例如，高密度硬磁盤的片基是用專門的鋁合金材料，在冶煉過程中，采用特殊的熔渣過濾裝置，防止表面生成氧化層；在軋制時，采用兩個方向交替滾軋，以防止晶粒產(chǎn)生纖維狀態(tài)，影響物理力學性能的均勻性，使磁盤最終在磁記錄性能上受到影響。
3 加工設(shè)備及其元部件
精密加工和超精密加工所用的加工設(shè)備范圍很廣，如各種精密機床、越精密機床、激光加工機、精密電火花加工機床、離子束加工機，以及鍍膜、涂敷等加工設(shè)備。對切削加工設(shè)備來說，代表性的機床有超精密車床，用來加工各種軸類、盤套類和帶曲面的零件等；超精密銑床配有精密回轉(zhuǎn)工作臺，用于加工平面和多面體零件；研磨機和拋光機仍然是重要的精密加工設(shè)備，用于加工外圓、孔、平面等，按加工需求有精密類型的。
歸納起來，精密加工和超精密加工用的加工設(shè)備應(yīng)有以下一些要求：
(1)高精度。包括高的靜精度和動精度，主要的性能指標有幾何精度、運動精度(定位精度、重復(fù)定位精度)和分辨力等，如主軸回轉(zhuǎn)精度、導(dǎo)軌運動精度、分度精度等。當前，超精密車床的主軸回轉(zhuǎn)精度大多在0.02～0.03μm，導(dǎo)軌直線度為0.025/1000000，定位精度為0.013μm，重復(fù)定位精度為0.006μm，進給分辨力為0.003μm，分度精度為0.5″�，F(xiàn)代的精密機床和超精密機床大多采用液體靜壓軸承或空氣靜壓軸承的主軸和導(dǎo)軌，精密滾珠絲杠傳動，配有微動工作臺、誤差補償裝置，實現(xiàn)微位移。對于高速回轉(zhuǎn)的零件、部件都應(yīng)進行動平衡。
(2)高剛度。包括靜剛度和動剛度，除零、部件本身的剛度外，還應(yīng)注意接觸剛度，同時應(yīng)考慮由工件、機床、刀具、夾具所組成的工藝系統(tǒng)剛度。精密機床和超精密機床雖然切削力不大，但機床受力變形將會造成精度上的很大影響。
(3)高穩(wěn)定性和保持性。設(shè)備在經(jīng)過運輸、倉儲、安裝調(diào)試后，在規(guī)定的工作環(huán)境下，使用過程中應(yīng)能長時間保持精度、抗干擾、穩(wěn)定地工作。因此，加工設(shè)備應(yīng)有良好的耐磨性、抗振性、熱穩(wěn)定性。
(4)高自動化。為了保證加工質(zhì)量，減少人為因素影響，現(xiàn)代精密機床和超精密機床多配置精密數(shù)控系統(tǒng)以實現(xiàn)自動控制，或采用計算機控制來實現(xiàn)適應(yīng)控制、優(yōu)化等以保證零件生產(chǎn)加工要求。
精密加工和超精密加工設(shè)備與其基礎(chǔ)元、部件關(guān)系密切，一方面，只有優(yōu)良的基礎(chǔ)元、部件才能有優(yōu)良的加工設(shè)備，因此世界各國均十分重視基礎(chǔ)元、部件的開發(fā)和研究，以便不斷提高精密加工和超精密加工設(shè)備的水平，擴展其應(yīng)用范圍；另一方面，優(yōu)良系列的基礎(chǔ)元部件可以快速響應(yīng)市場需求，縮短精密加工和超精密加工設(shè)備的開發(fā)周期。當前，基礎(chǔ)元、部件的發(fā)展十分迅速，主要有主軸及其軸承、導(dǎo)軌及其滾動組合體(滾動直線導(dǎo)軌)、滾珠絲杠、光柵、激光檢測裝置、微位移裝置、分度轉(zhuǎn)臺等，而且已經(jīng)出現(xiàn)主軸單元、進給單元等部件形式。主軸單元包含了主軸、軸承、電動機及主軸箱，形成一個獨立體，甚至主軸與電動機軸成為一體，電動機為變頻電動機，可進行無級調(diào)速，代替了整個主軸部件；進給單元是將導(dǎo)軌、滾珠絲杠、伺服電動機、位置檢測等合在一起，成為獨立體；新近，又出現(xiàn)了直線電動機進給伺服單元，簡稱直線單元，將直線電動機、滾動導(dǎo)軌、光柵檢測裝置等合在一起，形成一個獨立體，直接得到直線運動，免去了由轉(zhuǎn)動換為直線運動的環(huán)節(jié)，不僅結(jié)構(gòu)簡單，又提高了精度，可廣泛用于各種機床、加工中心上。
