1. 镜面铣在超精密机床中属于最简单的一类。其关键部件为高精度主轴和低摩擦高平稳定性的滑台。在现有的镜面铣床中，主轴多采用气体静压支承，只有个别的主轴采用液体静压支承技术。滑台的支承多数为气体静压系统，但最近几年液体静压系统呈上长趋势，其主要原因是液体静压系统具有高阻尼、高刚度优点。 2．镜面铣床的布局
如图1所示，镜面铣床多采用立式布局。主轴装在垂直滑台上，工件装夹在水平滑台上，垂直滑台只在加工开始前作进给移动，铣削过程中停留在某一位置不动，水平滑台在切削时则作连续运动。这种布局的主要优点在于工件可以直接放在水平滑台上进行调整和装夹，而且装夹力不需很大，只要能克服切削力即可。立式布局尤其适合于加工较大的工件，它的缺点是排屑问题。由于工件处于水平位置，已加工表面上易堆积切屑，如果切屑被飞刀带动擦过已加工表面，常造成刻痕或损伤，而在加工时使用冷却液更为突出。 为了解决然属问题，有些镜面铣床采用了图2所示的卧式结构。主轴装在水平滑台上，工件垂直装在另一
水平滑台上，这种布局除了便于排屑外，还解决了某些超薄工件的自重变形问题，因而适合于加工较薄的大型平面。它的缺点是装夹问题，当工件较大较重时，调整工件位置十分困难。究竟采用哪种布局合适？主要取决于被加工工件的特点，只有限定工件的形状与尺寸范围，才能决定出最佳的布局。
除上述两种基本布局外，还有一些在此基础上衍生出的特殊布局。这些布局主要针对某一种或几种固定产品，虽然通用性较差，但就其加工的主要产品而言，生产率提高。
图3是一台在立式镜面铣床上装了转台而改装成的特殊铣床。用它除了可以加工普通平面外，通过调整刀盘的直径和倾角，还可以加工各种椭圆柱面。
如果在立式镜面铣床的水平滑台上装一个精密转台，则构成了工业上常用的多棱镜铣床(图4)。这种多棱镜广泛用于图像扫描和印刷工业。
把图3和图4的布局加以组合并作一些调整就形成了图5a和b所示的球面镜面铣床。改变刀盘的直径和倾角的大小，就可加工不同半径的球面。
3．镜面铣的应用范围和技术参数
镜面铣削的切削速度通常在30m/s左右。为了能加工出完美的工件，主轴在换刀后必须进行动平衡，以尽量减少动不平衡对工件表面造成的波纹。刀具的几何形状除与工件的几何形状有关外，主要取决
于工件材料的物理特性。加工塑性材料如铜、铝和镍时，刀具的前角为0º，后角一般在5º～10º之间。刀尖圆弧半径常用0.5～5mm，机床刚度高可采用较大的半径以降低工件的表面粗糙度，如采用较小的刀尖半径时，为不使表面粗糙度恶化须相应减少进给量。
加工疏性材料如硅、锗、CaF2和ZnS时，刀具的前角一般在-15º～-45º之间选用。最佳前角除取决于材料本身外，还取决于机床和装夹系统的刚度，最好通过生产试验来确定。
镜面铣削的平面度可达0.1μm。粗糙度除取决于机床、刀具的因素外，还与工件材料本身的特性有关，绝大多数情况下，以均方很值（rms）表示的粗糙度在R q l～5nm。对于红外范围的光学元件，镜面铣削后的形状精度和表面糙度完全可以满足要求，镀膜后就可直接使用。在可见光，紫外光和X范围内，铣削刀痕有时会引起光的散射，从而减弱系统的光学效率或成像质量。为了避免这一缺点，许多光学元件常选用镍作为材料，在镜面削后，再进行少量的抛光，使表面粗糙度达到R q0.l～0.5nm。
镜面铣削的应用非常广泛，以下仅举两个应用实例以供启迪。
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（1）镜面镜削飞机玻璃现代大型客机的窗户为有机玻璃制成，在飞机起飞与降落时，玻璃屡遭大气中夹带的沙尘的碰撞，飞行一定的起降次数后，窗户玻璃的表面就变得十分粗糙，直接影响飞行员和乘客的视野、这对玻璃必须进行重新抛光修复。采用传统的抛光方法，修复一块玻璃薄常需要1h左右，
当玻璃有较深的零星刻痕时，加工时间更长。如采用镜面铣的方法，所需时间不到抛光的一半，从而大大缩短飞机的维修时间，此法已被许多大的飞机维修中心所采用。
（2）坦克的光学系统窗口现代作战坦克的火炮系统均采用光电控制，其观察系统除用于可见光外，还能于夜间观察红外光和由物体热辐射形成的热像，为了在野外的恶劣环境下保护这些敏感的光学元件，这些观察控制系统均装在坦克内部，与外界接触的是一块对角长度约200mm的窗口，它需能透过各种波长的光。窗玻璃采用宽带光学材料ZnS，其机械加工性很差，特别是在抛光时，除表面污染外，极易形成刻痕。故采用传统的研磨与抛光方法，废品率很高。如用镜面铣，首先解决了表面污染问题，加工时只与金刚石刀接触，而无其他媒体，由于金刚石化学性质十分稳定，不与ZnS发生化学反应。这种窗玻璃加工的另一难题是两个光学表面的平行度，公差要求lμm以下。常规的抛光方法很难保证这一精度。采用镜面铣削时，可先铣削工作台面，使它与铣床导轨面平行，然后直接把工件放在工作台上进行加工，以确保工件的平行度。由此可见，镜面铣除可高效地替代常规的抛光加工外，还可完成抛光所不能加工的工作，为发展新型的光学系统开辟了新的生产途径。
