機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量從加工精度上可以分為普通加工，精密加工，高精密加工和超精密加工四種。普通加工的精度在10~100um，精密加工精度在3~10um，高精密加工精度在0.1~3um,而精度要求高于0.1um的屬于超精密加工的精度。
超精密加工機(jī)床與一般機(jī)床相比較的話，最大的差別就是加工精度差別很大，由加工精度引起的差異，導(dǎo)致在普通機(jī)床上，設(shè)計(jì)者們根本不重視不考慮熱變形、力變形、振動(dòng)、定位及材料等因素，而在超精密機(jī)床上卻恰恰相反，這些無(wú)一不影響著超精密機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品的精度，除了上面提到的因素，主軸回轉(zhuǎn)精度、主軸受力及熱的變形、主軸驅(qū)動(dòng)、工件夾持、導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)直線性及定位等都是在設(shè)計(jì)超精密機(jī)床上不能避開的要點(diǎn)。
下面，我們就簡(jiǎn)單來(lái)談一談機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料、機(jī)床的主軸、直線導(dǎo)軌、進(jìn)給和微量進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)超精密加工機(jī)床的影響。
機(jī)床的結(jié)構(gòu)材料
對(duì)于超精密機(jī)床來(lái)說(shuō)，它選用的材料對(duì)于機(jī)床的精度影響是很大的。在以前，鑄鐵和鋼一直作為機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)材 料，在未來(lái)也依舊會(huì)作為普通機(jī)床的材料存在，發(fā)揮極大的作用。但是，對(duì)于超精密機(jī)床來(lái)說(shuō)，它選用的材料要滿足性能穩(wěn)定、熱變形小、振動(dòng)衰減性好等眾多要求，而這些嚴(yán)苛的眼球?qū)τ阼T鐵和鋼來(lái)說(shuō)是難以滿足的，特別是對(duì)于熱變形的要求。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家，早就開始針對(duì)材料問(wèn)題來(lái)進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新了，其中，天然花崗巖材料就屬于新開發(fā)的材料之一，天然花崗巖材料優(yōu)點(diǎn)重多，它的膨脹系數(shù)僅有普通材料的的2/3，目前在很多超精密機(jī)床上得到了應(yīng)用。而在，公認(rèn)的制造業(yè)強(qiáng)國(guó)日本，最新的開發(fā)材料是精密陶瓷材料，它的熱膨脹系數(shù)僅為鑄鐵的1/20一1/240！
機(jī)床的主軸
在機(jī)械加工過(guò)程中，主軸是直接連接著刀具刀柄，進(jìn)而對(duì)工件進(jìn)行加工的。因此，主軸的回轉(zhuǎn)精度對(duì)工件加工精度是有最直接的影響的。因此，我們可以毫不夸張的說(shuō)，主軸是超精密加工機(jī)床中最重要的一個(gè)部件，在一般情況下，機(jī)床主軸的精度和特性是代表著在這臺(tái)機(jī)床本身的精度的。在現(xiàn)階段，已有的超精密加工機(jī)床中配備的主軸精度最高的是空氣靜壓軸承主軸，最頂尖的主軸回轉(zhuǎn)精度可以達(dá)到0.03um。
直線導(dǎo)軌
直線導(dǎo)軌作為刀具和工件相對(duì)定位的機(jī)構(gòu),其地位是僅次于主軸的重要部分。對(duì)于超精密加工機(jī)床來(lái)說(shuō)，直線導(dǎo)軌要求很簡(jiǎn)單：動(dòng)作靈活、無(wú)爬行等不連續(xù)動(dòng)作；直線精度好；在實(shí)際應(yīng)用中擁有和使用條件相適應(yīng)的剛度；高速運(yùn)動(dòng)時(shí)要求發(fā)熱量小，同時(shí)維修保養(yǎng)要容易。目前，市場(chǎng)上的超精密加工機(jī)床中，比較常見且常用的導(dǎo)軌有V-V型滑動(dòng)和滾動(dòng)導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌。而目前世界上最好的導(dǎo)軌是空氣靜導(dǎo)軌，它的直線度可以做到0.1~0.2um/250mm。
進(jìn)給和微量進(jìn)給系統(tǒng)
在進(jìn)給系統(tǒng)中，我們?cè)跈C(jī)床上見到最多的是各種進(jìn)給絲杠，而在超精密加工機(jī)床上使用的滾珠絲杠的精度等級(jí)普遍為C0。滾珠絲杠相較于靜壓絲杠，是其不需要一些附屬裝置，因此在使用上是極為方便的，但是作為進(jìn)行亞微米級(jí)加工的超精密加工機(jī)床的進(jìn)給絲杠同時(shí)還要考慮到的是滾珠的轉(zhuǎn)動(dòng)和滾珠間的接觸滑動(dòng)是有微小的振動(dòng)及與滑動(dòng)絲杠等相比較具有振動(dòng)衰減特性差等一些問(wèn)題的。在超精密加工機(jī)床中對(duì)于微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的應(yīng)用也很廣泛，而這些應(yīng)用都是為了滿足對(duì)更高定位精度和進(jìn)給分辨率的要求，在使用過(guò)程中，我們常用的方法有:滾動(dòng)絲杠進(jìn)給和彈性進(jìn)給并用的方法,粗調(diào)和微調(diào)壓電元件組合的方法等
環(huán)境條件
對(duì)于超精密加工來(lái)說(shuō)，環(huán)境要求也很嚴(yán)格，其中小編整理總結(jié)了三點(diǎn)。一是干凈，作為超精密加工機(jī)床的工作環(huán)境應(yīng)為2000~3000級(jí)以下；二是振動(dòng)，在使用超精密加工機(jī)床時(shí)，必須擁有性能優(yōu)良的隔振裝置。目前國(guó)內(nèi)外超精密加工機(jī)床中,大多采用空氣彈簧隔振系統(tǒng)；三是溫度，對(duì)于超精密加工來(lái)說(shuō)，加工時(shí)的環(huán)境溫度應(yīng)該是在恒溫條件下進(jìn)行的，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們可以從兩個(gè)方面入手解決，一是選擇適合的部件材料，在超精密加工機(jī)床中常用的材料有氧化鋁陶瓷、鑄鐵、鋼、殷鋼、花崗巖、樹脂混凝土和零膨漲玻璃。二是要保證溫度的控制穩(wěn)定.
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