1、超精密加工机床及其新技术发展李圣怡 戴一帆 彭小强摘 要：介绍了超精密加工技术、应用背景、发展动向以及超精密加工关键技术的一些最新成果。从超精密加工技术推广应用的角度阐述了其精度目标、模块化、廉价化发展趋势，同时就如何发展超精密加工技术全面介绍了目前机床模块化部件、传动系统、检测环节、数控系统和环境控制等领域的最新研究水平和成果。关键词：超精密加工；机床；超精密数控；误差检测中国分类号：TH161，TH-39 文献标识码：A文章编号：1001-2486(2000)02-0095-06Ultra-precision Machine Tools and Development of the Lat
2、est TechnologyLI Shen-yi，DAI Yi-fan，PENG Xiao-qiang(College of Mechatronics Engineering and Automation, National Univ.of Defense Technology, Changsha 410073,China)Abstract：This paper describes ultra-precision machining technology together with its application background and the latest development of
3、 its key points.The accuracy target and the trend of modularization and low cost are described in detail from the view of spreading application of ultra-precision machining technology. Under the consideration of promoting technology level, the latest achievements in some key technologies are reviewe
4、d. These key technologies include modular component, actuating system, measurement technology, CNC system and environment controlling.Key words：ultra-precision machining；machine tools；ultra-precision numeric control；error measurement1 超精密加工技术的特点超精密加工目前尚无统一的定义，在不同历史时期、不同的科学技术发展水平的情况下，有不同的理解。通常我们认为被加工
5、零件的尺寸精度和形位精度达到零点几微米，表面粗糙度优于百分之几微米的加工技术为超精密加工技术。超精密加工技术是以高精度为目标的技术，它必须在综合应用各种新技术，在各个方面精益求精的条件下，才有可能突破常规技术达不到的精度界限，达到新的高精度指标。实现超精加工的主要条件应包括以下诸方面的高新技术：(1)超精密加工机床与装、夹具；(2)超精密切削刀具，刀具材料，刀具刃磨技术；(3)超精密加工工艺；(4)超精密加工环境控制（包括恒温、隔振、洁净控制等）；(5)超精密加工的测控技术。80 年代，美国 Union Carbide 公司、Moore 公司和美国空军兵器研究所等制定了一个以 0.1 m 形状
6、精度、加工直径为 800 mm 的大型球面光学零件超精加工为目标的超精密车床研究计划举世闻名的 POMA(Point One Micrometer Accuracy)计划。该计划所产生的影响十分深远，其指标至今也尚未过时，90 年代日本学者在此基础上提出了今后努力要达到的目标值，如表 1 所示。表 1 POMA 计 划 的 精 度 目 标 值 和 今 后 的 精 度 目 标 值Tab.1 The accuracy target of POMA plan and the future accuracy target误 差 原 因 今 后 的 目 标 精 度 （ m） POMA 计 划 值 （ m
