隨著工業技術的蓬勃發展，超精密加工機床其合理性和優越性變得尤為重要。普通加工機床很難滿足國內汽車、航空航天行業的發展需求，需要在已有經驗和使用情況的基礎上進行超精密機床的設計。復合加工技術受到更多的青睞，通過參考國內外一些資料研究超精密設備的關鍵技術及具有自主知識產權的先進精密數控技術。從結構設計角度闡述了超精密加工機床設計采取的基本結構，設計開發一種簡單經濟適用的超精密機床來滿足市場需求。

　　一.超精密加工機床設計概括

　　超精密機床屬于復合機床的一類，其結構設計基本思想越來越受到人們的重視。需要滿足一次裝夾完成車削加工和內、外圓的磨削加工，因此結構上需要盡可能地提高剛度。為減少設備價格昂貴所花費的費用，結構要簡單。該機床車刀架和磨刀架安裝于中拖板兩端并由伺服電機驅動中拖板做橫向直線運動，因此床身形狀要簡單、質量要大、固有振動頻率要低。

　　(1)精密導軌是超精密機床的直線性基準，床頭箱內主軸轉速大小由數控系統控制，定位精度要很高。主電機組件再連接床頭箱內主軸、縱向伺服電機與橫向伺服電機，運動平穩、動作靈活、直線運動時絕對沒有爬行等不連續動作，能夠一次裝夾完成車削和磨削加工。在實際應用中有與使用條件相適應的剛度，由數控操作箱控制啟動電動車刀架根據編好的程序進行車削加工，定位方式應采用閉式控制方式在一定程度上減小的啟動扭矩和摩擦力。

　　(2)由縱向伺服電機驅動縱向滾珠絲桿轉動從而帶動大拖板做縱向運動，進給的分辨率要高、高速運動時發熱量要少、同時床身上需設有相對床身能實現縱向運動的大拖板及縱向滾珠絲桿。采用內裝式同軸電動機帶動，未使用的電動磨刀架停在中拖板的另一端不影響車削加工的進行。降低因主軸運動過程中產生的誤差、振動等對加工精度的影響，橫向伺服電機驅動橫向滾珠絲桿轉動從而帶動中拖板做橫向運動實現了機床縱向進給運動。根據機床的性能不同采取不同形式的數控系統，連接至數控操作箱，并通過數控操作箱設置或控制加工過程。

　　二.超精密加工機床的結構設計探析

　　在現有數控車床技術的基礎上重新設計成一種設計合理、經濟、使用效率高的精密加工機床，床身要支撐整機的重量且具有良好的剛度和強度。床身上設有相對床身能實現縱向運動的大拖板及縱向滾珠絲桿，根據機床的性能不同采取不同形式。根據瑞士Magerle公司的MGC—RT Grinders系列機床工作臺可以旋轉以及國外一些廠家已經有較成熟的超精密設備，進行改進，再次基礎上選擇比如優質耐磨鑄鐵、花崗巖、人造花崗巖等合適的材料。橫向滾珠絲桿通過橫向彈性聯軸器與橫向伺服電機連接，熱膨脹系數低，對振動的衰減能力強。根據高效率高精度的運動要求，目前精密機床的主要有下面幾種：

　　(1)十字形滑座結構機床高速運動時發熱量少，床頭箱一端連接有用以夾持零件的卡盤。主軸箱部分固定不動，刀架裝在十字形滑板上。磨刀架上可裝上砂輪、車刀架上可裝上車刀，主軸箱部分固定不動。在原有數控車床的基礎上進行改進設計，采用雙頻激光干涉儀裝在移動的十字形滑座上。提高加工精度、提高生產率、對振動的衰減能力強。節省地面、降低成本，滿足超精密機床的精度要求。根據編好的數控程序進行車削加工，減少電動機振動對主軸的影響并具有起動阻力小，不易產生爬行的特點。這種布局結構裝夾次數減少可有效提高生產效率，也有利于提高導軌的制造精度和運動精度。

　　(2)近年生產的超精密機床主軸頁常常采用T形布局，能實現縱向運動的大拖板及相對大拖板在橫向運動的中拖板。沒有帶輪和單獨的電動機座，主要采用內裝式同軸電動機帶動。在中拖板的兩端分別安裝有電動磨刀架和電動車刀架，主軸箱成為可移動的部件。被加工工件在裝夾固定后，采用橫、縱運動分離。而后數控操作箱控制啟動電動磨刀架根據編好的程序進行磨削加工，由主軸箱部件(縱向)和刀架(橫向)共同完成。機床的剛性高，定位精度高，維護保養容易。充分考慮模塊劃分對產品精度、剛度的影響，并且能長期保持它的精度。通過一次裝夾就能完成車削加工和磨削加工，由于其橫、縱向導軌都放在機床的床身上成為T形布局。由于生產周期短等特點，中小型超精密機床常采用這種布局。

　　(3)當工件直徑較大并且重量較重時常常采用立式結構布局，裝夾次數減少可減少因裝夾帶來的誤差。超精密機床多采用立式結構布局，進而提高加工精度。精密機床多用龍門形式以達到要求高的剛度，減少了機床的整體面積且結構簡單合理緊湊?；逶跈M梁上作x向運動，減少車間中機床的數量以達到節省地面、降低成本的效果。在機床精度要求特別高時可采取特殊的在線測量和誤差補償措施，減少橫向滾珠絲桿運動過程中的摩擦。據要設計的車床的加工要求補償消除運動誤差，采用滾珠直線導軌副的十字形滑座結構提高機床的剛性。保證主軸部分固定，靜摩擦因數相差很小。降低因主軸運動過程中產生的誤差、振動等對加工精度的影響，起動阻力小，不易產生爬行。有極高的直線運動精度，開發成本低、生產周期短。

　　三.精密加工機床的結構設計展望

　　人們對加工機床高速高效精密的追求是無止境的，本文在已有經驗和使用情況的基礎上對超精密機床的結構設計、加工原理進行了詳細的討論及研究。通過參考國內外一些資料研究超精密設備的關鍵技術及具有自主知識產權的先進精密數控技術，使其研發設計到投入生產。提高了生產效率，加工技術受到更多的青睞。為今后類似的車床的改造和設計積累了經驗并具有一定的借鑒作用。