超精密加工技术是先进制造技术领域的前沿课题,已经成为各个行业在国际竞争中取得成功的关键技术。它对国防、航空航天、核能及国民经济各高新技术领域的精密零件的研制具有重要作用。探讨超精密技术的优劣,主要是对加工得到零件的表面质量来进行评价,这就要求对加工表面进行合理的表征,因此,测量和表征在超精密加工中占有重要作用。在本课题中,首先应用Nanoscope-III(Dimension 3100)原子力显微镜和Taylorsurf CCI 2000光学干涉轮廓仪对超精密磨削和车削表面进行测量,得到表面的三维微观形貌和数据。然后分析总结了传统粗糙度、功率谱密度和分形理论在表面表征中的优缺点,并采用功率谱密度和分形理论对超精密加工表面进行表征。以空间波长为横坐标输出功率谱密度图,简单直观地分析加工表面空间波长分布及其在表面所占的比重。分别利用结构函数法和变分法计算二维、三维分形维数,通过结构函数曲线在双对数坐标中的拟合直线的斜率,判断出超精密加工表面具有分形特征。因为不同加工方法和不同工艺条件下得到的超精密加工表面特征是不同的,所以分别用二维、三维分形维数对这些表面进行表征,对比分析了分形维数与加工法、加工参数的关系。在试验的基础上,对比分析了三维分形维数同二维分形维数的关系,及三维分形与三维粗糙度值的关系。通过使用与传统表征方法不同的功率谱密度和分形对超精密加工表面进行表征,以期为超精密加工中加工方法的选择提供更为丰富的信息。