7、）位 置 检 测 精 度 0.005 0.05定 位 精 度 0.005 0.01偏 摆 、 府 仰 、 摇 摆 (0.05rad/s) 0.02直 线 度 0.02 0.02轴 向 跳 动 0.005 0.02径 向 跳 动 0.005 0.02主 轴 延 伸 0.025 0.05主 轴 驱 动 0.01 0.01热 影 响 0.025 0.05工 件 装 夹 0.025 0.05形 状 综 合 精 度 0.05 0.1美 国 LLNL 实 验 室 开 发 了 一 系 列 超 精 密 实 验 研 究 型 机 床 ， 1984 年 研 制 成 功 的 大 型 光学 金 刚 石 车 床 LODT
8、M 是 迄 今 为 止 精 度 最 高 的 大 型 超 精 密 机 床 1 。 该 机 床 可 加 工 直径 为 2.1 m、 重 4.5 t 的 工 件 。 采 用 高 压 液 体 静 压 导 轨 在 1.07 m1.12 m 范 围 内直 线 度 误 差 小 于 0.025 m（ 在 每 个 溜 板 上 装 有 标 准 平 尺 ， 通 过 测 量 和 修 正 来 达 到 ） ， 位移 误 差 不 超 过 0.013 m（ 用 氦 屏 蔽 光 路 的 激 光 干 涉 仪 来 测 量 和 反 馈 控 制 达 到 ） 。主 轴 溜 板 运 动 偏 摆 小 于 0.001 rad/s（ 通 过 两
9、 路 激 光 干 涉 仪 测 量 ， 压 电 陶 瓷 修 正 来 实 现 ）。 激 光 测 量 系 统 有 单 独 的 花 岗 岩 支 架 系 统 不 与 机 床 联 接 ， 油 喷 淋 冷 却 系 统 可 将 油 温 控 制 在200.0025 。 采 用 摩 擦 驱 动 ， 推 力 可 达 300 磅 (136 kg)， 运 动 分 辨 率 达0.005 m。 是 超 精 密 加 工 设 备 的 典 型 代 表 。 2 超精密机床关键单元的新技术与新进展2.1 气 浮 主 轴 及 气 浮 /液 浮 导 轨 系 统 新 技 术气 浮 主 轴 的 最 大 优 点 是 回 转 精 度 高 。 由
10、 于 气 浮 误 差 均 化 效 应 ， 通 常 主 轴 回 转 运 动 精 度 比 主轴 加 工 的 圆 度 精 度 要 高 出 5 10 倍 。 主 轴 与 电 机 采 用 一 体 化 结 构 直 接 驱 动 。 电 机 与 主 轴的 动 平 衡 问 题 ， 电 机 电 磁 振 动 消 除 、 电 机 热 消 除 、 主 轴 热 伸 长 补 偿 以 及 新 型 气 浮 结 构 设 计 与 制造 等 都 是 一 直 在 研 究 改 善 的 问 题 。 例 如 ： 加 装 热 管 冷 却 系 统 是 解 决 主 轴 热 伸 长 的 有 效 方 法 。 热 管 是 封 闭 金 属 管 内 工 作
11、 流 进 行 相 变产 生 的 “热 泵 ”作 用 ， 使 它 的 导 热 率 高 出 金 属 的 上 百 倍 ， 因 此 它 是 加 快 热 源 冷 却 的 一 种 好 方法 。 该 方 法 也 开 始 在 超 精 密 主 轴 系 统 上 运 用 。 为 了 进 一 步 提 高 回 转 精 度 和 刚 度 ， 近 年 来 很 多 人 研 究 控 制 节 流 量 反 馈 方 法 来 实 现 运 动 的主 动 控 制 。 最 近 ， 用 电 磁 技 术 和 气 浮 结 合 的 控 制 方 案 也 在 研 究 之 中 。 但 电 磁 技 术 的 缺 点 很 多 ，如 热 效 应 严 重 等 ， 还
12、 不 能 达 到 很 高 精 度 。 日 本 学 者 2 研 究 了 一 种 用 永 磁 体 加 压 电 陶瓷 微 位 移 驱 动 和 电 容 传 感 器 位 置 测 量 的 方 法 来 改 善 气 浮 主 轴 的 精 度 。 该 方 法 采 用 重 复 学 习 控 制在 600 rad/min 时 ， 回 转 误 差 由 31 nm 下 降 到 10 nm;在 9000 rad/min 时 ， 由33 nm 下 降 到 9 nm。 主 动 控 制 增 加 了 系 统 的 复 杂 程 度 和 降 低 了 可 靠 性 ， 目 前 尚 不 到 实 用 的 程度 。 用 永 磁 体 增 加 止 推