4 加工工具
加工工具主要是指刀具、磨具及刃磨、修整裝置。
對于超精密切削，首先是超硬刀具問題，目前的超硬刀具材料主要有金剛石、立方氮化硼、陶瓷等，用得比較廣泛的是人造金剛石，即聚晶金剛石。最好的材料是天然金剛石，但價格昂貴。金剛石刀具有切削刃形面和幾何角度設(shè)計、晶體定向、晶面選擇、刃磨、切削時對刀等問題，其中如刃磨應(yīng)在專門的研磨機上進行，要有高超的技藝，刃口鈍圓半徑是一個關(guān)鍵參數(shù)，若極薄切削厚度欲達10nm，則刃口鈍圓半徑應(yīng)為2nm；切削時精確方便地對刀將直接影響加工精度、表面粗糙度和加工效率，至今是一個難題。
對于超精密磨削，當前主要的磨具是金剛石、立方氯化棚等微粉砂輪，這種砂輪有磨料粒度選擇、粘接劑選擇、修整方法等問題，通常金剛石微粉砂輪多采用粒度為W20～W0.5的金剛石微粉，采用樹脂、銅、纖維鑄鐵等粘結(jié)劑，以銅為粘結(jié)劑居多。金剛石砂輪的修整分為整形和修銳兩個階段，前者是修出幾何形狀，后者是修出鋒利刃口，實際上是突出金剛石顆粒。由于金剛石微粉砂輪易堵塞，在使用中應(yīng)采用在線修整。常用的修整方法有電解法、電火花法、磨削法和軟彈性法等。
對于超精密研磨和拋光，可采用鑄鐵、錫、聚酯、呢氈等材料作研具或拋光器，采用金剛石、立方氯化硼、鋯剛玉、鉻剛玉、氧化鋁、碳化硅等磨料，進行非接觸研磨拋光、軟質(zhì)粒子研磨拋光、液中研磨拋光等，獲得高精度和低表面粗糙度。
刀具、磨具材料的選擇是一個關(guān)鍵，刀具磨具的發(fā)展史基本上可用刀具磨具材料的發(fā)展來代表，從碳鋼、合金鋼(高速鋼)、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼到金剛石，以及采用多元共滲、鍍膜、沉積等技術(shù)、提高了耐用度，超硬材料的出現(xiàn)給精密加工和超精密加工的發(fā)展提供了條件。目前，由于金剛石是由碳原子組成，與鐵碳構(gòu)成的黑色金屬有較大的親和力，故不宜切削黑色金屬，多用于切削有色金屬，現(xiàn)正在研究利用保護氣氛、低溫等措施來切削黑色金屬，或用立方氮化硼、陶瓷等材料。
5 檢測與誤差補償
精密和越精密加工必須具備相應(yīng)的檢測技術(shù)和手段，不僅要檢測零件的精度和表面粗糙度，而且要檢測加工設(shè)備及基礎(chǔ)元、部件的精度。
高精度的尺寸、幾何形狀及位置尺寸等可采用分辨力為0.l～0.01μm的電子測微計、分辨力為0.01～0.001μm的電感測微儀、電容測微儀，以及自準直儀、雙頻激光干涉儀、圓度儀等來檢測。
軸系回轉(zhuǎn)精度低速時靜態(tài)檢測可用電感測微儀、電容測微儀與基準球來測量；高速動態(tài)檢測可用電容測微儀和同步示波器按測量定點峰值變化的方法來測量。
導(dǎo)軌直線度可采用電子水平儀、自準直儀和激光干涉儀等角度測量的方法來檢測，也可用基準平尺與電子測微計分離平尺誤差的方法來檢測。
表面形貌和表面粗糙度的檢測分為接觸式和非接觸式兩類。接觸式測量多用觸針式的表面輪廓儀或表面形貌儀來檢測，所用傳感器多為電感式、壓電晶體式等，接觸式測量最大的缺點是檢測時會劃傷被測表面；非接觸測量可用氣動法、光纖法、電容法、超聲微波法、隧道顯微鏡法、激光光斑法等。
表面層的應(yīng)力狀態(tài)、變質(zhì)層深度、微裂紋等缺陷可用X光衍射法、激光干涉法等來進行測量。
精密檢測和自動化檢測是檢測技術(shù)的兩個重要方面，精密檢測尋求檢測精度的極限，自動化檢測尋求非接觸在線測量和誤差分離、補償技術(shù)。誤差分離技術(shù)是用多個傳感器在多處多個方位上同時進行檢測，利用計算機硬軟件進行處理，分離各種誤差成分并分析造成誤差的原因，為誤差補償創(chuàng)造條件�？梢�，誤差分離與誤差補償關(guān)系密切，可以說，誤差分離是誤差補償?shù)南葲Q條件，也可說誤差分離是誤差檢測的重要組成部分。誤差補償又可分為靜態(tài)誤差補償和動態(tài)誤差補償兩類。靜態(tài)誤差補償是事先測出誤差值，按需要的誤差補償值設(shè)計制造出補償裝置，用硬件(如校正尺等)或計算機軟件建模，在加工時進行誤差補償。動態(tài)誤差補償是在在線檢測的基礎(chǔ)上，通過計算機建模和反饋控制系統(tǒng)進行實時補償，因此，需要建立一個閉環(huán)自適應(yīng)誤差補償系統(tǒng)。
