第二次世界大戰(zhàn)后的50年代后期,美國(guó)***先開始進(jìn)行超精密加工機(jī)床方面的研究,當(dāng)時(shí)因開發(fā)激光核聚變實(shí)驗(yàn)裝置和紅外線實(shí)驗(yàn)裝置需要大型金屬反射鏡,因而急需開發(fā)制作反射鏡的超精密加工技術(shù)和超精密加工機(jī)床。因這種技術(shù)主要是軍工需要,故以**和軍方的有關(guān)研究所為主導(dǎo),進(jìn)行了強(qiáng)有力的超精密加工技術(shù)和超精密加工機(jī)床的開發(fā)。在60年代超精密專用機(jī)床開始商品化,出現(xiàn)了加工激光核聚變反射鏡、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈及載人飛船用零件的超精密加工機(jī)床。到80年代末,超精密加工機(jī)床綜合性技術(shù)趨于成熟,而且從國(guó)防工業(yè)擴(kuò)展到民用工業(yè),如加工計(jì)算機(jī)的磁盤、復(fù)印機(jī)的硒鼓、錄像機(jī)的磁鼓、激光打印機(jī)的多面棱鏡等,因此,要求發(fā)展高生產(chǎn)率的中小型超精密機(jī)床。目前,美國(guó)從事超精密加工制造比較有名的公司、企業(yè)至少有30家,其中***具代表性并取得重大成果的是美國(guó)聯(lián)合碳化物公司和勞倫斯·里佛莫爾**實(shí)驗(yàn)室。超精密加工技術(shù)的發(fā)展使美國(guó)在航空、航天、核能方面取得了許多重大的成就。
美國(guó)在超精密機(jī)床生產(chǎn)方面居世界領(lǐng)先地位。如LJML**實(shí)驗(yàn)室的大型光學(xué)金剛石車床和3型大型金剛石車床,是現(xiàn)在世界公認(rèn)的水平***高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)***前沿的超精密車床。由于美國(guó)超精密機(jī)床水平較高,商品生產(chǎn)不僅國(guó)內(nèi)使用,還有相當(dāng)多的出比較著名的有More公司的M18AG型超精密非球面車床和Peum公司的MSC325型超精密非球面車床等。
由于各國(guó)對(duì)超精密加工技術(shù)都保密、不予外傳,故歐洲的主要園家如德國(guó)、英國(guó)、法園瑞士、意大利、荷蘭等**都投入很大人力物力進(jìn)行超精密加工技術(shù)和超精密機(jī)床的開發(fā)研究。這些**生產(chǎn)的中小型超精密機(jī)床有較高水平,近年來又投人力量研究開發(fā)大型超精密金剛石車床。如,在歐洲以具有研究開發(fā)超精密金剛石切削加工機(jī)械傳統(tǒng)的荷蘭的菲利浦公司的中央研究所為中心,研究開發(fā)CNC超精密金剛石車床 COLATH,1908年以后用于本司的高精度零件的加工。英國(guó)Cranfield大學(xué)與 British Science and Engineering Research Council(SERC)簽定合同研制開發(fā)X射線天體鰓遠(yuǎn)鏡用大型超精密金剛石車床。
日本研究超精密加工技術(shù)和超精密加工機(jī)床起步較晚,70年代中期才開始,而且是根據(jù)電子和光學(xué)等民用需要開始研究的。但是,由于得到有關(guān)方面的重視,投入大量的人力物力去開發(fā),有計(jì)劃地引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)并深入剖析,從面使研制的產(chǎn)品很快達(dá)到甚至超過引進(jìn)產(chǎn)品的水平,因此在發(fā)展速度上迫上美國(guó),而且在技術(shù)上可以與美國(guó)抗衡,并且民用工業(yè)向精密化發(fā)展。特別是日本在80年代開發(fā)小型超精密CNC車床方面已走在世界的前列,約有20家廠商如豐田工機(jī)、東芝機(jī)槭、不二越、日立精工、理研制鋼、日本精密研究所等都研究生產(chǎn)小型CNC超精密車床。由于許多機(jī)床采用了高分辨率的數(shù)控系統(tǒng)和高分辨率的激光干涉測(cè)量系統(tǒng)以及其他一些先進(jìn)技術(shù),因而可以加工多種高糖度復(fù)雜球面。一些作為商品出售的小型精密車床,其加工糟度已超過0.1nm,加工表面粗糙度要低于但在大型超糟密金剛石車削機(jī)床的研究與開發(fā)方面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美,至今未見有關(guān)的報(bào)導(dǎo)。日本有關(guān)方面正大聲疾呼在這方面積極趕上歐美。
我國(guó)從60年代開始發(fā)展精密和超精密機(jī)床,經(jīng)過30多年的努力,我國(guó)的超精密機(jī)床現(xiàn)在已有一定的水平。沈陽(yáng)、濟(jì)南、上海等也都有超精密車床產(chǎn)品;1987年北京機(jī)床研究所又研制成功空氣軸承主軸的加工球面的超精密車床。我國(guó)超精密機(jī)床近年雖有較快發(fā)展和提高,但和工業(yè)發(fā)達(dá)**相比還有較大差距。主要表現(xiàn)在超精密非球曲面車床還不能生產(chǎn);機(jī)床的精度一般要比國(guó)外的低一個(gè)等級(jí);機(jī)床精度的保持時(shí)間大大低于國(guó)外;精密空氣主軸、微位移機(jī)構(gòu)、精密CNC伺服系統(tǒng),機(jī)床熱變形和精密恒溫控制、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和防振隔振技術(shù)等都亟待深入研究。因此,對(duì)精度要求高的精密和超精密機(jī)床,還不得不從國(guó)外進(jìn)日。
超精密機(jī)床進(jìn)一步發(fā)展對(duì)精度提出新的要求,美國(guó)POMA計(jì)劃可作為代表。80年代,美國(guó) Union Carbide公司、 Moore公司和美國(guó)空軍兵器研究所等制訂了一項(xiàng)有意義的計(jì)劃,其目標(biāo)是將直徑800m的大型球面反射鏡的形狀精度控制0lym以內(nèi),將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差降低到十分之一。由于該項(xiàng)目的目標(biāo)為 Point One Micrometer Accuracy(0.1m級(jí)精度),因此稱為POMA計(jì)劃,該計(jì)劃舉世聞名,所產(chǎn)生的影響十分深遠(yuǎn)。表51是POMA計(jì)劃對(duì)機(jī)床精度的具體要求,可見對(duì)機(jī)床精度要求甚高。