13、气 垫 的 刚 度 的 成 功 实 例 并 不 少 见 ， 这 种 气 磁 轴 承 和 加 开 真 空 负 压 槽 的 真空 吸 附 加 强 型 气 浮 轴 承 相 似 。 这 种 综 合 轴 承 在 一 定 程 度 可 改 善 气 浮 轴 承 的 动 态 特 性 ， 如 增 大 阻尼 。气 浮 轴 承 国 内 多 采 用 小 孔 节 流 方 式 ， 国 外 多 孔 材 料 用 于 气 浮 轴 承 也 有 很 好 的 例 子 。 例 如 德 国 慕尼 黑 大 学 采 用 了 一 种 由 微 铜 球 烧 结 而 成 的 多 孔 质 材 料 来 制 造 气 浮 垫 。 俄 罗 斯 采 用 一 种
14、尿 脘 发 泡多 孔 陶 瓷 制 造 气 垫 ， 为 了 改 善 其 加 工 性 和 刚 度 在 气 垫 表 面 镀 上 镍 (Ni)层 ， 然 后 进一 步 加 工 。 多 孔 材 料 的 气 浮 轴 承 可 以 提 高 气 浮 轴 承 的 刚 度 。 美 国 Portec North公 司 开 发 的 Metapor F 100Al 材 料 是 70% 90%的 铝 粉 和 10% 30%的 环 氧 树 脂 通 过真 空 成 形 或 加 热 成 形 。 Wisconson-Madison 大 学 开 发 的 多 孔 质 材 料 是 用 氧 化 铝 和 二 氧 化钛 粉 末 通 过 特 殊
15、工 艺 制 成 的 复 合 陶 瓷 材 料 3 。 液 体 静 压 轴 承 与 气 体 静 压 轴 承 比 较 ， 具 有 承 载 能 力 大 ， 阻 尼 大 ， 动 刚 度 好 等 优 点 ， 主 要的 缺 点 之 一 是 对 油 温 控 制 有 较 高 的 要 求 。 近 年 来 温 度 控 制 技 术 的 水 平 有 很 大 的 提 高 。 由 于 测 温元 件 （ 如 晶 体 温 度 传 感 器 ， 测 量 分 辨 率 可 达 0.001 4 ） 的 灵 敏 度 提 高 ， 油 温 控 制到 0.01 是 不 困 难 的 。2.2 超 精 密 驱 动 技 术 的 新 进 展为 了 获
16、得 高 的 运 动 精 度 和 运 动 分 辨 率 ， 超 精 密 导 轨 直 线 运 动 的 驱 动 对 伺 服 电 机 的 要 求 很 高 ，既 要 求 有 平 稳 的 超 低 速 运 动 特 性 ， 又 要 有 大 的 调 速 范 围 ， 好 的 电 磁 兼 容 性 。 美 国 Parker Hannifin 公 司 的 DM 和 DR 系 列 直 接 驱 动 伺 服 执 行 器 ， 输 出 力 矩 大 ， 位 置 控 制 分 辨 率 高（ 64 万 分 之 一 ） 。 主 轴 驱 动 电 机 可 以 采 用 印 刷 板 电 机 ， 它 的 惯 性 小 ， 发 热 量 小 。 俄 罗 斯
17、 学 者也 曾 采 用 飞 轮 惯 性 储 能 高 速 主 轴 。 在 加 工 过 程 中 驱 动 电 机 及 传 动 机 构 是 与 主 轴 脱 离 的 ， 主 轴 只是 靠 惯 性 运 转 。 这 种 方 法 可 以 用 于 一 些 特 殊 场 合 。精 密 滚 珠 丝 杠 是 超 精 机 床 目 前 采 用 的 驱 动 方 法 ， 但 丝 杠 的 安 装 误 差 、 丝 杆 本 身 的 弯 曲 、 滚珠 的 跳 动 及 制 造 上 的 误 差 、 螺 母 的 预 紧 程 度 等 都 会 给 导 轨 运 动 精 度 带 来 影 响 。 通 常 超 精 密 传 动机 构 应 特 殊 设 计