誤差預(yù)防、誤差補償、誤差預(yù)報是精密加工和超精密加工中提高加工精度的重要有效舉措。誤差預(yù)防是通過提高工藝系統(tǒng)精度、保證工作環(huán)境的條件等來減少誤差源、減少誤差的影響，具有治本性；誤差補償是通過修正來抵消或消除誤差，具有治標性；而誤差預(yù)報是根據(jù)誤差出現(xiàn)的發(fā)展趨勢，得出預(yù)測值，進行相應(yīng)的補救措施，并可真正做到無滯后的實時補償，具有主動性。
6 工作環(huán)境
精密加工和超精密加工的工作環(huán)境對加工質(zhì)量的影響很大，因此，工作環(huán)境是保證加工質(zhì)量的必要條件。工作環(huán)境主要有溫度、濕度、凈化和防振等方面的要求。
(l)恒溫。環(huán)境溫度可根據(jù)加工要求控制在20℃±(1～0.02)℃，甚至達到(20±0.0005)℃。達到恒溫的辦法可采用專門恒溫室(間)的整體恒溫和恒溫罩的局部恒溫。整體恒溫可采用大恒溫室、中恒溫室、小恒室、地下恒溫室等多層套間結(jié)構(gòu)，逐漸得到控制精度越來越高的室溫；同時采用地板恒溫方式使溫度分布均勻。
由于季節(jié)的溫差，為了節(jié)省能源，標準室溫在夏季可定為23℃、冬季可定為17℃，事實證明，這樣的規(guī)定是可行的。
(2)恒濕。在恒溫室內(nèi)，一般濕度保持在55%～60%，以防止機器的銹蝕，石材吸水膨脹，以及會影響一些儀器如激光干涉儀的零點漂移等。
(3)凈化。在超精密加工時，空氣中的塵�？赡軙⻊潅患庸け砻�，有時塵埃的大小可能比磨料的顆粒還要大，從而會破壞加工表面，使磨料加工不能達到預(yù)期效果，因此要進行空氣的潔凈處理。
進行空氣凈化的主要方法是濾清，進行凈化的房間稱凈化室或超凈室。凈化可分為整體凈化和局部凈化，局部凈化如凈化工作臺、凈化腔等，其方法是在凈化區(qū)內(nèi)通入正壓潔凈空氣，可防止外界空氣進入，以保持凈化效果，且比較經(jīng)濟。由于人是要進入凈化室工作的，工作人員的衣物、頭發(fā)、皮膚都會帶入塵埃，因此，在進入凈化室前應(yīng)更換專門的衣服，甚至是特制的無塵服，進行風淋后，再進室工作，以控制人員活動時產(chǎn)生塵埃的影響，保持潔凈度。
由于直徑大于0.5μm的塵埃對超精密加工的表面質(zhì)量影響最大，故通常用每立方英尺體積中直徑大于0.5μm的塵埃數(shù)來表示空氣凈化等級，一般凈化要求在100級～10000級。
(4)防振。在精密加工和超精密加工時，振動對加工質(zhì)量的影響比較大，其振源來自兩方面，一是機床等加工設(shè)備產(chǎn)生的振動，如由回轉(zhuǎn)零件的不平衡，零件或部件剛度不足等；二是來自加工設(shè)備外部，由地基傳入的振動，如鄰近機床工作時產(chǎn)生的振動，這就需要將加工設(shè)備安放在帶防振溝和隔振器的防振地基上，同時可使用空氣彈簧(墊)來隔離低頻振動，靈活方便，效果良好。
精密加工和超精密加工有時還需要一些特殊工作環(huán)境，如防磁、防靜電、防電子輻射、防聲波、防X射線、防原子輻射等，可根據(jù)需求進行整體環(huán)境或局部環(huán)境的處理。
7 工藝過程設(shè)計
工藝過程設(shè)計對加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本往往具有關(guān)鍵性的全局影響，在精密加工和超精密加工中更是如此，除應(yīng)該遵循一般加工的原則和規(guī)律外，還應(yīng)考慮以下問題。
(l)循序漸近、嚴格要求。進行精密加工和超精密加工的工件，一定要有良好的粗、半精、精順序加工基礎(chǔ)。原材料，各工序加工質(zhì)量應(yīng)嚴格要求，工件在搬運存儲中不得碰傷、工作地環(huán)境應(yīng)清潔整齊、有條不紊。
