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精密与超精密切削以SPDT技术开始，该技术以空气轴承主轴、气动滑板、高刚性且高精度工具、反馈控制和环境温度控制为支撑，可获得纳米级表面粗糙度。精密与超精密切削加工在航空航天装备、武器装备、汽车、电子产品等领域有着广泛的应用。
目前，人们一般认为尺寸精度能达到IT5级以上精度的车削就称为精密车削。在超精密车床上用经过精细研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削，常用于加工有色金属材料的球面、非球面和平面的反射镜等高精度、高表面质量的零件。这类零件的加工精度已达到亚微米级，这个级别的车削加工称为精密与超精密车削加工。
1.镜面和虹面车削
镜面和虹面车削主要用来加工铝合金或铜合金零件。这种方法也可用于钢、石墨、塑料等材料的加工，但加工效果不如铝合金或铜合金的加工效果。镜面车削的典型形状有平面和二次曲线面。平面镜面车削加工原理示意如图2-3所示，二次曲线面镜面车削加工原理示意如图2-4所示。
1—工作主轴；2—夹具；3—工件；4—金刚石刀具；5— X 轴方向工作台；6— Z 轴方向工作台；7—刀架
图2-3 平面镜面车削加工原理示意
2.KDP晶体超精密车削
KDP（磷酸二氢钾）晶体是一种性能优良的非线性光学材料，具有较大的非线性光学系数、较宽的透光波段、较高的激光损伤阈值、优良的光学均匀性和易于生长大尺寸的单晶体等优点，是目前惯性约束核聚变（ICF）固体激光器和强激光武器等现代高科技领域唯一能被用作激光变频器、电光调制器和光快速开关等元件的光学晶体材料。
但是，KDP晶体是一种软脆材料，硬度非常低，具有很强的吸湿性，温度急剧变化时容易破裂，镜面加工是非常困难的。KDP晶体在采用研磨、抛光（如ELID磨削、浴法抛光和磁流变抛光等）加工方法时很容易让加工过程中使用的磨料嵌入KDP晶体表面，并且很难通过超精密抛光的方法将杂质从晶体表面去除，而这些杂质或缺陷又将严重降低KDP晶体的激光损伤阈值。对于大型固体激光器和强激光武器等激光装置来说，这些加工方法带来的致命缺陷显然是无法接受的。
1—工作主轴；2—夹具；3—工件；4— X 轴方向工作台；5— X 轴方向直流伺服电动机；6—数控装置；7— X 轴方向位移检测装置；8— Z 轴方向直流伺服电动机；9— Z 轴方向工作台；10— Z 轴方向位移检测装置；11—刀架；12—金刚石刀具
图2-4 二次曲线面镜面车削加工原理示意
KDP晶体超精密加工采用了20世纪80年代发展起来的单点金刚石切削（SPDT）加工技术。单点金刚石切削加工是利用天然单晶金刚石作为刀具、在计算机控制下飞刀铣削加工光学表面的新兴技术。单点金刚石切削加工KDP晶体时，通常采用“飞刀”切削的加工方式。切削加工时，装有金刚石刀具的刀架安放在高速旋转的主轴上，KDP晶体零件安装在具有真空吸盘的工作台上，工作台作直线进给运动，高速转动的刀具对工件进行切削。图2-5所示为KDP晶体超精密切削加工机床结构示意。
图2-5 KDP晶体超精密切削加工机床结构示意
1986年，美国LLNL国家实验室在PNEUMO超精密机床上对KDP晶体进行了SPDT试验研究。1997年，LLNL国家实验室研发了KDP晶体的专用机床，但用来制造“国家点火装置（National Ignition Facility，NIF）”核聚变计划中的KDP晶体时仍有所不足。在研制NIF时，美国委托Nanotechnology System公司制造了Nanotech VF 8500S型机床，实现了大口径KDP晶体的镜面加工。法国在实施兆焦激光器（LMJ）计划时，采用了LLNL国家实验室的设备加工KDP晶体。
