【編者按】超精密機(jī)床各環(huán)節(jié)基本都處于一種技術(shù)極限或臨界應(yīng)用狀態(tài)，哪個(gè)環(huán)節(jié)稍考慮或處理不周狂芋，就會(huì)導(dǎo)致整體失敗微谓。因此，設(shè)計(jì)上需對(duì)機(jī)床系統(tǒng)整體和各部分技術(shù)有著非常全面薛耻、深刻的了解营罢。需依可行性，從整體最優(yōu)出發(fā)饼齿，極其周詳?shù)剡M(jìn)行關(guān)聯(lián)綜合設(shè)計(jì)饲漾。

傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)因時(shí)代技術(shù)所限，結(jié)構(gòu)和元件形狀都較簡(jiǎn)單缕溉。傳統(tǒng)光學(xué)元件加工考传，其加工精度依賴的是工藝方法，低精度加工機(jī)床仍可達(dá)到高的光學(xué)元件加工精度效果证鸥。這類機(jī)床通常也被稱為“非確定性”（Nondeterministic）加工機(jī)床僚楞。采用傳統(tǒng)加工方法的“非確定性”加工機(jī)床只適合加工球、平面等簡(jiǎn)單形狀和玻璃類硬脆材料的光學(xué)元件四酱。

隨著科技的發(fā)展闽芳，特別是現(xiàn)代光電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展扑详，當(dāng)今的光學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)無論光學(xué)元件形面的復(fù)雜性媚尊、材料的多樣性、小和大兩方面的幾何尺度都有了巨大的發(fā)展變化涕留。傳統(tǒng)的“非確定性”加工機(jī)床和方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)元件加工需求：或是根本無法加工褂反，或是加工效率極低。現(xiàn)代超精密加工機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生唁返，它特指“確定性”（Deterministic）超精密加工機(jī)床绝电。

超精密加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)床系統(tǒng)總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù)忿奈。常規(guī)機(jī)床設(shè)計(jì)與制造，各環(huán)節(jié)技術(shù)上都有很大寬容度默在。超精密機(jī)床各環(huán)節(jié)基本都處于一種技術(shù)極限或臨界應(yīng)用狀態(tài)饰址，哪個(gè)環(huán)節(jié)稍考慮或處理不周，就會(huì)導(dǎo)致整體失敗跺诈。因此产舞，設(shè)計(jì)上需對(duì)機(jī)床系統(tǒng)整體和各部分技術(shù)有著非常全面、深刻的了解菠剩。需依可行性易猫，從整體最優(yōu)出發(fā)，極其周詳?shù)剡M(jìn)行關(guān)聯(lián)綜合設(shè)計(jì)具壮。

高剛性准颓、高穩(wěn)定機(jī)床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)棺妓。特別是LODTM機(jī)床攘已，由于機(jī)身大、自身重怜跑，承載工件重量變化大样勃，任何微小的變形都會(huì)影響加工精度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除從材料性芬、結(jié)構(gòu)形式峡眶、工藝方面達(dá)到要求，還須兼顧機(jī)床運(yùn)行時(shí)的可操作性植锉。

超精密工件主軸技術(shù)骡榨。中、小型機(jī)床常采用空氣靜壓主軸方案奕截×着。空氣靜壓主軸阻尼小，適合高速回轉(zhuǎn)加工應(yīng)用衩斋，但承載能力較小者赴。空氣靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.05μm瞎介。

LODTM機(jī)床主軸承載工件尺寸碗厕、重量大，一般宜采用液體靜壓主軸融辈。液體靜壓主軸阻尼大誓华、抗振性好、承載力大胧蹲，但液體靜壓主軸高速發(fā)熱大菇唇，需采取液體冷卻恒溫措施囊祝。液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.1μm。為了保證主軸精度和穩(wěn)定性匪补，無論氣壓源伞辛、或液壓源都需恒溫、過濾和壓力精密控制處理夯缺。