(2)正確選擇定位基準，控制定位基準加工質(zhì)量。往往采用加工面本身為定位基準，以保證加工余量的均勻；采用互為基準原則保證有位置精度要求的表面；要保證定位基準的加工質(zhì)量及潔凈，在每道工序加工前，要注意定位基準是否受損和潔凈，在粗精工序轉(zhuǎn)換時，應(yīng)安排修磨定位基準工序。
(3)要注意工件的夾緊變形和加工中變形。在超精密加工時，由于是微量去除，可能產(chǎn)生安裝變形大于加工余量的情況，最好能做到無變形裝夾。對于一些加工中易變形的零件，薄片狀零件可用真空吸盤吸附；不規(guī)則形狀的零件可采用液態(tài)橡膠、瀝青、工業(yè)用臘。電流變體(一種糊狀液體，當通電流時即可固化，斷電后恢復(fù)液態(tài))等物質(zhì)將工件粘接(溶接)于夾具上進行加工；當然也可以采用過定位結(jié)構(gòu)來提高工件本身的剛度。
(4)注意熱處理工序的安排。精密加工和超精密加工中的內(nèi)應(yīng)力變形對零件加工精度有嚴重影響，而且一直是一個難題，因此在加工時要在粗、半精、精加工階段轉(zhuǎn)換時安排人工時效甚至自然時效來消除內(nèi)應(yīng)力，在關(guān)鍵工序前也要安排相應(yīng)地熱處理工序。
8 夾具設(shè)計
夾具是構(gòu)成機械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計是否合理、制造質(zhì)量是否能保證對工件的加工影響很大。夾具與刀具(磨具)、輔具、檢具等構(gòu)成了工藝裝備。
在精密加工和超精密加工中，可選用精密通用夾具，如轉(zhuǎn)臺、卡盤等，但多數(shù)情況要設(shè)計精密專用夾具，并往往成為零件加工的關(guān)鍵，因此，在設(shè)計制造時應(yīng)注意以下幾點。
(l)要按精密夾具設(shè)計的要求進行設(shè)計、制造。夾具的定位元件應(yīng)有高精度，并耐磨損，夾具與機床的裝夾部分也應(yīng)有高的定位精度。整個夾具應(yīng)有高剛度和精度保持性。
(2)要注意工件的夾緊變形。夾緊力應(yīng)足夠，但不得使工件產(chǎn)生變形，特別是對于那些剛度比較差的零件，可采用一些特殊夾緊方法或夾緊裝置結(jié)構(gòu)。如采用多輔助支承結(jié)構(gòu)，手工夾緊時用定轉(zhuǎn)矩扳手，采用過定位結(jié)構(gòu)等�？衫糜邢拊治鲞M行一些必要的核算。
(3)夾具上的定位基準面“就地加工”。為了保證夾具的質(zhì)量，可在夾具每次裝夾在機床上后，利用機床進行“就地加工”以保工件的高精度裝夾。這時，在夾具要加工的表面應(yīng)留出足夠多次加工的余量。例如，超精密車削磁盤盤片表面時，利用真空吸盤進行裝夾，真空吸盤每次裝夾在機床主軸上后，對其定位面進行一次超精密車削，從而保證了真空吸盤定位面本身的平面度及其與機床主軸軸線的垂直度，這不僅保證了盤片吸附的緊密性和所需的夾緊力，同時又避免了在夾緊時由于真空吸盤定位面的不平而造成盤片的變形，保證了盤片的平面度及厚度的均勻性。此外，也使盤片在加工時加工余量均勻，減少了誤差復(fù)映。
9 人的技藝
當前，精密加工和超精密加工的加工質(zhì)量和水平在一定程度上靠技術(shù)人員和操作工人的技藝來保證。加工設(shè)備的精度、檢測儀器的精度、技術(shù)人員和操作工人的經(jīng)驗和技藝水平三者決定了工件的加工精度。因此，人的技術(shù)水平，知識面、經(jīng)驗和操作熟練程度，往往是影響精密加工和越精密加工質(zhì)量和效率的重要因素。這里應(yīng)特別強調(diào)操作者，他不僅要有高超的技藝，而且要有寬廣的知識面，懂得機械、電子、物理、化學、計算機技術(shù)，才能勝任這一工作。例如，金剛石刀具的刃磨、精密靜壓軸承的制造中，精密研磨是關(guān)鍵技術(shù)，與人的技藝關(guān)系密切。
除上述的影響因素外，尚有市場需求及決策、組織管理及體制、標準化和規(guī)格化、資料和開發(fā)工具等問題，均歸于“其他”因素內(nèi)。
