我國20世紀80年代初開始超精密加工技術(shù)的研究，比國外整整落后20年。1995年，前國防科工委在中國航空精密機械研究所建立國內(nèi)第—個從事超精密加工技術(shù)研究的重點實驗室。近年來，該項工作開展較好的單位有北京機床研究所、中國航空精密機械研究所、哈爾濱工業(yè)大學、中科院長春光機所應用光學重點實驗室等。
    該機床采用氣浮結(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，沼板機床直線性O．15Bra／200mm，定位精度~0．2Bm／400~n，最人加工直徑4~goomm，最大加工長度伽m。此外，該所還研制了超精密光學鏡面銑床SQUARE80／200／300，其中增強型功能有車、銑轉(zhuǎn)換功能，加工球面及非球回轉(zhuǎn)曲面，以及納米級運動分辨率接口，實現(xiàn)納米級運動等。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床SPHER200和SPHER360。其中，SPHERE 360超精密球面加工機床主要用于薄壁內(nèi)外球面零件及整球球面零件的超精密加工，工機床件的最大回轉(zhuǎn)直徑吵360mm，機床主軸精度<0．05gm，工作轉(zhuǎn)臺(B軸)回轉(zhuǎn)精度《0．1gm，固定工作臺上安裝4把刀具用于卡盤及工件上定位面的加工，回轉(zhuǎn)工作臺上安裝回轉(zhuǎn)刀具用于球面加工。
    此外，該機床具有以下結(jié)構(gòu)特點：
    (1)主軸及回轉(zhuǎn)工作臺采用空氣靜壓軸承，主軸可安裝氣動≥盤以及真空吸盤；
    (2)床身采用天然花崗石，特殊結(jié)構(gòu)設計保證機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，設有多層減振結(jié)構(gòu)，人人提高了機床抵抗外部振動干擾的能力：
    (4)整個機床一體化結(jié)構(gòu)，主軸電動機、數(shù)控系統(tǒng)及機床防護全部與床身相連，方便運
翰與調(diào)試；
    (5)固定工作臺與回轉(zhuǎn)工作臺安裝在同‘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)。
    該機床有兩坐標精密數(shù)控系統(tǒng)和兩坐標激光機床在線測量系統(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、俄等國先后建造了20多臺大型激光裝置。在這些激光裝置中，為了提高核聚變反應效率，都需要使用KDP(KH2P04)晶體的披長變換技術(shù)。KDP晶體是一種軟脆材料，硬度非常低，具有很強的機床吸濕性，溫度急劇變化時容易破裂，因此鏡面加工是非常困難的。美國LLNL實驗室采用負前角的金剛石刀具超精密切削能夠獲得光學表面。而日本學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)大學研制的KDP晶體超精密加丁機床，足我國的第一臺專用加工機床。該機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，井采用被動式空氣隔機床振墊：將KDp晶體通過真空吸盤吸附夾緊在旋轉(zhuǎn)工作臺上，而工作臺主軸采用空氣軸承，加丁中用圓進給代替直線進給，人人提高了KDP晶體的平面度指標。
    盡管如此，我國在大尺寸、高精度KDP晶體光學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、日等國還有明顯的差距。我們必須盡快研制多功能、高效率的專用超精密機床和大型超精密機床，同時深入開展切削加工機理和加工工藝參數(shù)優(yōu)化的琿論和試驗研究。
    模塊化設計及模塊化機床
模塊化設計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)獨立的基本單元(模塊)，然后按用戶需求組合，以滿足不同的市場需求。產(chǎn)品模塊化設計的思想和實踐已有近百年的歷史。1920年前后，就有入將模塊化設計原理應用于機床設計中。直到20世紀50年代，歐莢—•些國家的學者機床正式提出“模塊化沒訓”的概念，才真正把模塊化設計提升到學術(shù)的高度來進行研究。
    模塊是一組同時具有相同功能和結(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。模塊化沒葫•基于模塊的思想，將一般產(chǎn)品設計任務轉(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)新的設計要求進行功能分析，合理創(chuàng)建一組模塊，即模塊創(chuàng)建：二是根據(jù)設計要求將—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。
    模塊化設計是在對一定范圍內(nèi)的不同功機床能或不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設計出一‘系列功能模塊，通過模塊的選擇和紹合，構(gòu)成不同的產(chǎn)品，滿足市場的不同需求。針對機床產(chǎn)品，可以將模塊化設計歸納為：根據(jù)用戶的要求，在功能分析的基礎(chǔ)上，設訓出具有性能(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，以及一些專用、獨缸部件，然后將其組配成單臺機床或柔性加工單元(或系統(tǒng))等。
    機床結(jié)構(gòu)模塊化設計在國外一些企業(yè)應用十分普遍，已使企業(yè)從產(chǎn)品設計、工藝到制造形成一整套模塊化管琿體系。德國Brelller Vulran集團的Dottles Scharmmm中型臥式加工中心的模塊化設計表現(xiàn)十分突出。在一定條件下，它可以與其他公司共享機床模塊，如該公司的一種創(chuàng)新高速臥式加工中心，可以把機床Droop&Rein的高速主軸和NC回轉(zhuǎn)頭與Scharmann的工作臺和Wero刀庫結(jié)合起來使用，而它的床身、立柱和導向系統(tǒng)則來自Ascherslebene。德國Sarmann公司生產(chǎn)的鏜銑床，具有橫系列和跨系列模塊化設計的特點，其模塊主要有四組：①數(shù)控系統(tǒng)；②刀庫和換刀裝置：⑧工作臺：④立柱滑座。通過交換或增加數(shù)控系統(tǒng)、刀庫和換刀裝置、丁作臺等模塊，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的工作臺模塊，則可得到鏜銑床和落地鏜銑床這兩類跨系列產(chǎn)品。
    法國的Huron公司生產(chǎn)的機床，由五組模塊組成：
    ①不同性能和傳動功串的滑枕式銑頭：
    ②不同功串和進給特性的進給箱：
    ③不問長度和寬度的工作臺；
    ④與工作臺尺寸相應的床身和升降臺；
    ⑤增加銑頭高度的滑座墊塊。通過這五組模塊可以組成數(shù)百種規(guī)格的產(chǎn)品，提高了對用戶的適應性。
    德國Werner公司開發(fā)的模塊化TC500、T C1000加下中心，配以各種交換工作臺、拖扳、運送機構(gòu)、刀具和檢測等模塊，短短幾年內(nèi)為世界各地用戶提供了70多條FMS及有關(guān)生產(chǎn)線。該公司能在很短時間內(nèi)應標和報價，設計周期不超過一個月，均因為采用了先進的模塊化設計技術(shù)。
    德國Index公司開發(fā)了Rat機床io Line系列的模塊化車銑復合加丁—中心。Ratio Line系列車銑加工中心吸收較小型機床的許多特點，可與多種加工中心的參數(shù)相匹配。其中，G4~)0機床具有l(wèi)?kW的銑削功率、兩個可裝32把刀的刀庫，井可實現(xiàn)5軸加工。其一端是一個雙軸的重型軸加工車床，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)合了機床和5軸加工中心特征的、具有對置主軸的12軸機床，3個刀架(其中2個可以裝獨立銑削主軸)，有2個刀庫�？梢宰鳛閮膳_獨立的機床進行操作。