超精密導(dǎo)軌技術(shù)蚤氏。早期的超精密機(jī)床采用氣浮靜壓導(dǎo)軌技術(shù)。氣浮靜壓導(dǎo)軌易于維護(hù)踊兜，但阻尼小竿滨，承載抗振性能差，現(xiàn)已較少采用捏境。閉式液體靜壓導(dǎo)軌具有高抗振阻尼于游、高剛度、承載力大的優(yōu)勢(shì)垫言。國外主要的超精密加工現(xiàn)主要采用液體靜壓導(dǎo)軌贰剥。超精密的液體靜壓導(dǎo)軌的直線度可達(dá)到0.1μm。

納米級(jí)分辨率動(dòng)態(tài)超精密坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)骏掀。激光干涉測(cè)量是一種高精度的標(biāo)準(zhǔn)幾何量測(cè)量基準(zhǔn)，但是柱告，易受環(huán)境因素（氣壓退博、濕度、溫度旋囤、氣流擾動(dòng)等）影響别印。為此，美國LLNL的LODTM坐標(biāo)激光測(cè)量回路采用了真空隔離凯怕，和零溫度系數(shù)的殷鋼坐標(biāo)測(cè)量框架的措施嫁昌。這也是激光坐標(biāo)測(cè)量方面的頂尖應(yīng)用。

當(dāng)今的超精密機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)大多采用衍射光柵甩楷。光柵測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性高锁荚，分辨率可達(dá)nm級(jí)。為了進(jìn)一步獲得超高的位置控制特性和加工表面質(zhì)量催锯，采用DSP細(xì)分滴练，測(cè)量系統(tǒng)分辨率可達(dá)納米級(jí)。

納米級(jí)重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)孵熏、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)摊桅。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級(jí)的確定性超精密加工，機(jī)床必須具有納米級(jí)重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)捺氢。伺服傳動(dòng)藻丢、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)剪撬，特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)。因此悠反，采用氣浮残黑、液浮等無靜摩擦效應(yīng)軸承、導(dǎo)軌问慎、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇萍摊。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨、高實(shí)時(shí)性要求外如叼，控制算法模式也需不斷進(jìn)步冰木。

開放式高性能CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)。從加工精度和效能出發(fā)笼恰，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率踊沸、精度，實(shí)時(shí)性等要求社证，還需擴(kuò)展在機(jī)測(cè)量逼龟、對(duì)刀、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能车匪。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求秦代。所以，超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC+運(yùn)動(dòng)控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式臼裂。

高精度氣蚯景、液、溫度前肥、振動(dòng)等工作環(huán)境控制技術(shù)楣索。機(jī)床隔振及水平姿態(tài)控制。振動(dòng)對(duì)超精密加工的影響非常明顯淀肿，遠(yuǎn)駛的汽車都有影響媳惦。機(jī)床隔振需采取特殊的地基處理和機(jī)床本體氣浮隔振復(fù)合措施。機(jī)床體氣浮隔振系統(tǒng)還需具備自動(dòng)調(diào)平功能讯谎，以防止機(jī)床加工中水平狀態(tài)變化對(duì)加工的影響碎员。對(duì)于LODTM隔振要求高的機(jī)床，隔振系統(tǒng)的自然頻率要求在1HZ以下乘硬。

溫度控制烁胳。溫度對(duì)加工精度的影響非常大。因此廷支，LODTM機(jī)床溫控要求極其高频鉴。

應(yīng)用展望

超精密加工機(jī)床系統(tǒng)與技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)：更高的加工表面質(zhì)量、面形精度；朝大垛孔、小尺度兩個(gè)方向發(fā)展藕甩；提高工件復(fù)雜形面、不同材料的加工適應(yīng)性等周荐。

