“超精密機床的研發和製造技術是一項前沿性的技術，將引領機床的加工精度不斷向著人類未曾涉及的技術領域深入邁進。超精密機床技術的應用領域已拓展到我們(men) 日常生活的許多方麵，並正在豐(feng) 富和改變著我們(men) 的生活。”北京機床研究所所長劉炳業(ye) 在6月19日召開的2014中國機床工具發展高端論壇上指出，“當我們(men) 滿眼於(yu) 製造業(ye) 繁雜的加工設備中，我們(men) 應該知道有一類機床很少出現在行業(ye) 展覽會(hui) 中，但其卻是發達國家非常重視並且采取措施加以控製的機床，這就是超精密機床，而超精密機床體(ti) 現著一個(ge) 國家精度技術的競爭(zheng) 力。”

　　高精度是數控機床的主流趨勢

　　“在過去的30年裏，世界範圍的機床技術得到了很大程度的發展，機床技術的發展趨勢也呈現出多元化的特點，比如高精度的趨勢、高速運動的趨勢、多運動軸的趨勢、高可靠性的趨勢、多功能複合化趨勢、可重構的趨勢、低能耗環保的趨勢以及智能化的趨勢等，但在所有的趨勢中，最能夠體(ti) 現發展主流的趨勢應該是高精度和智能化的趨勢。”劉炳業(ye) 強調，高精度是數控機床的主流發展趨勢，並且超精密加工的精度比精密加工精度還要高出一個(ge) 數量級。

　　事實上，超精密加工技術所涉及的技術領域非常豐(feng) 富。在北京機床研究所30多年的研究曆程中，針對超精密加工技術所涉及到的相關(guan) 技術，劉炳業(ye) 係統地總結出了36個(ge) 方麵的關(guan) 鍵前沿研究以及11項領先的核心技術。其中，關(guan) 鍵前沿研究包括設計、運動部件、測量分析、工藝技術、主機製造技術和機床應用條件技術六方麵內(nei) 容。領先的核心技術涵蓋：精密超精密主軸關(guan) 鍵結構製造技術、精密超精密直線運動部件關(guan) 鍵結構製造技術、高分辨率運動驅動技術、機床關(guan) 鍵零部件的加工工藝製造技術、部件抵禦外部幹擾的特性技術、高穩定性快速直線運動的結構與(yu) 製造技術、多運動軸機床的嵌套結構設計技術，以及針對目標零件製造的機床集成製造技術等內(nei) 容。

　　“在機床的精度從(cong) 微米級到納米級的發展曆程中，有三項關(guan) 鍵技術無法回避，這三項技術也是納米精度機床的研究門檻。”劉炳業(ye) 分析稱，其中一項技術是無遲滯的軸承技術，遲滯現象在機械係統中大量存在，遲滯現象不僅(jin) 嚴(yan) 重影響機床溜板的運動定位精度和重複定位的精度，也影響運動的高分辨率實現，同時也影響精密零件的加工形狀精度以及表麵粗糙度。而靜壓軸承技術可以很好地解決(jue) 機械遲滯的現象，並且可以均化幾何誤差，在超精密機床中得到大量應用。靜壓技術在過去的十年時間裏取得了重大進展，自補償(chang) 的反饋技術更為(wei) 成熟。以流量控製的節流技術使靜壓軸承的剛度得到很大程度的提升，使超精密機床加工的材料硬度不斷提高。

　　而另二項關(guan) 鍵技術分別是高分辨率驅動技術和機械係統中的微振動處理技術。納米級分辨率是近十幾年來超精密機床性能的特征體(ti) 現，運動的影響因素很多。同時，大量的實驗研究發現，10納米量級的振動信號存在於(yu) 許多機械執行機構中，對於(yu) 機械靈敏度的執行與(yu) 測定造成幹擾，這種振動被稱為(wei) 微振動。“對微振動的機理深入研究，並尋求解決(jue) 途徑是超精密機床通往納米精度的必經之路。”劉炳業(ye) 說道。

　　滿足超精密技術的應用需求

　　“我國航天航空遙感、激光核聚變、國防武器係統、天文探測等先進技術領域，對大口徑非球麵光學元件的需求日益增加，但國外部分高尖端光學加工設備和技術對我國實行禁運。目前，我國大口徑非球麵零件加工工藝流程的相關(guan) 科研工作已經開展，但成熟度還較低。同時，自行研製的設備加工精度與(yu) 國外水平相比較低，優(you) 勢單位的有效聯合不足，還存在大口徑光學零件加工和超精密加工技術的結合程度較低等問題。”中國工程院院士蔣莊德在該論壇上亦提出對我國超精密加工與(yu) 測量技術與(yu) 裝備的迫切需求。

　　蔣莊德建言，今後我國超精密加工技術要解決(jue) 大口徑非球麵零件的數字化加工工藝，提高我國光學加工領域的核心競爭(zheng) 力和整體(ti) 技術水平，解決(jue) 禁運問題並替代進口。譬如，對直徑900毫米的超精密銑磨機床來說，該項目為(wei) “十一五”國家863計劃先進製造技術領域重點項目，主要解決(jue) 航空航天、激光核聚變等大型光學器件的超精密製造。

　　對於(yu) 今後超精密機床的重點應用方向，劉炳業(ye) 表示，硬車削、硬銑削加工將被大量應用，光整硬車削將代替磨削。超精密機床技術適用於(yu) 加工汽車零件、軸承環、注射模具、液壓閥、滾珠、絲(si) 杠、螺母等，可以對不鏽鋼、鑄鐵、塑料、石墨、綠陶瓷等材料進行高精度車削。“超精密機床技術的應用可大幅提高生產(chan) 率和精度，一些汽車零件的加工效率和表麵質量將優(you) 於(yu) 磨削。因為(wei) 可以幹切削，將更有利於(yu) 環保。此外，超精密機床技術應用於(yu) 硬切削機床將大大提高機床刀具的壽命。”

　　此前，北京機床研究所與(yu) 英國泰勒霍普森有限公司在北京工研精機股份有限公司共建聯合實驗室，通過聯合實驗室建立共贏機製，以促進雙方在計量檢測領域研究與(yu) 服務的長遠發展。不僅(jin) 通過聯合科技研究和合作項目進行共同創新，而且通過聯合實驗室為(wei) 雙方提供開展各種業(ye) 務服務的平台。

　　劉炳業(ye) 表示，今後，北京機床研究所將以兩(liang) 個(ge) 國家級超精密工程研究中心為(wei) 依托，以精密超精密數控機床創新能力平台為(wei) 基本組織方式，通過組建更大範圍的精密超精密機床聯盟，加速產(chan) 業(ye) 化進程，擴大市場占有率。“在未來5年內(nei) ，我們(men) 有信心、有能力把超精密機床技術推向新的高度。”