我國(guó)20世紀(jì)80年代初開(kāi)始超精密加工技術(shù)的研究，比國(guó)外整整落后20年。1995年，前國(guó)防科工委在中國(guó)航空精密機(jī)械研究所建立國(guó)內(nèi)第—個(gè)從事超精密加工技術(shù)研究的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。近年來(lái)，該項(xiàng)工作開(kāi)展較好的單位有北京機(jī)床研究所、中國(guó)航空精密機(jī)械研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中科院長(zhǎng)春光機(jī)所應(yīng)用光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。
    該機(jī)床采用氣浮結(jié)構(gòu)，即氣浮主軸和氣浮溜板，并采用超精密光柵做全閉環(huán)反饋，主軸回轉(zhuǎn)精度30hm，控制系統(tǒng)分辨率5nm，反饋系統(tǒng)分辨率2．5nm，沼板機(jī)床直線(xiàn)性O(shè)．15Bra／200mm，定位精度~0．2Bm／400~n，最人加工直徑4~goomm，最大加工長(zhǎng)度伽m。此外，該所還研制了超精密光學(xué)鏡面銑床SQUARE80／200／300，其中增強(qiáng)型功能有車(chē)、銑轉(zhuǎn)換功能，加工球面及非球回轉(zhuǎn)曲面，以及納米級(jí)運(yùn)動(dòng)分辨率接口，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)運(yùn)動(dòng)等。2002年3月和2004年7月，該所又分別研制成功超精密球面加工機(jī)床SPHER200和SPHER360。其中，SPHERE 360超精密球面加工機(jī)床主要用于薄壁內(nèi)外球面零件及整球球面零件的超精密加工，工機(jī)床件的最大回轉(zhuǎn)直徑吵360mm，機(jī)床主軸精度<0．05gm，工作轉(zhuǎn)臺(tái)(B軸)回轉(zhuǎn)精度《0．1gm，固定工作臺(tái)上安裝4把刀具用于卡盤(pán)及工件上定位面的加工，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上安裝回轉(zhuǎn)刀具用于球面加工。
    此外，該機(jī)床具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
    (1)主軸及回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用空氣靜壓軸承，主軸可安裝氣動(dòng)≥盤(pán)以及真空吸盤(pán)；
    (2)床身采用天然花崗石，特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證機(jī)床有較好的剛性及減振性能：
    (3)從地面到切削加工區(qū)之間，設(shè)有多層減振結(jié)構(gòu)，人人提高了機(jī)床抵抗外部振動(dòng)干擾的能力：
    (4)整個(gè)機(jī)床一體化結(jié)構(gòu)，主軸電動(dòng)機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床防護(hù)全部與床身相連，方便運(yùn)
翰與調(diào)試；
    (5)固定工作臺(tái)與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在同‘溜板上，以保證工件定位面與球面中心距離的恒定，有利于批量生產(chǎn)。
    該機(jī)床有兩坐標(biāo)精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標(biāo)激光機(jī)床在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)，可以加工非球回轉(zhuǎn)曲面。圖540(b)所示為哈爾濱工業(yè)人學(xué)研制的b口工KDP晶體太平面的超精密銑床。在激光核聚變需求牽引下，美、日、法、中、英、俄等國(guó)先后建造了20多臺(tái)大型激光裝置。在這些激光裝置中，為了提高核聚變反應(yīng)效率，都需要使用KDP(KH2P04)晶體的披長(zhǎng)變換技術(shù)。KDP晶體是一種軟脆材料，硬度非常低，具有很強(qiáng)的機(jī)床吸濕性，溫度急劇變化時(shí)容易破裂，因此鏡面加工是非常困難的。美國(guó)LLNL實(shí)驗(yàn)室采用負(fù)前角的金剛石刀具超精密切削能夠獲得光學(xué)表面。而日本學(xué)者所作的超精密磨削、研磨、拋光方面的研究，表明KDP晶體表面易殘留雜質(zhì)或傷痕，得不到較好的光學(xué)表面，因此，采用金剛石刀具超精密切削是高精度、高效率地加工KDP晶體的首選工藝。
    哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的KDP晶體超精密加丁機(jī)床，足我國(guó)的第一臺(tái)專(zhuān)用加工機(jī)床。該機(jī)床酌床身采用低熱膨脹系數(shù)和高尺、j穩(wěn)定性的花崗巖，井采用被動(dòng)式空氣隔機(jī)床振墊：將KDp晶體通過(guò)真空吸盤(pán)吸附夾緊在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，而工作臺(tái)主軸采用空氣軸承，加丁中用圓進(jìn)給代替直線(xiàn)進(jìn)給，人人提高了KDP晶體的平面度指標(biāo)。
    盡管如此，我國(guó)在大尺寸、高精度KDP晶體光學(xué)表面的超精密加工技術(shù)方面，還√÷十分成熟和完善，與美、英、俄、日等國(guó)還有明顯的差距。我們必須盡快研制多功能、高效率的專(zhuān)用超精密機(jī)床和大型超精密機(jī)床，同時(shí)深入開(kāi)展切削加工機(jī)理和加工工藝參數(shù)優(yōu)化的琿論和試驗(yàn)研究。
    模塊化設(shè)計(jì)及模塊化機(jī)床