大的尺度發(fā)展應(yīng)用如適應(yīng)未來空狭莱、天基強(qiáng)激光武器輕質(zhì)、高剛性金屬基主反射鏡加工的超大型SLODTM機(jī)床概作；地基超大口徑深空望遠(yuǎn)鏡（如歐洲的Euro50(Φ50m）腋妙、OWL(Φ100m))拼接式離軸非球面鏡（數(shù)米尺寸）加工的多軸超精密磨削加工等。

近年來讯榕，太赫茲（THZ）作為一門新興技術(shù)得到了廣泛重視骤素，是未來超精密加工技術(shù)與機(jī)床極為廣大和重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在大的尺度方面愚屁，太赫茲應(yīng)用不亞于前列的大的發(fā)展需求撑枯，如太赫茲天線鏡面加工需求。在小的尺度方面蛹活，太赫茲系統(tǒng)中的微型波紋喇叭天線（毫米級(jí)復(fù)雜形狀內(nèi)腔簇抑，微米級(jí)加工精度）是未來所需解決的超精密加工難題之一。在加工面形的復(fù)雜度方面匕磅，由于太赫茲波束控制元件表面電磁特性枢蜗，其設(shè)計(jì)元件面形更具復(fù)雜性，如非對(duì)稱賦形自由曲面等晃逞。在加工材料方面箍颗，太赫茲應(yīng)用更具多樣性。

發(fā)展超精密加工機(jī)床系統(tǒng)痪猿，我國需重點(diǎn)突破解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：高精度几郎、高分辨率交掌、高穩(wěn)定续残、大位移坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，先進(jìn)控制算法（自適應(yīng)控制荧孽、二階動(dòng)態(tài)無差控制等）的高性能多軸運(yùn)動(dòng)控制器鸵赫，工件在機(jī)超精密測(cè)量與補(bǔ)償技術(shù)，超高精度環(huán)境控制技術(shù)等躏升。傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)因時(shí)代技術(shù)所限辩棒，結(jié)構(gòu)和元件形狀都較簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)光學(xué)元件加工膨疏，其加工精度依賴的是工藝方法一睁，低精度加工機(jī)床仍可達(dá)到高的光學(xué)元件加工精度效果。這類機(jī)床通常也被稱為“非確定性”（Nondeterministic）加工機(jī)床。采用傳統(tǒng)加工方法的“非確定性”加工機(jī)床只適合加工球者吁、平面等簡(jiǎn)單形狀和玻璃類硬脆材料的光學(xué)元件窘俺。

隨著科技的發(fā)展，特別是現(xiàn)代光電子技術(shù)复凳、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展瘤泪，當(dāng)今的光學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)無論光學(xué)元件形面的復(fù)雜性、材料的多樣性育八、小和大兩方面的幾何尺度都有了巨大的發(fā)展變化对途。傳統(tǒng)的“非確定性”加工機(jī)床和方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)元件加工需求：或是根本無法加工，或是加工效率極低∷杵澹現(xiàn)代超精密加工機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生锉寿，它特指“確定性”（Deterministic）超精密加工機(jī)床。

超精密加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)床系統(tǒng)總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù)楚辆。常規(guī)機(jī)床設(shè)計(jì)與制造芍司，各環(huán)節(jié)技術(shù)上都有很大寬容度。超精密機(jī)床各環(huán)節(jié)基本都處于一種技術(shù)極限或臨界應(yīng)用狀態(tài)甜序，哪個(gè)環(huán)節(jié)稍考慮或處理不周抽堵，就會(huì)導(dǎo)致整體失敗。因此驹拢，設(shè)計(jì)上需對(duì)機(jī)床系統(tǒng)整體和各部分技術(shù)有著非常全面起忠、深刻的了解。需依可行性帕吆，從整體最優(yōu)出發(fā)聋芹，極其周詳?shù)剡M(jìn)行關(guān)聯(lián)綜合設(shè)計(jì)。

