1)總體方案
目前大行程超精密工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案主要有兩種設(shè)計(jì)思路：一是 單級進(jìn)給方式，采用直線電機(jī)非 接觸進(jìn)給或利用靜摩擦驅(qū)動(dòng)進(jìn)給；二是 兩級進(jìn)給方式，即采用粗動(dòng)與精動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，以達(dá)到高的定位精度和分辨率。兩級進(jìn)給的方案與單級進(jìn)給相比，優(yōu)點(diǎn)是 可以結(jié)合目前成熟的大行程工作臺(tái)技術(shù)與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，降低技術(shù)難度和研制風(fēng)險(xiǎn)，但是 不可避免的使工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化并增加了控制系統(tǒng)的控制難度。因此單級進(jìn)給實(shí)現(xiàn)納米級分辨率是 以后的發(fā)展方向。
2)工作臺(tái)材料
超精密工作臺(tái)要求工作臺(tái)具有小質(zhì)量、高剛度和低熱變形。因此大理石平臺(tái)的材料選擇應(yīng)遵循如下原則：密度小、低熱傳導(dǎo)率、低熱膨脹、彈性模量大。目前傳統(tǒng)工作臺(tái)的材料仍然為鋼材，但是 其密度大、熱導(dǎo)率與熱膨脹系數(shù)大，使得工作臺(tái)的性能受到影響。有些機(jī)床為了降低熱變形的影響，在結(jié)構(gòu)上采用了低熱膨脹的殷鋼，但綜合性能仍然不夠理想。
 工程結(jié)構(gòu)陶瓷由于其高強(qiáng)度、高硬度和耐高溫、耐輻射、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)已逐漸成為工程技術(shù)特別是 技術(shù)的關(guān)鍵材料，將工程結(jié)構(gòu)陶瓷應(yīng)用在精密平臺(tái)上是 一種發(fā)展趨勢。氧化鋁陶瓷的密度為鋼的一半，熱導(dǎo)率與熱膨脹系數(shù)也均約為鋼的一半，彈性模量比鋼高一倍，綜合性能比鋼要好，因此如口本東京工業(yè)大學(xué)與住友重工研制的超精密工作臺(tái)都采用了氧化鋁陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料。因此開發(fā)新的結(jié)構(gòu)材料成為提高超精密工作臺(tái)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3)導(dǎo)軌
一般的導(dǎo)軌形式有滑動(dòng)、滾動(dòng)和靜壓三種形式。其中滑動(dòng)導(dǎo)軌中導(dǎo)軌副之間是 滑動(dòng)摩擦，由于導(dǎo)軌副材料之間存在動(dòng)、靜摩擦系數(shù)的差異，會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，同時(shí)存在磨損，使用壽命不長，在高精密工作臺(tái)中很少采用滑動(dòng)導(dǎo)軌。滾動(dòng)導(dǎo)軌中采用鋼球或滾柱作為滾動(dòng)體，具有較小的摩擦系數(shù)，動(dòng)靜摩擦系數(shù)的差異極小，可以有效避免爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生。但滾動(dòng)導(dǎo)軌中由于滾動(dòng)體與導(dǎo)軌之間的接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，其抗振性與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比較差。
磁懸浮導(dǎo)軌是 近幾年來興起的一門新技術(shù)。它利用磁懸浮原理，與氣墊技術(shù)相比，磁浮具有無聲、易控、高效等優(yōu)點(diǎn)。因此，磁浮技術(shù)在空間和高速列車等技術(shù)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。目前實(shí)現(xiàn)磁浮的方式主要有：利用永磁體之間的排斥力；利用超導(dǎo)技術(shù)產(chǎn)生磁?。焕酶袘?yīng)渦流產(chǎn)生懸?。焕每煽刂绷麟姶盆F實(shí)現(xiàn)懸浮。其中磁懸浮導(dǎo)軌主要利用感應(yīng)渦流原理和可控直流電磁鐵技術(shù)。但是 磁懸浮導(dǎo)軌存在發(fā)熱大，控制復(fù)雜等缺點(diǎn)，限制了其在超精密加工領(lǐng)域的應(yīng)用。
花崗石構(gòu)件在已經(jīng)研制的大行程精密工作臺(tái)中多采用靜壓導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌又可以分為液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌。液體靜壓導(dǎo)軌由于油的勃性剪切阻力而發(fā)熱量比較大，因此必須對液壓油采取冷卻措施。另外液壓裝置比較大，而且油路的維修保養(yǎng)也麻煩。這些缺點(diǎn)限制了其在精密工作臺(tái)中的應(yīng)用。
