2.4 典型超精密切削加工设备

各国对超精密切削加工设备的研发来源于航空航天等领域的需求。目前，世界上超精密切削加工最高水平的三台大型超精密机床分别是美国LLNL国家实验室研制的DTM-3型卧式大型光学金刚石车床、大型立式光学金刚石超精密车床和英国的OAGM 2500型超精密磨床。

美国LLNL国家实验室在1984年研制的大型立式光学金刚石超精密车床（Large Optical Diamond Turning Machine，LODTM）主要用于美国国家航空航天局（NASA）SPARCLE初级抛物面反射镜的加工。该机床加工范围为 ϕ 1625mm×500mm，其设计精度如下：半径方向上的形状误差不超过27.9nm，圆度和平面度误差不超过12.5nm，表面粗糙度 Ra 不超过4.2nm。英国Granfield公司和SERC British公司于1991年合作研制成功OAGM 2500型超精密磨床，并把它用于X射线天体望远镜的大型曲面反射镜的精密磨削和坐标测量。该磨床有高精度回转工作台，由精密数控系统驱动，导轨采用液体静压，磨轴头和测量头采用空气轴承；床身结构高刚度、尺寸高度稳定，有很强的振动衰减能力。除了欧美的超精密切削加工设备，日本的超精密加工技术也很先进，日本在用于声、光、图像、办公设备中的小型/超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面具有优势。

国外典型超精密切削加工设备除上述三台大型超精密机床外，还有美国摩尔（MOORE）公司的Nanotech 650FG五轴联动超精密自由曲面磨床、美国普瑞斯泰克（Precitech）的Nanoform®L1000多轴超精密加工系统、德国科恩（KERN）公司的Pyramid Nano高精密纳米型加工中心、日本捷太科特（JTEKT）公司的AHN15-3D自由曲面金刚石加工机床和那智（NACHI）公司的超精密非球面纳米加工机ASP系列等。

随着超精密加工技术从军工行业向民用行业的转移，从20世纪90年代末开始，就有商业化的超精密切削加工设备走向国际市场。我国第一台超精密车床是长春光机所应用光学国家实验室引进的，该车床是20世纪80年代由美国Pneumo Precision公司研制生产的MSG-325超精密车床。

国内在20世纪八九十年代系统地提出超精密加工技术的概念，由于航空航天等行业的发展对零部件的加工精度和表面质量都提出了更高的要求，因此相关企业投入资金，支持行业内的科研院所和高等院校进行超精密加工技术基础研究。组成超精密切削加工设备的基础是超精密元部件，包括空气静压主轴及导轨、液体静压主轴及导轨等，因此国内相关单位以超精密基础元部件及天然金刚石刀具等为突破口，并很快就取得了一些进展。

国内超精密加工技术发展的里程碑是非球面曲面超精密切削加工设备的研制成功。非球面光学零件由于具有独特的光学特性，在航空航天及民用光学等行业得到应用，简化了产品结构并提高了产品的性能。当时只有美国、日本和西欧少数国家能够生产相应的加工设备，国内引进受限并且价格高昂。在“九五”末期，我国成功研制了代表当时国内超精密加工最高技术水平的非球面超精密切削加工设备，打破了国外技术封锁。 zeI9oufjX9KYlP5uExyxXzerxAvlLHKqHLOrQ3Hm4Ubdi1cQTcsUI1Zw1BXOvllq