高剛性觅霉、高穩(wěn)定機(jī)床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沥涕、制造技術(shù)。特別是LODTM機(jī)床绑警，由于機(jī)身大求泰、自身重，承載工件重量變化大计盒，任何微小的變形都會(huì)影響加工精度渴频。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除從材料、結(jié)構(gòu)形式北启、工藝方面達(dá)到要求卜朗，還須兼顧機(jī)床運(yùn)行時(shí)的可操作性。

超精密工件主軸技術(shù)咕村。中场钉、小型機(jī)床常采用空氣靜壓主軸方案。空氣靜壓主軸阻尼小逛万，適合高速回轉(zhuǎn)加工應(yīng)用春叫，但承載能力較小∑郏空氣靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.05μm暂殖。

LODTM機(jī)床主軸承載工件尺寸、重量大墓篇，一般宜采用液體靜壓主軸粤沥。液體靜壓主軸阻尼大、抗振性好瘾夯、承載力大索射，但液體靜壓主軸高速發(fā)熱大，需采取液體冷卻恒溫措施巧嗡。液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.1μm虎铅。為了保證主軸精度和穩(wěn)定性，無論氣壓源恋鞋、或液壓源都需恒溫钟骏、過濾和壓力精密控制處理。

超精密導(dǎo)軌技術(shù)赵须。早期的超精密機(jī)床采用氣浮靜壓導(dǎo)軌技術(shù)企鄙。氣浮靜壓導(dǎo)軌易于維護(hù)，但阻尼小业嗅，承載抗振性能差倘谢，現(xiàn)已較少采用。閉式液體靜壓導(dǎo)軌具有高抗振阻尼咒吐、高剛度野建、承載力大的優(yōu)勢(shì)。國外主要的超精密加工現(xiàn)主要采用液體靜壓導(dǎo)軌恬叹。超精密的液體靜壓導(dǎo)軌的直線度可達(dá)到0.1μm候生。

納米級(jí)分辨率動(dòng)態(tài)超精密坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。激光干涉測(cè)量是一種高精度的標(biāo)準(zhǔn)幾何量測(cè)量基準(zhǔn)妄呕，但是陶舞，易受環(huán)境因素（氣壓嗽测、濕度绪励、溫度、氣流擾動(dòng)等）影響唠粥。為此疏魏，美國LLNL的LODTM坐標(biāo)激光測(cè)量回路采用了真空隔離，和零溫度系數(shù)的殷鋼坐標(biāo)測(cè)量框架的措施。這也是激光坐標(biāo)測(cè)量方面的頂尖應(yīng)用大莫。

當(dāng)今的超精密機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)大多采用衍射光柵蛉腌。光柵測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性高，分辨率可達(dá)nm級(jí)厨朗。為了進(jìn)一步獲得超高的位置控制特性和加工表面質(zhì)量瑟顶，采用DSP細(xì)分，測(cè)量系統(tǒng)分辨率可達(dá)納米級(jí)淀然。

納米級(jí)重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)鹿腕、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級(jí)的確定性超精密加工悔琉，機(jī)床必須具有納米級(jí)重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)悼锻。伺服傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)唉攻，特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)透辜。因此，采用氣浮网赤、液浮等無靜摩擦效應(yīng)軸承使萨、導(dǎo)軌、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇族延。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨喂很、高實(shí)時(shí)性要求外，控制算法模式也需不斷進(jìn)步皆刺。

開放式高性能CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)少辣。從加工精度和效能出發(fā)，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率羡蛾、精度漓帅，實(shí)時(shí)性等要求，還需擴(kuò)展在機(jī)測(cè)量痴怨、對(duì)刀忙干、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求浪藻。所以捐迫，超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC+運(yùn)動(dòng)控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式。