2．金刚石车削技术及其应用
1. 金刚石车床的技术关键
金刚石车床与镜面铣床相比，其机械结构更为复杂，技术要求更为严格。除了必须满足很高的运动平
种子包装袋稳性外，还必须具有很高的定位精度和重复精度。镜面铣削平面时，对主轴只需很高的轴向运动精度，而对径向运动精度要求较低。金刚石车床则须兼备很高的轴向和径向运动精度，才能减少对工件的形状精度和表面粗糙度的影响。
目前市场上提供的金刚石车床的主轴大多采用气体静压轴承，轴向和径向的运动误差在50nm以下，个别主轴的运动误差已低于25nm。金刚石车床的滑台在90年代以前绝大部分采用气体静压支承，荷兰的Hembrug公司则采用液体静压支承。进入90年代以来，美国的Pneumo公司（现已与Precitech公司合并）的主要产品Nanoform600
和250也采用了具有高刚性、高阻尼和高稳定性的液体静压支承滑台。
2．金刚石车床的布局
透镜体
金刚石车床的布局最初沿袭了传统车床的结构，主轴固定在床身上，横向沿台（X轴）装在纵向滑台（Z轴）上。因为纵、横滑台的导轨相互垂直，故又被称为十字滑台布局。其优点是技术成熟，结构紧凑，荷兰Hembrug公司的super-mikroturn就一直采用这种结构（图1）。十字滑台布局的缺点在于纵横两滑台运动时相互影响，当对动态精度要求高时，这种缺点就尤为突出。
无膜电池
金刚石车床的基本数据如表1所示。
表 1 金刚石车床技术参数和性能示例
最大车削直径和长度/mm400×200
最高转速r/mm3000、5000或7000
最大进给速度mm/min5000
数控系统分辩率/mm0.0001或0.00005
重复精度(±2σ)/mm≤0.0002/100
主轴径向圆跳动/mm≤0.0001
主轴轴向圆跳动/mm≤0.0001
滑台运动的直线度/mm≤0.001/150
横滑台对主轴的垂直度/mm≤0.002/100铜管对流散热器
主轴前静压轴承（φ100mm）的刚度/（N/μm）径向1140轴向1020
一体式三格化粪池主轴后静压轴承（φ80mm）的刚度/（N/μm）640纵横滑台的静压支承刚度/（N/μm）
十字滑台相互影响的主要原因是X向滑台的重量要由Z向滑台来支撑。为了解决这一问题，德国蔡司公司研制了一种改进的十字滑台（图2）。其关键在于床身采用了大面积的花岗岩，Z向导轨直接加工在床身上，X向导轨虽然仍加工在Z向滑台上，但X向滑台的重量不再由Z向沿台来支撑，而是通过四条静压支柱直接由床身来支撑。Z向滑台只起带动和导向X向滑台的作用，而无支撑功能。
十字滑台的另一个缺点是加工难度高，要达到高的纵横滑台导轨间的垂直度，需要大量的手工刮研工作量。在劳动成本日益增长的今天，这种耗时费力的结构的缺点日益明显。因而在80年代出现了T形布局(T-Base)。
T形布局车床的主轴装在纵向或横向滑台上，刀架则装在另一滑台上（见图3），从而彻底解决了两滑台相互影响的问题。这种布局有利于提高机床的闭环刚度。另外，纵横两移动轴的垂直度可在装配时进行调整，生产成本较低，成为当前金刚石车床的主流布局。
上述结构的金刚石车床在加工简单几何形状如平面、圆锥和圆柱面时，刀刃与工件的接触的在加工过程中保持不变，但在加工复杂形状如椭球面时，刀刃与工件的接触点随刀具的位置而变化。如果刀刃的几何形状精度不高，其误差将被直接复印在工件上，从而限制了机床的加工精度。解决这一问题，通常有两种途径：一是提高刀具的形状精度、但无论是购置新刀具或重磨刀具，都要付出成倍于普通
刀具的代价；另一途径是改变机床的结构，在刀架下面装一数控精密转台（见图4）。刀具移动时，转台根据工件的曲率和刀尖的圆弧半径作相应转动，从而使工件与刀刃的接触点保持不变。但数控精密转台的造价很高，因此在对该两方案取舍时，必须进行经济分析比较。
3．金刚石车削的应用范围和技术参数
金刚石车削早期主要用来加工有金属如元氧铀或铝合金等，其主要产品是各种光学系统中的反射镜，如射电望远镜的主镜面，LiDA（激光探测）系统中的各镜面以
