【2022先進會員（創新(xin)十佳）】杭機股份(fen)：大口徑光學元(yuan)件超聲銑🐅磨抛(pao)成套裝備

2025年12月12日，中國(guó)機床工具工業(yè)協會公布了“關(guan)于2022年度中國機(ji)床工👈具工業協(xie)會先進會員（十(shi)佳）的表彰決定(dìng)”，對10家“自主創新(xīn)十佳”和10家“産品(pin)質量十佳”企業(yè)進行了表彰，并(bing)于CIMT2023展會開幕首(shou)日給獲獎企業(ye)頒發了獎牌。爲(wèi)了更好地宣傳(chuán)這些先進會員(yuan)企業，協會傳媒(mei)部針對十佳企(qǐ)業及其産品組(zǔ)織了系列專題(ti)報道，以協會行(hang)⁉️業發展部提供(gong)的資料爲素材(cái)整理成宣傳稿(gǎo)，經與相關企業(ye)确認後，在協會(hui)主辦的全媒體(tǐ)⚽平台陸續公開(kāi)發⛹🏻‍♀️布（排名不分(fèn)先後），供業界同(tong)仁參考，以期💋共(gòng)同進步。

 

協(xie)會傳媒部

一、産品亮點

浙(zhe)江青岛盈复自(zì)动化制造有限(xian)公司(WAP站)（簡稱 “杭機股份”）研(yán)發的大口徑光(guang)學元件超聲銑(xǐ)磨抛成套裝備(bèi)，采用橋式框架(jia)移動式結構布(bù)局，具有高剛性(xìng)、高精度及強🔞大(dà)的多手🧑🏽‍🤝‍🧑🏻段揉合(hé)功能，配置超精(jīng)密閉式靜壓回(huí)轉工作台，可自(zì)由統配超精密(mì)靜壓主㊙️軸、超聲(sheng)刀柄、磨抛頭、應(ying)力盤、磁流變組(zǔ)合及搖臂式🥰輪(lún)廓度儀等關鍵(jiàn)部件，設備配置(zhì)有尋邊定位系(xì)統，可快速定位(wei)光學元件坐标(biao)，提高工作效率(lǜ)。設備可對 3 米級光學元件(jiàn)進行超精密銑(xǐ)磨加工、多自由(you)度快速研抛及(jí)高精度測量，完(wan)成光學元件磨(mó)削、研抛、精抛、檢(jian)測、确定性修形(xing)的全🐉部加工工(gōng)藝。

設(she)備配置高精度(dù)絕對式光栅，保(bǎo)證機床軸系高(gāo)精度；配💔置國産(chan)五軸聯動數控(kong)系統，實現機床(chuang)多手段、多組⁉️合(hé)的磨抛加工♋技(jì)術。最大限度地(dì)降低光學元件(jian)在超精密磨削(xuē)過程中的亞表(biǎo)面損傷層深度(du)，提高加工精度(dù)和效率。加工精(jīng)度爲抛光階段(duàn)面形 ≤ 10nm ，表面粗糙度≤ 1nm RMS ；機床精度爲(wei)直線軸重複定(ding)位精度≤ 1 µ m，靜壓主(zhǔ)軸回轉精度≤0.2 µ m，靜(jìng)壓轉台回轉精(jing)度≤0.5 µ m。

設(shè)備主要用于大(da) 口徑非球(qiú)面反射鏡以及(jí) SiC/Si 、光學玻璃(lí)高效光學元件(jian)的磨削、磨抛精(jīng)密加工及🔱在線(xiàn)輪廓測量，可完(wan)成光學元件磨(mo)削、研抛、粗抛、檢(jian)測、确定性修形(xing)的全部加工工(gong)藝。

設(shè)備的研制成功(gōng)，打破國内超大(dà)口徑空間光學(xué)反射鏡制造能(neng)力瓶頸，爲我國(guó)航天等重點領(ling)域的大型光學(xue)元件加工提供(gong)關🥵鍵設備保障(zhang)，對提高我國超(chāo)大口徑光學元(yuan)件加工技術起(qi)到重要促進作(zuo)用。

