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超高精密加工机床之关键技术分析说明
超高精密加工机床之关键技术分析说明
超精密工件主轴技术。
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。
机床主轴承载工件尺寸、重量大，一般宜采用液体静压主轴。液体静压主轴阻尼大、抗振性好、承载力大，但液体静压主轴高速发热大，需采取液体冷却恒温措施。
液体静压主轴回转精度可达0.1μm。为了保证主轴精度和稳定性，无论气压源、或液压源都需恒温、过滤和压力精密控制处理。
超精密导轨技术。
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，美国的坐标激光测量回路采用了真空隔离，和零温度系数的殷钢坐标测量框架的措施。这也是激光坐标测量方面的顶尖应用。
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，分辨率可达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，测量系统分辨率可达纳米级。
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辨、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，CNC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CNC系统难以满足要求。所以，超精密机床现基本都采用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。对于LODTM隔振要求高的机床，隔振系统的自然频率要求在1HZ以下。
