我國20世紀80年代初開始超精密加工技術的研究，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第—個從事超精密加工技術研究的重點實驗室。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。
    該機床采用氣浮結構，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、銑轉換功能，加工球面及非球回轉曲面，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直徑吵360mm，機床主軸精度<0．05gm，工作轉臺(B軸)回轉精度《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，回轉工作臺上安裝回轉刀具用于球面加工。
    此外，該機床具有以下結構特點：
    (1)主軸及回轉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，特殊結構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，設有多層減振結構，人人提高了機床抵抗外部振動干擾的能力：
    (4)整個機床一體化結構，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
翰與調試；
    (5)固定工作臺與回轉工作臺安裝在同‘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。
    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。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品或系統(tǒng)分解成一些功能和結構獨立的基本單元(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的高度來進行研究。
    模塊是一組同時具有相同功能和結合要素，具有不同性能或用途甚至不同結構特征，但能互換的單元。模塊化沒葫•基于模塊的思想，將一般產品設計任務轉化為模塊化產品方案。它包括兩方面的內容：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品方案，即模塊綜合。
    模塊化設計是在對一定范圍內的不同功機床能或不同性能、不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一‘系列功能模塊，通過模塊的選擇和紹合，構成不同的產品，滿足市場的不同需求。針對機床產品，可以將模塊化設計歸納為：根據(jù)用戶的要求，在功能分析的基礎上，設訓出具有性能(或用途)、結構各異，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。
    機床結構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回轉頭與Scharmann的工作臺和Wero刀庫結合起來使用，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品。
    法國的Huron公司生產的機床，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、刀具和檢測等模塊，短短幾年內為世界各地用戶提供了70多條FMS及有關生產線。該公司能在很短時間內應標和報價，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。
    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塔；另一端是結合了機床和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。可以作為兩臺獨立的機床進行操作。