模塊化設(shè)計(jì)的基本原理是將一種產(chǎn)品或系統(tǒng)分解成一些功能和結(jié)構(gòu)獨(dú)立的基本單元(模塊)，然后按用戶(hù)需求組合，以滿(mǎn)足不同的市場(chǎng)需求。產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)的思想和實(shí)踐已有近百年的歷史。1920年前后，就有入將模塊化設(shè)計(jì)原理應(yīng)用于機(jī)床設(shè)計(jì)中。直到20世紀(jì)50年代，歐莢—•些國(guó)家的學(xué)者機(jī)床正式提出“模塊化沒(méi)訓(xùn)”的概念，才真正把模塊化設(shè)計(jì)提升到學(xué)術(shù)的高度來(lái)進(jìn)行研究。
    模塊是一組同時(shí)具有相同功能和結(jié)合要素，具有不同性能或用途甚至不同結(jié)構(gòu)特征，但能互換的單元。模塊化沒(méi)葫•基于模塊的思想，將一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)轉(zhuǎn)化為模塊化產(chǎn)品方案。它包括兩方面的內(nèi)容：一是根據(jù)新的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行功能分析，合理創(chuàng)建一組模塊，即模塊創(chuàng)建：二是根據(jù)設(shè)計(jì)要求將—組已存在的特定模塊組合成模塊化產(chǎn)品方案，即模塊綜合。
    模塊化設(shè)計(jì)是在對(duì)一定范圍內(nèi)的不同功機(jī)床能或不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計(jì)出一‘系列功能模塊，通過(guò)模塊的選擇和紹合，構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿(mǎn)足市場(chǎng)的不同需求。針對(duì)機(jī)床產(chǎn)品，可以將模塊化設(shè)計(jì)歸納為：根據(jù)用戶(hù)的要求，在功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)訓(xùn)出具有性能(或用途)、結(jié)構(gòu)各異，而功能相同的一系列可以互換的功能單元，以及一些專(zhuān)用、獨(dú)缸部件，然后將其組配成單臺(tái)機(jī)床或柔性加工單元(或系統(tǒng))等。
    機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)在國(guó)外一些企業(yè)應(yīng)用十分普遍，已使企業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝到制造形成一整套模塊化管琿體系。德國(guó)Brelller Vulran集團(tuán)的Dottles Scharmmm中型臥式加工中心的模塊化設(shè)計(jì)表現(xiàn)十分突出。在一定條件下，它可以與其他公司共享機(jī)床模塊，如該公司的一種創(chuàng)新高速臥式加工中心，可以把機(jī)床Droop&Rein的高速主軸和NC回轉(zhuǎn)頭與Scharmann的工作臺(tái)和Wero刀庫(kù)結(jié)合起來(lái)使用，而它的床身、立柱和導(dǎo)向系統(tǒng)則來(lái)自Ascherslebene。德國(guó)Sarmann公司生產(chǎn)的鏜銑床，具有橫系列和跨系列模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，其模塊主要有四組：①數(shù)控系統(tǒng)；②刀庫(kù)和換刀裝置：⑧工作臺(tái)：④立柱滑座。通過(guò)交換或增加數(shù)控系統(tǒng)、刀庫(kù)和換刀裝置、丁作臺(tái)等模塊，叮得到數(shù)控鏜銑床和各種型式的鏜銑加工中心等橫系列產(chǎn)品；而選用刁；同的立柱滑座和相應(yīng)的工作臺(tái)模塊，則可得到鏜銑床和落地鏜銑床這兩類(lèi)跨系列產(chǎn)品。
    法國(guó)的Huron公司生產(chǎn)的機(jī)床，由五組模塊組成：
    ①不同性能和傳動(dòng)功串的滑枕式銑頭：
    ②不同功串和進(jìn)給特性的進(jìn)給箱：
    ③不問(wèn)長(zhǎng)度和寬度的工作臺(tái)；
    ④與工作臺(tái)尺寸相應(yīng)的床身和升降臺(tái)；
    ⑤增加銑頭高度的滑座墊塊。通過(guò)這五組模塊可以組成數(shù)百種規(guī)格的產(chǎn)品，提高了對(duì)用戶(hù)的適應(yīng)性。
    德國(guó)Werner公司開(kāi)發(fā)的模塊化TC500、T C1000加下中心，配以各種交換工作臺(tái)、拖扳、運(yùn)送機(jī)構(gòu)、刀具和檢測(cè)等模塊，短短幾年內(nèi)為世界各地用戶(hù)提供了70多條FMS及有關(guān)生產(chǎn)線(xiàn)。該公司能在很短時(shí)間內(nèi)應(yīng)標(biāo)和報(bào)價(jià)，設(shè)計(jì)周期不超過(guò)一個(gè)月，均因?yàn)椴捎昧讼冗M(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。
    德國(guó)Index公司開(kāi)發(fā)了Rat機(jī)床io Line系列的模塊化車(chē)銑復(fù)合加丁—中心。Ratio Line系列車(chē)銑加工中心吸收較小型機(jī)床的許多特點(diǎn)，可與多種加工中心的參數(shù)相匹配。其中，G4~)0機(jī)床具有l(wèi)?kW的銑削功率、兩個(gè)可裝32把刀的刀庫(kù)，井可實(shí)現(xiàn)5軸加工。其一端是一個(gè)雙軸的重型軸加工車(chē)床，有伺服控制的尾座和固定中心架及多刀轉(zhuǎn)塔；另一端是結(jié)合了機(jī)床和5軸加工中心特征的、具有對(duì)置主軸的12軸機(jī)床，3個(gè)刀架(其中2個(gè)可以裝獨(dú)立銑削主軸)，有2個(gè)刀庫(kù)�？梢宰鳛閮膳_(tái)獨(dú)立的機(jī)床進(jìn)行操作。