二、産品特點(diǎn)及技術水平

1.  産(chan)品結構特點

本(ben)機床采用龍門(mén)框架移動式結(jie)構布局，由雙床(chuáng)身♻️架、橫梁及🏃橫(héng)梁支座組成一(yī)個剛性框架結(jié)構，中間是直徑(jing) 3m 的靜壓回(huí)轉工作台（ C 軸）。機床具有 X 、 Y 、 Z 三(san)個平動軸，橫梁(liáng)沿雙床身架上(shàng)的導軌做縱向(xiàng)運動，橫梁沿左(zuǒ)🏃🏻側床身架的縱(zong)向運動爲 Y1 軸，橫梁沿右側(ce)床身架的縱向(xiang)運動爲 Y2 軸(zhou)，橫梁通過 Y1 與 Y2 同步驅(qu)動實現縱向移(yi)動。

在橫梁上有(yǒu)兩套橫向拖闆(pǎn)，橫向拖闆沿橫(heng)梁導軌做🔱橫🆚向(xiang)運動，橫向拖闆(pǎn)的橫向運動爲(wei) X1 、 X2 軸。橫(heng)向拖闆前部有(you)垂直拖闆，垂直(zhi)拖闆沿橫向拖(tuō)闆上作垂🌈直升(shēng)降運動，即 Z1 、 Z2 軸。

超精密(mi)非球面磨削主(zhu)機垂直拖闆下(xia)方可安裝超♋精(jing)密磨削主軸和(he)搖臂式輪廓儀(yí)測量系統，主軸(zhou)與垂直拖闆之(zhī)間👉安裝😄有一擺(bai)動分度軸 —— B1 、 B2 軸，實(shi)現各磨頭和繞(rao) Y 軸方向± 100 °擺動。非球面(mian)超精密銑磨設(she)備 B1 、 B2 軸(zhou)可安裝超精密(mì)磨削主軸和搖(yao)臂式輪廓測量(liang)裝置等；多自由(you)度快速研抛設(she)備 B1 、 B2 軸(zhou)可自由選裝小(xiao)磨頭數控研抛(pāo)裝置、應力盤研(yan)抛裝置、磁流🌈體(tǐ)抛光裝置和搖(yáo)臂式輪廓測量(liang)裝置等。

該設備(bei)共有 9 個數(shu)控軸（ 6 個直(zhí)線軸、 3 個回(huí)轉軸），工作時需(xu)要進行 5 軸(zhou)聯動控制。

2.  技術難點與創(chuang)新點研究

（ 1 ）技術難點

①掌握(wò) 2000mm 直徑超精(jing)密閉式靜壓工(gōng)作台設計與制(zhi)造技術；掌握大(dà)直徑閉式靜壓(yā)工作台的超高(gao)精度（轉台回轉(zhuǎn)精度≤ 0.5 μ m ）的設計、制造、裝(zhuang)配方法，解決了(le)大直徑轉台回(huí)轉精度🚶及穩定(ding)性問題，形成關(guan)鍵零件加工和(he)部件裝配☁️規範(fan)。

②掌握高精(jing)度靜壓回轉工(gōng)作台的全性能(néng)測試方法🎯，解決(jué)高♍精度功能部(bù)件制造裝配難(nán)、檢測難的問題(tí)。

③掌握(wo)長絲杠垂度誤(wù)差控制技術。由(yóu)于設備 X 軸(zhou)（橫向拖闆左右(yòu)運行）進給機構(gòu)采用的是絲杠(gang)副💋傳動，絲👣杠💞跨(kuà)😘度大于 6m ，爲(wei)避免絲杠垂度(dù)的影響，需要更(geng)改或優化傳動(dòng)機💔構。采用螺母(mǔ)🏒旋轉絲杠副傳(chuan)動，并根據橫梁(liáng)運行曲線适當(dang)調整确定絲杠(gàng)副的支撐拉力(li)。

④設備(bei)采用 1 µ m級重複定(ding)位精度直線軸(zhóu)進給機構設計(ji)、裝配工藝方法(fǎ)、規🏃🏻範檢測方法(fa)，提高機床精度(dù)。

⑤優化龍門(men)框架式移動結(jie)構設計與制造(zào)工藝，有效提✨高(gāo)非球面超精密(mì)銑磨設備的機(ji)床精度，有效提(ti)升多🏃‍♀️自由✍️度快(kuai)速研抛設備的(de)各軸加速度和(he)移動速度，提高(gao)設備👄加工效率(lǜ)。