1.平面精密铣削
在进行平面的大面积精密铣削时，要求在铣削过程中不换刀，完成整个平面的铣削。因此，铣刀精度和耐用度是保证大面积精密铣削质量的首要条件。
军事电子装备中的大量零件由铝合金材料制造。对该类零件，除了采用一般机械加工，还采用精铣和超精铣加工工艺。由于铝合金塑性较好、熔点低，因此在铣削时粘刀现象严重，排屑不畅，不易降低表面粗糙度。可见，铝合金零件精密与超精密铣削加工对铣床、铣刀和铣削工艺均有较高的要求。
在进行铝合金平面精密铣削时，一般选用煤油或柴油作切削液。为了增加润滑效果，也可在煤油中添加少量的动物或植物性油脂。铝合金平面精密铣削选用大前角鳞片面铣刀，它不仅前角大，而且采用了凸圆柱形的刀刃形式，形成圆弧刃切削，使刃倾角大、刃口锋利、表面修光作用好。
2.成型面镜面铣削
镜面铣床在超精密机床中属于最简单的一类。其关键部件为高精度主轴和低摩擦高平稳性的滑台。在现有的镜面铣床中，主轴多采用气体静压支撑，只有个别主轴采用液体静压支撑技术。滑台支撑多数为气体静压系统，但最近几年液体静压系统呈上升趋势，其主要原因是液体静压系统具有高阻尼、高刚度特点。
镜面铣削的切削速度在30 m/s左右，为了能加工出精度高的工件，主轴在换刀后必须进行动平衡实验，以尽量减少振动对工件表面造成的波纹。刀具的几何形状除与工件的几何形状有关外，还与工件材料的物理特性有关。加工塑性材料（如铜、铝和镍）时，刀具的前角为0°，后角一般在5°～10°之间，刀尖圆弧半径常为0.5～5mm。机床刚度高，可采用较大的刀尖圆弧半径，以降低工件表面粗糙度。当采用较小的刀尖圆弧半径时，为不使表面质量恶化，必须相应地减小进给量。加工脆性材料（如硅、锗、CaF 2 和ZnS）时，刀具前角一般在15°～45°之间。前角除取决于工件材料外，还取决于机床和装夹系统的刚度，最好通过生产试验来确定。
1）多面镜的镜面铣削
镜面铣削用于加工激光打印机的多面镜、激光复印机的旋转多面体等零件。其中，多面镜可用于钢板探伤、印制板、激光加工等系统，是现代装备中重要的镜面零件。
加工多面镜时，一般用一个单晶金刚石刀具的飞刀切削，即单刀铣削，也可称为金刚石刀具铣削。图2-6为多面镜的镜面铣削原理示意，其中主轴前端装有飞刀盘，工作台为立轴，可作两个相互垂直的水平方向的进给运动，工作台上安装有分度装置，并装有夹具。刀具旋转时，工作台作垂直于刀具轴向的进给运动，就能切出多面镜的一面，然后进行分度，继续切削另一面，直至完成零件的加工为止。由于刀具轴上装有飞刀盘，并且高速回转，因此必须进行严格的动平衡。另外，工件装夹时不得产生夹紧变形。
1—水平滑台；2—分度转台；3—金刚石飞刀；4—立柱；5—垂直滑台；6—飞刀盘；7—床身
图2-6 多面镜的镜面铣削原理示意
2）球面镜的镜面铣削
球面镜的镜面铣削是按照展成原理进行加工的。飞刀盘装在刀具轴上并作高速回转，工件安装在主轴上并作低速回转，刀具轴与工件主轴安装在同一水平面上，刀具轴与工件主轴的夹角为 θ 。凹球面镜的镜面铣削原理示意如图2-7所示。
1—工件主轴；2—工件；3—金刚石刀具的刀盘；4—刀具轴
图2-7 凹球面镜的镜面铣削原理示意
加工球面的半径 R 由下式决定：
R = r /sin θ
式中， r ——金刚石刀具回转半径；
θ ——刀具轴与工件主轴的夹角。
用展成法加工球面，生产率高，工件中心不会出现残留面积。利用这一原理，还可以加工凸球面镜。