18、， 例 如 丝 杠 螺 母 与 气 浮 平 台 的 联 接 器 是 高 轴 向 刚 度 ， 而 水 平 、 垂 直 、 俯 仰 和 偏转 四 自 由 度 无 约 束 的 机 构 ， 电 机 与 丝 杠 的 联 接 器 采 用 纯 扭 矩 、 无 反 转 间 隙 的 联 接 器 。气 浮 丝 杠 和 磁 浮 丝 杠 可 进 一 步 减 小 滚 珠 丝 杠 的 跳 动 误 差 和 因 摩 擦 和 反 向 间 隙 引 入 控 制 系 统的 非 线 性 环 节 。 如 俄 罗 斯 研 制 了 气 浮 /磁 浮 丝 5 ， 据 报 道 电 磁 丝 杠 的 传 动 主 要 指 标 如下 ：丝 杠 直 径
19、62 mm， 螺 距 和 螺 纹 齿 高 4 mm， 丝 扣 宽 度 1 mm， 间 隙 =0.1 m， 承 载 能 力 和 静 刚 度 分 别 为 700 N、 75 m， 和 气 浮 平 台 联 合 使 用 时 驱 动 装 置 的 分辨 率 为 0.01 m。直 线 电 机 适 合 于 高 速 和 高 精 度 的 应 用 场 合 6 ， 通 常 高 速 滚 珠 丝 杠 可 在 40 m/min 的 速 度 和 0.5g 加 速 度 情 况 下 工 作 ， 而 直 线 电 机 加 速 度 可 达 5g， 其 速 度 和 刚度 都 分 别 可 大 于 滚 珠 丝 杠 的 30 倍 和 7 倍
20、。 目 前 Indramat 和 Anorad 公 司 是 最 主 要的 制 造 商 。 Indramat 宣 称 其 直 线 电 机 传 动 定 位 精 度 为 0.04 m， 分 辨 率 为 0.01 m， 速 度 可 达 200 m/s。 直 线 电 机 用 于 超 精 机 床 首 选 的 是 发 热 量 小 的 永 磁 电 机 。 永 磁 电 机的 缺 点 是 磁 场 强 ； 装 配 和 拆 卸 不 方 便 ， 很 容 易 吸 引 切 屑 和 其 他 金 属 碎 屑 ， 机 床 结 构 也 要 随 之 改变 。 所 以 ， 目 前 直 线 电 机 主 要 用 于 半 导 体 行 业 、
21、 印 刷 电 路 板 制 造 设 备 、 激 光 加 工 水 喷 射 切 削 等高 速 轻 载 的 设 备 上 。 除 此 之 外 ， 直 线 电 机 采 用 无 机 械 减 速 系 统 的 直 接 驱 动 方 式 ， 电 机 的 特 性 对运 动 平 台 的 动 态 特 性 影 响 极 大 ， 在 控 制 上 很 多 人 正 在 研 究 新 的 方 案 。2.3 开 发 新 摩 擦 驱 动 技 术摩 擦 驱 动 技 术 广 泛 用 于 精 密 机 构 的 传 动 中 ， 是 因 为 摩 擦 驱 动 具 有 运 动 平 稳 、 无 反 向 间 隙 等特 点 。 超 精 密 机 床 及 机 构
22、要 求 超 低 速 高 分 辨 率 并 且 一 般 都 是 轻 载 的 ， 非 常 适 合 使 用 摩 擦 驱 动 方式 。通 常 ， 将 电 机 的 转 动 变 为 溜 板 的 平 动 所 采 用 的 摩 擦 驱 动 装 置 类 似 于 齿 轮 齿 条 副 传 动 。 这 种方 式 运 动 分 辨 率 有 限 ， 因 为 其 等 效 导 程 等 于 主 动 摩 擦 轮 的 周 长 。 如 果 把 摩 擦 副 的 主 动 轮 与 从 动杆 母 线 交 角 从 90 减 小 到 一 很 小 的 角 度 ， 形 成 的 摩 擦 副 称 为 扭 轮 摩 擦 副 ， 则 可 以 得 到 很 小的 导
23、程 ， 例 如 我 们 研 制 的 扭 轮 摩 擦 驱 动 系 统 如 图 1 所 示 。 它 由 一 气 浮 平 台 和 一 扭 轮 摩擦 驱 动 系 统 所 构 成 ， 其 导 程 可 小 于 0.2 mm， 在 250 mm 范 围 内 ， 其 运 动 分 辨 率 可 达 nm级 ， 定 位 精 度 优 于 10 nm 7 。图 1 扭 轮 摩 擦 驱 动 系 统Fig.1 Twist-roller friction drive system2.4 超精密加工的检测、误差建模与补偿技术双频激光干涉仪测量精度高，测量范围大，因此常用于超精密机床作位置测量和位置控制测量反馈元件。但激光测量的