高精度氣爱葵、液施戴、溫度、振動(dòng)等工作環(huán)境控制技術(shù)萌丈。機(jī)床隔振及水平姿態(tài)控制赞哗。振動(dòng)對(duì)超精密加工的影響非常明顯峡哥，遠(yuǎn)駛的汽車都有影響。機(jī)床隔振需采取特殊的地基處理和機(jī)床本體氣浮隔振復(fù)合措施蕴脯。機(jī)床體氣浮隔振系統(tǒng)還需具備自動(dòng)調(diào)平功能烙昼，以防止機(jī)床加工中水平狀態(tài)變化對(duì)加工的影響。對(duì)于LODTM隔振要求高的機(jī)床曼沐，隔振系統(tǒng)的自然頻率要求在1HZ以下泛红。

溫度控制。溫度對(duì)加工精度的影響非常大搏贤。因此海黍，LODTM機(jī)床溫控要求極其高。

應(yīng)用展望

超精密加工機(jī)床系統(tǒng)與技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)：更高的加工表面質(zhì)量付准、面形精度闲挚；朝大、小尺度兩個(gè)方向發(fā)展佩艇；提高工件復(fù)雜形面年粟、不同材料的加工適應(yīng)性等。

大的尺度發(fā)展應(yīng)用如適應(yīng)未來空送丰、天基強(qiáng)激光武器輕質(zhì)缔俄、高剛性金屬基主反射鏡加工的超大型SLODTM機(jī)床；地基超大口徑深空望遠(yuǎn)鏡（如歐洲的Euro50(Φ50m）器躏、OWL(Φ100m))拼接式離軸非球面鏡（數(shù)米尺寸）加工的多軸超精密磨削加工等俐载。

近年來，太赫茲（THZ）作為一門新興技術(shù)得到了廣泛重視登失，是未來超精密加工技術(shù)與機(jī)床極為廣大和重要的應(yīng)用領(lǐng)域遏佣。在大的尺度方面，太赫茲應(yīng)用不亞于前列的大的發(fā)展需求揽浙，如太赫茲天線鏡面加工需求状婶。在小的尺度方面，太赫茲系統(tǒng)中的微型波紋喇叭天線（毫米級(jí)復(fù)雜形狀內(nèi)腔馅巷，微米級(jí)加工精度）是未來所需解決的超精密加工難題之一膛虫。在加工面形的復(fù)雜度方面，由于太赫茲波束控制元件表面電磁特性钓猬，其設(shè)計(jì)元件面形更具復(fù)雜性稍刀，如非對(duì)稱賦形自由曲面等。在加工材料方面草悦，太赫茲應(yīng)用更具多樣性赔绒。

傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)因時(shí)代技術(shù)所限，結(jié)構(gòu)和元件形狀都較簡(jiǎn)單滋样。傳統(tǒng)光學(xué)元件加工迁搜，其加工精度依賴的是工藝方法，低精度加工機(jī)床仍可達(dá)到高的光學(xué)元件加工精度效果督阿。這類機(jī)床通常也被稱為“非確定性”（Nondeterministic）加工機(jī)床宣葡。采用傳統(tǒng)加工方法的“非確定性”加工機(jī)床只適合加工球、平面等簡(jiǎn)單形狀和玻璃類硬脆材料的光學(xué)元件畴制。

隨著科技的發(fā)展椰墩，特別是現(xiàn)代光電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展译快，當(dāng)今的光學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)無論光學(xué)元件形面的復(fù)雜性喊傻、材料的多樣性、小和大兩方面的幾何尺度都有了巨大的發(fā)展變化攻内。傳統(tǒng)的“非確定性”加工機(jī)床和方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)元件加工需求：或是根本無法加工褂磕，或是加工效率極低。現(xiàn)代超精密加工機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生匪傍，它特指“確定性”（Deterministic）超精密加工機(jī)床您市。

