张曙，同济大学教授、博士生导师、现代制造技术研究所名誉所长、兼任上海理工大学机械学院名誉院长、哈尔滨工业大学等十余所高校兼职教授，如皋市人民政府顾问。中国机械工程学会高级会员、常务理事、生产工程分会副主任委员、中国自动化学会机械制造自动化分会副主任委员 、美国制造工程师学会高级会员，以及诺维特机械科学技术发展中心理事长。 

      超精密加工一直是机床技工行业内比较前沿的领域，而金刚石的加工由于对机床自身的刚强度，精密度等各方面的要求更高，于是更加具有代表性。

      下面，笔者将为大家介绍三款世界上应用于超精密金刚石加工的典型机床，希望能为从事相关工作领域的朋友带来一定的启发：

      一、大型光学金刚石车床LODTM

      机床概述：

      由美LLNL国家实验室耗资1300万美元、历时40个月，于1984年研制成功的大型光学金刚石车床LODTM，被称为“世界最精密的车床”，多用于加工φ1.65mX0.5m，重达1360Kg的激光核聚变装置的零件和大型天体反射镜等。

      机床结构特征：

      ·大型光学金刚石车床结构为龙门立式配置

      ·X和Z轴位移在可控真空风箱中由绞盘驱动

      ·X轴V-平面静压导轨，Z轴平面空气静压导轨，主轴采用静压径向轴承和静压止推轴承。

     ·床身采用6.4mX4.6mX1.5m花岗岩

      实现超精密的措施：

      ·温度稳定的精密计量框架（水夹套环绕计量框架，100gal/min，24h，±5m°F）

      ·对LODTM机床进行精密温度控制的空气淋浴（510m³/min，24h，±5m°F）

      ·绞盘采用直流伺服驱动器驱动

      ·主轴运动实时补偿（1.5ms更新）

      ·直线度和方正都实时矫正（1.5ms更新）

      ·多传感器（7激光干涉仪，3个差动压力表，1个编码器）用于实时计算从刀具-工件的路径（1.5ms更新）

      真空激光测量：

      ·在真空系统中进行激光测量

      ·工件半径方向的形状误差27.9nm

      ·加工表面的圆度和平面度12.5nm

      ·加工表面的粗糙度Ra＜4.2nm

      ·工件尺寸公差28nm

      ·加工精度比其他几床高1000倍

      快刀伺服装置：

      ·移动部分389g

      ·自振频率1Kz

      ·再现分辨率2.5nm

      ·最大位移量±1.27um/100v

      二、YASDA 430-II高精密加工中心：

      机床结构特点：

      ·前后左右对称

      ·龙门封闭结构

      ·H型对称立柱

      ·Y、X方向热变形相互抵消

      ·高刚度

      ·循环冷却，高热稳定性

      采用线性导轨直线电机驱动：

      ·工作台移动部件重量轻，安装在床身较低位置，重心低，高速切削时震动小

      ·高精度高刚度高线性导轨，直线电机驱动，保证高直线度和平稳性 

      ·两根光栅尺安装在同一高度，消除上下两层温差的影响

      KERN金字塔纳米超精密加工中心：

      机床概述：

      ·用于大批量生产，3到5轴加工，机床定位精度±0.3um，加工表面粗糙度≤0.05um，工件尺寸精度±1um

      ·机床的右侧配置有立式多层盘式刀库，在刀库中可以安装带红外线传输的接触式测量头，用于测量工件尺寸和位置

      ·机床左侧配置有自动工件交换装置。机床配备有非接触式激光测量装置，用以在主轴高速旋转时测量刀具的长度，直径和同心度。

      机床结构的特点：

      ·加工中心是对称的金字塔龙门型结构，灰色的床身和龙门框架是人造花岗岩铸造的，抗振性好，热传导率低，保证了机床的热稳定性和刚性。

      ·循环的冷却液压油在机床床身，静压导轨和各运动轴的驱动装置中储蓄流动，进行冷却。

      ·温度管理系统是中央冷却箱的温度控制在±0.25℃范围内，从而降低了机床对环境温度控制的要求

      采用静压导轨和静压丝杠：

      ·超精密加工机床另一关键是坐标移动的精度，灵敏度和稳定性。

      ·3个直线驱动轴皆采用静压导轨和静压丝杠，具有接近领摩擦，无磨损，无噪音，高动态刚性，低耗能和高阻尼等一系列优点。

      ·可以实现高加速度和最小为0.1um的微量移动。保证在很小的进给速度时也没有爬行现象。

      DIXI大型高精密加工中心：

       机床结构配置的特点：

      ·立柱横梁底座框形封闭

      ·主轴滑座框封闭

      ·箱中箱结构

      ·左右对称

      ·重心驱动

      备注：文章整理自2017年9月23日上海同济大学张曙教授演讲