24、精度与空气的折射率有关，而空气折射率与温度、湿度、压力、二氧化碳含量等有关。美国 NBS 研究的结果说明，当前双频激光干涉仪其光路在空气中进行了各种修正与补偿，其最高精度为 8.510-8。由于这种测量方法对环境要求过高，要保证高精度，激光光路必须是在恒温氦气（或真空）保护下，这样的要求对实际生产来说往往过于苛刻，很难加以保证。近年来光栅技术得到了很大的发展，衍射扫描干涉光栅采取偏振元件相移原理或附加光栅(index grating)相移原理。例如德国 Heidenhain 公司采用三光栅系统原理和四光栅系统原理的光栅尺可达到很高的分辨率，又有很好的可安装性 8 。这种光栅尺的光栅线周期为 1
25、28 nm，分辨率可达 1 nm，采用 Zerodur 材料制成，几乎是零膨胀系数(=00.1 ppm/K)，动、静尺间隙为(0.30.1) mm，安装和使用都很方便。前面提及Nanoform2500 和 ptimum2400 超精密车床都使用了 Heidenhain 的超精密光栅尺（也可根据用户需要安装 HP 的双频激光干涉仪）。上述两种测量仪器，虽然精度高但是价格过于昂贵。炫耀光栅是种高精度、大范围的廉价测量仪器，炫耀光栅的定尺常刻成锯齿形条纹，（如 5 mm5 mm 大小，每厘米 1000 线），而定尺为普通光栅尺，光栅常数为 20 m。炫耀光栅的分辨率仅取决于细光栅，因此比较容易实现大
26、范围、高精度的测量，是一种有前途的廉价化的光栅测量方式。电容测微仪的特点是非接触测量，精度高、价格低。但是测量范围有限，测量稳定性差。美国Lion Precision 公司的电容测微仪分辨率可达 0.5 nm(1 Hz 频响)，热漂移每0.04%满量程。小型化气浮导轨在制造上有一定难度。一种防旋转方型导轨的小型气浮测头装置在我们实验室试制成功。用这种测头可用来对工具和刀具进行精密测量。最近日本学者研制的一种用于 CMM 微分测头 9 测量力为 1 mN，分辨率为 1 nm，它是采用并行弹性悬架组成的复位机构，由两路正交半导体激光器，两个四象限光电二极管(QPD)和一个球形透镜组成，该装置可用于
27、超精密机床上。对于纳米级测量装置,一种用硅晶片和 X 线组成的衍射干涉仪可以得到亚纳米精密的位移测量。硅晶格常数约为 0.3 nm。该系统可作标准位移测量仪器，测量的标准方差小于 0.005 nm10 。用变分法精度分析误差建模理论，可以将刀具几何参数，加工工艺条件及机床运动误差三大因素对加工工件的精度影响准确地建立数学模型。近年来一些数学工具，如微分几何、李代数和李群，用于复杂几何形状误差的评定和分析取得了一些成绩，有望在超精密机床误差分析中得到运用 11 。但是，机床运动误差的精确测量是十分困难的。例如：每一维导轨溜板的运动都有 6 个自由度，要精确测量所有自由度的运动误差是非常复杂的。一
28、种基于同心圆光栅的图像处理方法正在我们实验室开发，该系统预期能将溜板运动的非轴向平移的五个自由度误差一次测出，测量范围在 20 m，精度为 0.1 m。多传感器误差分离方法可以用来对简化的机床主要运动进行测量。例如：对轨导误差补偿而言（特别是长导轨），静压轨导的运动公共覆盖区与轨导长度成反比，与溜板长度成正比。公共覆盖区域大，静压对误差的均载作用才大。由于溜板的运动精度有限，所以误差分离技术在直线度，平面度误差测量与补偿控制方面将大有用武之地。2.5 超 精 密 机 床 的 数 控 系 统超 精 密 机 床 数 控 系 统 的 特 点 是 具 有 高 的 编 程 分 辨 率 （ 1 nm） 和
29、 高 精 度 的 伺 服 控制 软 硬 环 境 。在 高 编 程 分 辨 率 条 件 下 满 足 高 质 量 切 削 条 件 ， 意 味 着 需 要 高 的 控 制 速 度 ， 例 如 插 补 周 期 小于 1 ms(普 通 数 控 为 10 ms 左 右 )， 伺 服 闭 环 采 样 周 期 小 于 0.1 ms。(1） PC 机 的 发 展 给 数 控 技 术 带 来 新 的 发 展 ， PC 为 基 的 数 控 系 统 已 成 为 超 精 密 数 控的 潮 流 。 例 如 美 国 的 NANOPATH 和 PRECITECHS ULTRAPATH TM 都 是 基 于 DSP 的超 精