（ 2 ）技術創新(xin)點

①高(gao)精密靜壓工作(zuo)台的設計制造(zao)裝配調試檢測(ce)技術；

②單機床複合多(duo)手段、多工位銑(xi)磨 / 研抛功(gōng)能技術，拓展功(gong)能化、模塊化、标(biāo)準化設計設🙇‍♀️計(ji)方🤩法，提高設備(bèi)集成化，滿足光(guāng)學元件對主機(jī)設備的多功♈能(neng)要☀️求；

③大型(xing)機床動态和熱(re)态特性分析及(ji)優化，掌握大型(xíng)機🐕床模态變化(huà)規律及優化方(fāng)法。

（ 3 ）國内外(wai)研制情況

随着(zhe)光學制造技術(shu)的發展，針對地(di)基、機載大口徑(jing)望遠鏡🚶的研究(jiu)已在全球掀起(qǐ)熱潮，而大口徑(jing)望遠鏡的需求(qiú)對光🐉學制造能(néng)力的牽引，掀起(qǐ)了全球光學制(zhi)造行業的技術(shù)創新熱潮。美國(guo) Arizona 大學、 QED 公司，德國 CARL ZIESS 、 NTG ，日本 CANON ，英國 CRANFIELD 等多(duo)家公司和研究(jiū)機構均推出了(le)獨具特色的制(zhi)造裝✍️備🌈和🈲工藝(yi)，大口徑光學制(zhi)造技術的研究(jiu)和發展已經國(guó)際化。

針對 RB ‐ SiC 等硬脆材(cái)料加工中存在(zài)的問題，從 20 世紀  90 年代(dai)開始，國外一些(xiē)公司開始研究(jiū)硬脆材料的超(chāo)聲加工技術，開(kai)展超聲加工裝(zhuang)備研制。如 DMG 公司開發了可(ke)用于加工陶瓷(ci)、 RB ‐ SiC 、 C/C 複合材料等難(nan)加工材料的超(chāo)聲銑磨設備。此(ci)外，奧💚地利🌍  GFM 公司、德國 GEISS 公司、法國 CRENO 公司都已研發(fā)出超聲加工專(zhuan)用機床，并成功(gōng)應用于航空航(háng)天制造等領域(yù)。

DMG公司開發的五(wǔ)軸超聲磨削加(jia)工中心

與(yǔ)國外先進水平(ping)相比，目前我國(guó)航空航天制造(zào)企業大都✨采用(yòng)傳統的磨削方(fang)法加工光學材(cai)料構件，在加工(gong)質🆚量、成品率、加(jiā)工💯效率、工具磨(mo)損等方面存✔️在(zai)或多或少的問(wèn)題，顯示出自主(zhǔ)研發的重要性(xìng)。       

近年來，我國經(jīng)濟技術發展迅(xùn)猛，國力日漸強(qiang)盛，未來也将需(xu)要建造自己的(de)巨型天文望遠(yuǎn)鏡。在地基望遠(yuan)鏡中，近期關于(yu)我國🛀🏻 12m 天文(wén)望遠鏡技術方(fāng)案的争論正在(zài)公開進行，中外(wài)學者們紛紛公(gong)開發表自己的(de)觀點，問題焦點(dian)集中于望遠鏡(jìng)光學系統方案(àn)的選定和國際(ji)化問題，但本質(zhi)上是方案☂️的技(jì)術☁️實現可行性(xìng)問題。

研究直接面向(xiang)超大口徑反射(she)鏡的高效率、高(gāo)精度制造問🔱題(ti)❄️，通🌈過高效率制(zhi)造裝備的産業(yè)化和大口徑制(zhi)造工藝規範化(huà)，實現大口徑光(guāng)學元件的批量(liàng)化生産，将爲未(wei)來制造巨型拼(pin)接主鏡提供強(qiang)有力的技術保(bǎo)障。

（ 4 ）技術水(shui)平

本設備是公(gong)司第三代産品(pin)。第一代産品已(yi)經成功生産出(chū) 4.13m 大口徑反(fǎn)射鏡，經一代、二(èr)代技術累積，在(zai)機床性能、精度(du)、多手段揉合技(ji)術方面有進一(yī)步創新及應用(yòng)。

綜合相關技術(shù)及産品應用要(yao)求，杭機研發的(de)非球面超精密(mi)銑磨設備 / 多自由度快速(su)研抛設備，爲我(wǒ)國光學産業升(shēng)級、研發高性能(neng)❤️光🌏電産品提供(gong)可靠的技術保(bǎo)障，補實了國内(nèi)自主研制大型(xing)光學🈲元件的高(gao)精高效生産制(zhì)造體系的重要(yào)一環，滿‼️足國民(min)經濟和國防安(an)全領💃域需求，具(jù)💯有良好的🌈經濟(ji)和社會效益。