超精密加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)床系統(tǒng)總體綜合設(shè)計(jì)技術(shù)。常規(guī)機(jī)床設(shè)計(jì)與制造役衡，各環(huán)節(jié)技術(shù)上都有很大寬容度茵休。超精密機(jī)床各環(huán)節(jié)基本都處于一種技術(shù)極限或臨界應(yīng)用狀態(tài)，哪個(gè)環(huán)節(jié)稍考慮或處理不周手蝎，就會(huì)導(dǎo)致整體失敗榕莺。因此，設(shè)計(jì)上需對(duì)機(jī)床系統(tǒng)整體和各部分技術(shù)有著非常全面棵介、深刻的了解钉鸯。需依可行性，從整體最優(yōu)出發(fā)邮辽，極其周詳?shù)剡M(jìn)行關(guān)聯(lián)綜合設(shè)計(jì)亏拉。

高剛性、高穩(wěn)定機(jī)床本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)逆巍、制造技術(shù)及塘。特別是LODTM機(jī)床，由于機(jī)身大厚较、自身重坊蜂，承載工件重量變化大，任何微小的變形都會(huì)影響加工精度蚤岗。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除從材料卢俯、結(jié)構(gòu)形式、工藝方面達(dá)到要求变硬，還須兼顧機(jī)床運(yùn)行時(shí)的可操作性氢熏。

超精密工件主軸技術(shù)想触。中、小型機(jī)床常采用空氣靜壓主軸方案仲蔼×莱洌空氣靜壓主軸阻尼小，適合高速回轉(zhuǎn)加工應(yīng)用些搅，但承載能力較小崭湾。空氣靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.05μm乏呐。

LODTM機(jī)床主軸承載工件尺寸猛蔽、重量大，一般宜采用液體靜壓主軸灵寺。液體靜壓主軸阻尼大曼库、抗振性好、承載力大略板，但液體靜壓主軸高速發(fā)熱大凉泄，需采取液體冷卻恒溫措施。液體靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度可達(dá)0.1μm蚯根。為了保證主軸精度和穩(wěn)定性后众，無論氣壓源、或液壓源都需恒溫颅拦、過濾和壓力精密控制處理蒂誉。

超精密導(dǎo)軌技術(shù)。早期的超精密機(jī)床采用氣浮靜壓導(dǎo)軌技術(shù)距帅。氣浮靜壓導(dǎo)軌易于維護(hù)右锨，但阻尼小，承載抗振性能差碌秸，現(xiàn)已較少采用绍移。閉式液體靜壓導(dǎo)軌具有高抗振阻尼、高剛度尖蚪、承載力大的優(yōu)勢(shì)啤盯。國外主要的超精密加工現(xiàn)主要采用液體靜壓導(dǎo)軌。超精密的液體靜壓導(dǎo)軌的直線度可達(dá)到0.1μm嫉簿。

納米級(jí)分辨率動(dòng)態(tài)超精密坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)抬而。激光干涉測(cè)量是一種高精度的標(biāo)準(zhǔn)幾何量測(cè)量基準(zhǔn)，但是封鹦，易受環(huán)境因素（氣壓墓老、濕度、溫度晾游、氣流擾動(dòng)等）影響辽蚀。為此翁纵，美國LLNL的LODTM坐標(biāo)激光測(cè)量回路采用了真空隔離，和零溫度系數(shù)的殷鋼坐標(biāo)測(cè)量框架的措施泳落。這也是激光坐標(biāo)測(cè)量方面的頂尖應(yīng)用沐恨。

當(dāng)今的超精密機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)大多采用衍射光柵。光柵測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性高沙峻，分辨率可達(dá)nm級(jí)睦授。為了進(jìn)一步獲得超高的位置控制特性和加工表面質(zhì)量两芳，采用DSP細(xì)分摔寨，測(cè)量系統(tǒng)分辨率可達(dá)納米級(jí)。