30、密 数 控 系 统 。 数 据 系 统 的 硬 件 运 动 控 制 模 块 (PMAC)开 发 运 用 越 来 越 广 泛 ， 使 基于 PC 的 数 控 系 统 的 可 靠 性 和 可 重 构 性 得 到 提 高 。 新 的 芯 片 (如 SERCOS)和 网 络 协议 的 发 展 又 给 数 控 系 统 提 供 了 一 种 分 布 网 络 式 的 新 结 构 ， 使 其 可 靠 性 和 开 放 性 更 好 。 日 本 的Fanuc 公 司 1999 年 1 月 推 出 Fanuc15I， 与 Fannc15B 型 数 控 系 统 比 较 ， 其 可 控 制 的 轴数 从 8 个 提 高 到
31、 24 个 ， 插 补 数 度 由 1 m 提 高 到 1 nm， 插 补 速 度 提 高 了 8 倍 ，可 实 现 高 精 度 轮 廓 控 制 (HPCC)和 NUTBS 插 补 功 能 。我 们 针 对 超 精 密 数 控 车 床 研 制 的 YH-1 型 数 控 系 统 ， 采 用 ASW-824 工 业 一 体 化PC 工 作 站 ， 用 ADSP2181 信 号 运 算 器 模 块 构 成 高 速 下 位 伺 服 控 制 。 采 用Microsoft Windows3.1 平 台 。 其 数 控 软 件 的 特 点 是 ： 超 精 密 非 球 光 学 零 件 自 动 编 程 系 统
32、及 标 准 库 支 持 系 统 。 通 常 标 准 数 据 指 令 编 程 处 理 系 统 。 针 对 超 精 密 加 工 可 能 出 现 大 量 微 细 程 序 段 设 计 的 基 于 双 圆 弧 伸 缩 补 偿 法 的 超 数 插 补 功 能SPCI(Special Precision Curve Intevpolation)和 超 精 刀 具 半 径 补 偿 功 能 。 可 以 实现 1 nm 编 程 分 辨 率 和 小 于 1 ms 的 插 补 周 期 。 基 于 陷 波 +前 馈 +PID 控 制 方 法 的 超 精 密 伺 服 闭 环 控 制 软 件 。(2)超 精 密 数 控 机
33、 床 不 难 实 现 高 精 度 的 定 位 精 度 ， 即 使 在 超 精 密 概 念 下 有 一 些 非 线 性 环 节 ，采 用 适 当 的 控 制 算 法 （ 如 非 线 性 滑 模 控 制 等 ） 都 可 以 得 到 很 高 的 定 位 精 度 。 但 是 当 机 床 作 非 直线 运 动 时 ， 对 指 定 轮 廓 曲 线 的 控 制 精 度 (称 为 跟 踪 精 度 )还 取 决 于 机 床 各 维 运 动 的 动态 特 性 。 因 此 ， 要 想 得 到 高 的 跟 踪 精 度 就 困 难 得 多 。 一 些 适 当 的 控 制 技 术 ， 如 解 耦 控 制 技 术 可以 将
34、 多 维 运 动 参 数 加 以 解 耦 来 提 高 跟 踪 精 度 。 还 例 如 ， 最 优 预 见 控 制 （ OPC） 和逆 补 偿 波 波 器 （ 控 制 IKF） 也 是 解 决 问 题 的 有 效 方 法 。(3)开 放 性 数 控 的 研 究 ， 如 世 界 著 名 的 OSACA、 OMAC 和 OSE 等 三 个 计 划 都 取 得 了重 大 进 展 ， 但 目 前 还 处 于 实 验 阶 段 。 我 们 现 在 进 行 的 研 究 着 重 于 以 下 几 点 ： 采 用 面 向 对 象 的 分 析 方 法 对 数 控 系 统 的 功 能 重 新 进 行 规 划 ； 采 用