三、圍繞(rào)該産品所開展(zhan)的技術創新工(gōng)作

 

1 ．采(cai)取項目負責制(zhi)。 由公司技(ji)術副總負責項(xiang)目的實施和推(tui)進，公司負責人(ren)參與協調項目(mu)進展，同時督促(cu)公司配套資金(jin)及相應的人力(li)、物力全部♻️落實(shi)到位，以保障課(ke)題順利實施。

 

2 ．制訂項(xiang)目管理辦法。 确定技術資(zi)料、财務、生産流(liu)程文檔等的管(guǎn)理要求；定期組(zu)✉️織階段考評會(huì)，檢查計劃進展(zhǎn)，協調存在的問(wen)題，保障課題實(shí)施的時效性；制(zhì)訂項目開發時(shi)間♉表，确定項目(mù)裏程碑計劃。

 

3 ．項目任(rèn)務分工明确。 對項目研發(fā)内容的關鍵技(jì)術及技術創新(xīn)點進行羅列分(fen)解，确定項目技(jì)術方案和技術(shu)路線，由此組織(zhi)相關人員進行(hang)攻關。定期對項(xiàng)目組成員進行(háng)考🌈核，并以此作(zuò)爲項目獎勵依(yi)據。項目獎🏃🏻‍♂️勵注(zhù)重工作成果、工(gong)作實效，有效🔱促(cù)進了科技人員(yuán)的研發積極性(xìng)。

 

4 ．人員(yuán)培養工作。 在組織精兵強(qiáng)将的同時，帶動(dong)青年員工參與(yu)到項👌目🔱中來，從(cóng)實際操作中學(xué)習。加強與高等(děng)院校和用🚶戶形(xíng)成長期緊密型(xíng)✨産、學、研、用合作(zuo)模式，逐步形成(chéng)大口徑光學元(yuán)件精密加工制(zhi)🚶‍♀️造示範基地。并(bing)依托高等院校(xiao)科研優勢🏃🏻，建成(chéng)一支以中青年(nian)爲主的精密加(jiā)工技術及裝備(bei)研究團隊，以及(jí)掌握高效高精(jing)銑磨工藝、高精(jing)輪廓檢測工藝(yì)✏️、高品質研抛工(gōng)藝的高級技術(shu)人才隊伍，推動(dòng)中國高端機床(chuáng)裝備的持續發(fa)展。

 

四、産品(pin)應用效果及産(chan)業化前景

大口(kou)徑非球面産品(pǐn)應用市場規模(mo)大，相關加工、檢(jian)測等制造設備(bei)也具有廣闊的(de)市場空間。該設(shè)備可完成 2000mm 口徑以内反射(she)鏡元件的高效(xiao)制造，實現 1500-2000mm 量級光學元件(jiàn)的快速、高效生(sheng)産，加工效率顯(xiǎn)著提升，滿足🛀國(guó)防、天文等領域(yù)不斷增長的市(shi)場需求。

該設備(bei)的研制将打破(po)國外技術壟斷(duàn)，實現 2000mm 大口(kǒu)徑非球面反射(shè)鏡制造高端數(shu)控機床國産化(huà)，在✉️行業和📱專💛業(yè)領域發揮示範(fan)作用，爲我國光(guang)學産業升級提(tí)供可靠的技術(shù)保障，推動光學(xue)制造業向高檔(dang)次、高質量方向(xiàng)發展。

該設備的大口(kǒu)徑非球面加工(gōng)工藝及技術成(cheng)果可應用于民(mín)用天文觀測、減(jian)災、氣象、國土資(zi)源管控、環保等(deng)方面📱，将産生顯(xian)著的社會效益(yì)；相關技術成果(guo)可應用于測繪(hui)⛷️等方面，将在國(guo)防安全方面發(fa)揮顯著作用。針(zhen)對該産品研發(fā)功能部件和加(jiā)工工藝的研究(jiū)成果，有🌈望在航(háng)空工業超硬複(fú)合材料加工産(chan)業得到應用，從(cong)而推動周邊産(chǎn)業技術進步。      

（ 圖文轉載自(zi)中國機床工具(ju)工業協會 ）