從精度的角 度看，空氣靜壓導(dǎo)軌是 現(xiàn)在較好的導(dǎo)軌。因此在已研制的超精密進(jìn)給平臺(tái)中得到了廣泛應(yīng)用。此外，氣體靜壓導(dǎo)軌還具有以下優(yōu)點(diǎn)：摩擦系數(shù)和摩擦力矩很小、氣體支承可在較清潔的狀態(tài)下工作、具有冷態(tài)工作的特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)精度高、壽命長、可以在很寬的溫度范圍和惡劣環(huán)境中工作、能夠保持很小的間隙。
4)驅(qū)動(dòng)方式
傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式是 采用滾珠絲杠結(jié)合旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)的方式，但是 由于存在螺紋空程和螺距誤差的原因，導(dǎo)致進(jìn)給的精度在微米級。因此為實(shí)現(xiàn)納米級的進(jìn)給，人們 重點(diǎn)研究了靜壓絲杠傳動(dòng)、摩擦驅(qū)動(dòng)、直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。
靜壓絲杠傳動(dòng)由于螺母與絲杠之間并不直接接觸，而是 由一層高壓液體隔開，因此沒有了由于摩擦引起的爬行和反向間隙，可以長期保持精度，又由于油膜均化作用，可以提高進(jìn)給精度，在較長的行程上，可以達(dá)到納米級的定位分辨率。靜壓絲杠的缺點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向剛度和承載能力小。
摩擦傳動(dòng)具有正反空程小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小等優(yōu)點(diǎn)，適合精密定位。其不足之處是 負(fù)載能力小，不能夠產(chǎn)生太大的驅(qū)動(dòng)力，否則傳動(dòng)過程容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，因此限制了摩擦驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用范圍。
與傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)相比，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：省略了中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，減少了機(jī)械磨損，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以保持高增益，實(shí)現(xiàn)精確的進(jìn)給前饋，對給定的加工路徑可以用高速進(jìn)行準(zhǔn)確跟隨，從而保證了機(jī)床的高精度和使用壽命。運(yùn)行時(shí)，直線電機(jī)不象旋轉(zhuǎn)電機(jī)那樣會(huì)受到離心力作用，因此其直線速度不受限制。直線驅(qū)動(dòng)的慣性主要存在于滑臺(tái)，因此花崗石量具 加工時(shí)可以有很高的加速度。直線電機(jī)靠電磁推力驅(qū)動(dòng)，故系統(tǒng)噪聲很小，改善了工況環(huán)境。過去應(yīng)用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要集中在高速進(jìn)給領(lǐng)域，利用了它可以有很高的加速度和運(yùn)行速度的優(yōu)點(diǎn)，但隨著電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)開始向精密定位發(fā)展。
泊頭市億創(chuàng)量具制造有限公司（http://www.btyclj.com）從事花崗石方箱 具有精度高、壽命長、耐酸堿、不易變形、不生銹、耐酸堿、不磁化、不變型、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)。系鑄鐵平臺(tái)適用于各種檢驗(yàn)工作，精密測量用的基準(zhǔn)平面；用于機(jī)床機(jī)械檢驗(yàn)測量基準(zhǔn)；檢查零件的尺寸精度或形為偏差，并作緊密劃線，在機(jī)械制造中也是 不可缺少的基本工具。柔性焊接平臺(tái)是 一種可以自由組合的夾具，可適應(yīng)不同的工件形狀，幾套夾具系統(tǒng)就可以替代大量高成本的專用工裝，使用該工裝后，可以省去因產(chǎn)品變化而投入的專用工裝的費(fèi)用和時(shí)間。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電站、冶金、機(jī)械、化工等生產(chǎn)領(lǐng)域。