什么是超精密加工机床？

通常，常规机床设计与制造，各环节技术上都有很大宽容度。超精密机床各环节基本都处于一种技术极限或临界应用状态，哪个环节稍考虑或处理不当，就会导致整体失败。因此，设计上需对机床系统整体和各部分技术有着非常全面、深刻的了解。需依可行性，从整体最优出发，极其周祥地进行关联综合设计。

高刚性、高稳定性机床本体结构设计、制造技术。特别是LODTM机床，由于机身大、自身重，承载工件重量变化大，任何微小的变形都会影响加工精度。结构设计除从材料、结构形式、工艺方面达到要求，还须兼顾机床运行时间的可操作性。

一般，中、小型机床常采用空气静压主轴方案。空气静压主轴阻尼小，适合高速回转加工应用，但承载能力较小。空气静压主轴回转精度可达0.05μm。

在早期的超精密机床采用气浮静压导轨技术。气浮静压导轨易于维护，但阻尼小，承载抗振性能差，现已较少采用。闭式液体静压导轨具有高抗振阻尼、高刚度、承载力大的优势。国外主要的超精密加工现主要采用液体静压导轨。超精密的液体静压导轨的直线度可达到0.1μm。

纳米级分辨率动态超精密坐标测量技术。激光干涉测量是一种高精度的标准几何量测量基准，但是，易受环境因素（气压、湿度、温度、气流扰动等）影响。为此，美国的LODTM坐标激光测量回路采用了真空隔离，和温度系数的坐标测量框架的措施。这也是激光坐标测量方面的顶尖技术应用。

当今的超精密机床坐标测量系统大多采用衍射光栅。光栅测量系统稳定性高，分辩率可达nm级。为了进一步获得超高的位置控制特性和加工表面质量，采用DSP细分，测量系统分辩经可达纳米级。

纳米级重复定位精度超精密传动、驱动控制技术。为了实现光学级的确定性超精密加工，机床必须具有纳米级重复定位精度的刀具运动控制品质。伺服传动、驱动系统需消除一切非线性因数，特别是具有非线性特性的运动机构摩擦等效应。因此，采用气浮、液浮等无静摩擦效应轴承、导轨、平衡机构成了必然的选择。伺服运动控制器除了高分辩、高实时性要求外，控制算法模式也需不断进步。

开放式高性能CNC数控系统技术。从加工精度和效能出发，数控系统除了满足超精密机床控制显示分辨率、精度、实时性等要求，还需扩展在机测量、对刀、补偿等许多辅助功能。通用数控系统难以满足要求。所以，超精密机床现基本都要采用PC+运动控制器研制开放式CNC数控系统模式。

高精度气、液、温度、振动等工作环境控制技术。机床隔振及水平姿态控制。振动对超精密加工的影响非常明显，远驶的汽车都有影响。机床隔振需采取特殊的地基处理和机床本体气浮隔振复合措施。机床体气浮隔振系统还需要具备自动调平功能，以防止机床加工中水平状态变化对加工的影响。

温度对加工精度的影响也是非常大。因此，超精密加工机床对温控的要求也极其高。