納米級(jí)重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)怖辆、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)是复。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級(jí)的確定性超精密加工，機(jī)床必須具有納米級(jí)重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)竖螃。伺服傳動(dòng)淑廊、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)，特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)特咆。因此季惩，采用氣浮、液浮等無靜摩擦效應(yīng)軸承腻格、導(dǎo)軌画拾、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨菜职、高實(shí)時(shí)性要求外摊矮，控制算法模式也需不斷進(jìn)步。

開放式高性能CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)睬漩。從加工精度和效能出發(fā)影偶，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率、精度漫诬，實(shí)時(shí)性等要求确羹，還需擴(kuò)展在機(jī)測(cè)量、對(duì)刀胀垃、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能烁讨。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求。所以径候，超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC+運(yùn)動(dòng)控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式么养。

高精度氣、液速袁、溫度协固、振動(dòng)等工作環(huán)境控制技術(shù)溢傅。機(jī)床隔振及水平姿態(tài)控制。振動(dòng)對(duì)超精密加工的影響非常明顯芋忿，遠(yuǎn)駛的汽車都有影響炸客。機(jī)床隔振需采取特殊的地基處理和機(jī)床本體氣浮隔振復(fù)合措施。機(jī)床體氣浮隔振系統(tǒng)還需具備自動(dòng)調(diào)平功能戈钢，以防止機(jī)床加工中水平狀態(tài)變化對(duì)加工的影響痹仙。對(duì)于LODTM隔振要求高的機(jī)床，隔振系統(tǒng)的自然頻率要求在1HZ以下殉了。

溫度控制开仰。溫度對(duì)加工精度的影響非常大。因此薪铜，LODTM機(jī)床溫控要求極其高众弓。

應(yīng)用展望

超精密加工機(jī)床系統(tǒng)與技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)：更高的加工表面質(zhì)量、面形精度隔箍；朝大谓娃、小尺度兩個(gè)方向發(fā)展；提高工件復(fù)雜形面蜒滩、不同材料的加工適應(yīng)性等滨达。

大的尺度發(fā)展應(yīng)用如適應(yīng)未來空、天基強(qiáng)激光武器輕質(zhì)绍掂、高剛性金屬基主反射鏡加工的超大型SLODTM機(jī)床恃打；地基超大口徑深空望遠(yuǎn)鏡（如歐洲的Euro50(Φ50m）、OWL(Φ100m))拼接式離軸非球面鏡（數(shù)米尺寸）加工的多軸超精密磨削加工等龄冀。

近年來懒俊，太赫茲（THZ）作為一門新興技術(shù)得到了廣泛重視，是未來超精密加工技術(shù)與機(jī)床極為廣大和重要的應(yīng)用領(lǐng)域圆如。在大的尺度方面钮瘪，太赫茲應(yīng)用不亞于前列的大的發(fā)展需求，如太赫茲天線鏡面加工需求游颅。在小的尺度方面湿铃，太赫茲系統(tǒng)中的微型波紋喇叭天線（毫米級(jí)復(fù)雜形狀內(nèi)腔，微米級(jí)加工精度）是未來所需解決的超精密加工難題之一诞昧。在加工面形的復(fù)雜度方面碉办，由于太赫茲波束控制元件表面電磁特性，其設(shè)計(jì)元件面形更具復(fù)雜性步嘹，如非對(duì)稱賦形自由曲面等虐干。在加工材料方面，太赫茲應(yīng)用更具多樣性。

發(fā)展超精密加工機(jī)床系統(tǒng)际乘，我國需重點(diǎn)突破解決的關(guān)鍵技術(shù)包括：高精度坡倔、高分辨率、高穩(wěn)定脖含、大位移坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)罪塔，先進(jìn)控制算法（自適應(yīng)控制、二階動(dòng)態(tài)無差控制等）的高性能多軸運(yùn)動(dòng)控制器养葵，工件在機(jī)超精密測(cè)量與補(bǔ)償技術(shù)征堪，超高精度環(huán)境控制技術(shù)等。

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