[摘要]纳米切削研究的目的是实现人为地控制被加工材料表面的剥落，以达到纳米尺度的加工 精度。典型的纳米切削工艺是采用金刚石单点刀具，结合扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，简称SPM)技术，切削速度通常在1?100 m/S之间。它巳能够实现几十纳米尺 度的切削加工。
纳米级加工技术包括切削加工、化学腐蚀、能量束加工、复合加工、扫描隧道显微技术加工 等多种方法。纳米加工技术近年来有了突破性进展，现已成为现实的、有广阔发展前景的全新 加工领域。
8.1.3纳米加工的关键技术
1.检测技术
常规的机电测量仪在纳米级检测中，一方面受分辨率和测量精度的局限，达不到预期精 度；另一方面还会损伤被检测元件表面，因此必须采用其他技术。现在纳米级测量技术主要有 两个发展方向：
①光干涉测量技术。如双频激光干涉测量、激光外差干涉测量、X射线干涉测量、衍射光 栅尺测量。
②扫描显微测量技术。如扫描隧道显微镜（STM)、原子力显微镜（AFM)、磁力显微镜
(MFM)、激光力显微镜（LFM)、静电力显微镜(EFM)、光子扫描隧道显微镜(PSTM)等。
环境条件控制
纳米加工对环境的要求较高，必须在恒温、恒湿、防振、超净环境下进行。空气中的尘埃可 能会划伤被加工表面，从而达不到预期效果，因此要进行空气洁净处理。振动对加工表面质量 影响也很大。在纳米加工中，振源一般来自两方面：一是机床等加工设备产生的振动；二是来 自加工设备外部，由地基传人的振动。这就要求加工设备必须安装在带防振沟和隔振器的防 振地基上，这样对高频振动可以起到较好的隔离作用，但对于低频振动则难以隔离。因此，在 安放机床时必须对周围的低频振源给予足够重视。
机床及工具
纳米加工时对机床的基本要求有：
①高精度要求机床有高精度的进给系统，实现无爬行的纳米级进给；有回转运动时，需 保证有纳米级的回转精度。
②高刚度要求机床具有足够高的刚度，以保证工件和加工工具之间相对位置不受外力
作用而改变。
③高稳定性要求设备在使用过程中应能长时间保持高精度，抗干扰、抗振动、良好的耐 磨性，稳定工作。
对于加工工具来说，如果具有固定形状，则要求工具必须具有纳米级的表面粗糙度和极小 的刀尖圆弧半径，否则必须采用高能密度的束流。
基于SPM的纳米切削加工
纳米切削研究的目的是实现人为地控制被加工材料表面的剥落，以达到纳米尺度的加工 精度。典型的纳米切削工艺是采用金刚石单点刀具，结合扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscope，简称SPM)技术，切削速度通常在1?100 m/S之间。它巳能够实现几十纳米尺 度的切削加工。
8.2.1扫描探针显微镜的工作原理
1.扫描隧道显微镜的工作原理
扫描隧道显微镜（STM)的原理是基于量子理论中的隧道效应。若将极细的探针和被研 究物质表面作为两个电极，当探针与样品间的距离非常接近时，在外加电场作用下，电子会穿 过两个电极间的绝缘层从一极流向另一极，产生与两电极间距离和表面性质有关的隧道电流。 这种效应是电子波动性的直接结果，是一种典型的量子效应。