李伟国，周欢伟，李克天

（1.广东机械技师学院，广东广州 510450；2.广州铁路职业技术学院，广东广州 510430；3.广东工业大学，广东省微纳加工技术与装备重点实验室，广东广州 510060）

美国摩尔公司生产的NanoTech 350FG机床是一种超精密自由曲面加工机床，具有三条直线运动轴X、Y和Z以及两个旋转轴B和C。可实现的加工方式有两轴车削、铣削、飞刀切削、刨削和磨削等，还可以实现快刀伺服和慢刀伺服加工。用于加工球面、非球面以及自由曲面的光学镜面以及其他高精度机械零件，例如模具的模仁。还能加工微结构阵列等结构。该机床能够加工的材料有：铝、镍、黄铜、铜、锗和硅等。在刀座上可安装单点金刚石刀具，也可以在机床配套的高速气浮磨头上安装砂轮，用于加工玻璃、碳化钨、钢和碳化硅等材料。该机床加工零件的形状精度达到亚微米级，表面粗糙度Ra小于3 nm。数控系统采用Delta Tao系统，五轴联动。与工业界普遍使用的五轴加工中心等机床相比，具有许多特殊处。例如：由于加工精度高，加工表面如镜面，所以刀具对主轴中心的要求高；由于主轴转速高，需要调动平衡；数控程序的有效数值一般在小数点后六位数，一般CAM软件生成的程序有效值在小数点后三位数。因此，使用该超精密机床的动作要特别小心和注意各项操作步骤。

图1 超精密五轴自由曲面加工机床Nanotech 350FG

图2 光学对刀仪OTC

图3 刀尖轮廓图像

图4 工件安装在机床主轴上

1 准备阶段

Nanotech 350 FG超精密五轴自由曲面加工机床如图1所示。

首先在机床上安装金刚石刀具，本文选用Contour Fine Tooling Ltd公司生产的刀具，刀尖圆弧半径为R0.5。……