35、 虚 拟 机 的 概 念 描 述 数 控 系 统 ； 采 用 构 件 化 软 件 设 计 方 法 实 现 对 虚 拟 设 备 的 重 构 ； 建 立 结 构 模 型 以 实 现 人 机 界 面 独 立 性 。由 于 网 络 技 术 的 发 展 ， 基 于 PC 的 数 控 系 统 也 许 只 是 一 个 过 渡 性 技 术 ， 基 于 网 络 的 数控 系 统 很 快 将 要 出 现 。2.6 其它重要技术超精密加工及超精密机床的环境控制技术，包括恒温及热变形控制、隔振及振动控制、洁净度控制等。超精密加工的刀具以及工艺也要很高的要求，超精密机床的材料和结构都有其特殊的要求。3 我国超精密加工技
36、术赶超世界先进水平的对策。超精密加工技术的意义重大。通过多年的实践，我们认为，当前我国超精密加工技术的发展赶超世界先进水平的策略为：(1) 优先考虑适度、稳定的高精度的战略追求高精度从理论上是无穷尽的，但根据我国国情，选择适度的投入/精度之比，追求适度、稳定高精度，而不是盲目追求高指标。(2) 依靠自己的力量开发廉价化的超精加工技术例如：加强基础部件的研究；规划模块化设计；重视系统化工艺与技术的开发等措施；开发具有我国知识产权的超精加工技术是超精加工廉价化的基础。(3) 加强测量与控制技术和其他新技术对超精密加工技术的渗透当前电子、计算机、控制等技术的发展给超精密加工技术带来了“锦上添花”的机
37、遇。加强与其他高新技术的综合与渗透是提高超精密加工水平的捷径。国家部委项目资助李圣怡（1946-），男，教授，博导。李圣怡（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南 长沙 410073）戴一帆（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南 长沙 410073）彭小强（国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南 长沙 410073）参考文献：1Donaldson R R , Patterson S R. Design and Construction of a large, vertical axis diamond turning machineR. Lawrence Livermore National
38、 laboratory report.1985.2XinCUI,Tetsuya,et al.A Combination of Air-spindle and Permanent Magnetic Bearing for Improved Motion Accuracy and StiffnessR. MECHATRONICS98.1998.3机床信息，北京机床研究所行业信息部，1996，1：31.4王宪平.超精密直线度误差分离技术与研究D.国防科技大学硕士论文，1998.5机床信息.北京机床研究所行业信息部，1997，4：20.6机床信息.北京机床研究所行业信息部，1997，4：18、24.7
39、罗兵,李圣怡,李艾利.超精密扭轮摩擦传动动力学研究J.国防科技大学学报, 1998,20(3).8A.Spies. Linear and Angular Encoders for the High-Resolution RangeA. Proceedings of 9th IPES and 4th ICUME，1996：54.9Tomoyuki Takamoto Development of the High Sensitive Probe for Coordinate Measuring MachineR. MECHATRONICS98 1998.10Bowen D K. Sub-hanometre transducer characterization by X-ray interferometryJ. J. of Preeision Engineering， 1990，12（3）.11Gou J B , Chu Y X, Li Z X. Symmetric Localization and applications to form tolerance evaluation ASMEJ. J.of Manufacturing Science and Engineering，1997.1999-10-28
