研究进展：LAM-几何误差测量-为超精密机床号脉

超精密机床拥有更高量级的运动精度，导轨直线性和主轴回转精度。目前，商用超精密机床的直线运动精度小于1 nm，主轴旋转精度可达到±1.0”，直线导轨的直线度可达到0.3 μm/350 mm，主轴径向和轴向跳动小于10 nm （图1）。再配合恒温、恒湿、隔振等环境条件的控制，使得许多材料（铝、铜等软金属，高速钢、硬质合金等难加工材料，陶瓷、玻璃、半导体等硬脆非金属材料）的超精密加工成型成为可能。

英国哈德斯菲尔德大学精密技术中心和国家未来计量研究院的高级研究员童振及其团队在 Light: Advanced Manufacturing 发表了题为 Review of geometric error measurement and compensation techniques of ultra-precision machine tools 的综述文章。系统的总结了超精密机床几何误差测量的现状，通过研究大量超精密机床直线轴、旋转轴的几何误差测量分析的案例，系统总结了当前超精密机床几何误差测量的主要方法，并提出了以敏感性误差分析为导向、试切法为依据的几何误差测量方案将会是该领域未来发展的一个重要方向。

图为超精密加工检测一体化系统及其在线检测，该系统包括四大功能模块：加工模块，在线检测，在线分析和在线补偿模块。而机床的几何误差结果则被用于随时修正在线检测仪器的数据采集结果。

超精密机床的几何误差测量和校正能有效保证零件的加工精度，面临挑战有：首先，开发新一代能够适用于快速在机误差测量的仪器、测量方案和测量标准。如激光干涉仪和电容传感器在超精密机床的几何误差测量领域应用。其次是，建立超精密机床的几何误差、补偿加工、与加工表面性能之间的关系和响应机制，为未来自适应/智能制造装备的研发奠定理论基础。最为重要的是，高效的误差溯源分析算法。

文献链接：https://doi.org/10.37188/lam.2021.014

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/qGJNfgOuqNU7lGxvWS90bA

本文节选自LAM新媒体-微信公众号“先进制造“