【2022先進(jìn)會員（創新十佳(jia)）】杭機股份：大口(kou)徑光學元件超(chāo)聲👅銑磨抛成套(tao)裝備

2025年(nian)12月14日，中國機床(chuang)工具工業協會(hui)公布了“關于2022年(nian)度中國機床工(gōng)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻具工業協會先(xian)進會員（十佳）的(de)表彰決定”，對10家(jiā)“自㊙️主創新十佳(jiā)”和10家“産品質量(liàng)十佳”企業進行(hang)了表🌈彰，并于CIMT2023展(zhǎn)會開幕首日給(gei)獲獎企業頒發(fa)了獎牌。爲了更(geng)好地宣傳這些(xie)先進會員企業(ye)，協會傳媒部針(zhen)對十佳企業及(jí)其産品組織了(le)系列專題報❤️道(dao)，以協會行業發(fā)展部提供的資(zi)料爲素材整🏃理(lǐ)成宣傳稿，經與(yǔ)相關企業确✏️認(rèn)後，在協☔會主辦(bàn)的全媒體♌平台(tái)陸續公開發布(bù)（排名不分先後(hòu)），供業界同仁參(can)考，以期共同進(jin)步。

 

協會傳(chuán)媒部

一、産(chan)品亮點

浙江青(qing)岛盈复自动化(hua)制造有限公司(si)（簡稱 “杭機(ji)股份”）研發的大(da)口徑光學元件(jiàn)超聲銑磨抛成(cheng)套裝🤟備🈲，采用橋(qiao)式框架移動式(shì)結構布局，具有(you)高剛性、高精度(dù)及強大的🌈多手(shou)💚段揉合功能，配(pèi)置超精密閉式(shi)靜壓回轉工作(zuo)台，可自由統配(pèi)超㊙️精密靜壓主(zhu)軸、超聲刀💔柄、磨(mo)抛頭、應力盤、磁(cí)流變組合及搖(yao)臂式輪廓度儀(yi)等關鍵部件，設(she)⛱️備配置有尋邊(biān)定位系統，可快(kuai)速定位光學元(yuan)件坐标，提高工(gōng)作效率。設備可(kě)對 3 米級光(guang)學元件進行超(chao)精密銑磨加工(gōng)、多自由度快速(sù)🆚研抛🍓及高精度(dù)測量，完成光學(xue)元件磨削、研抛(pāo)、精抛、檢測、确定(dìng)性修形的全部(bù)加工工藝。

設備配置(zhi)高精度絕對式(shi)光栅，保證機床(chuáng)軸系高精♊度🔱；配(pèi)置國産五軸聯(lian)動數控系統，實(shí)現機床多手段(duàn)、多組合的磨抛(pao)加工技術。最大(dà)限度地降低光(guāng)學元件在超精(jing)密磨☀️削過程中(zhong)的亞表面損傷(shang)層深度，提高加(jiā)工精度和效率(lǜ)。加工精度😘爲抛(pāo)光階段面形 ≤ 10nm ，表面粗(cu)糙度≤ 1nm RMS ；機床(chuáng)精度爲直線軸(zhóu)重複定位精度(du)≤ 1 µ m，靜壓主軸回轉(zhuan)精度≤0.2 µ m，靜壓轉台(tai)回轉精度≤0.5 µ m。

設備主要(yào)用于大 口(kou)徑非球面反射(she)鏡以及 SiC/Si 、光(guāng)學玻璃高效光(guāng)學元件的磨削(xuē)、磨抛精密加工(gōng)及在線輪廓測(cè)量，可完成光學(xue)元件磨削、研抛(pao)、粗抛、檢測、确定(ding)性修形🏃🏻的全部(bu)加工工藝。

設備的研(yán)制成功，打破國(guó)内超大口徑空(kong)間光學反射鏡(jing)制造能力瓶頸(jing)，爲我國航天等(děng)重點領域的大(da)型光學元件加(jia)工提㊙️供關鍵設(shè)備保障，對提高(gao)我國超大口徑(jìng)光學元件加工(gong)技術起到重要(yào)促進作用。

二、産(chan)品特點及技術(shu)水平

1.  産品結構(gòu)特點

本機床采(cai)用龍門框架移(yí)動式結構布局(jú)，由雙床身架、橫(héng)梁及橫梁支座(zuo)組成一個剛性(xìng)框架結構，中間(jiān)是直☁️徑 3m 的(de)靜壓回轉工作(zuò)台（ C 軸）。機床(chuang)具有 X 、 Y 、 Z 三個平動(dong)軸，橫梁沿雙床(chuang)身架上的導軌(gui)做縱向運動，橫(heng)💞梁沿左側床身(shēn)架的縱向運動(dong)爲 Y1 軸，橫梁(liang)沿右側床身架(jià)的縱向運動爲(wei) Y2 軸，橫梁通(tōng)過 Y1 與 Y2 同步驅動實現(xian)縱向移動。

在橫(heng)梁上有兩套橫(heng)向拖闆，橫向拖(tuo)闆沿橫梁導軌(guǐ)做橫向🏃🏻運動，橫(heng)向拖闆的橫向(xiàng)運動爲 X1 、 X2 軸。橫向拖闆(pǎn)前部有垂直拖(tuō)闆，垂直拖闆沿(yán)橫向拖闆上💘作(zuò)垂直升降運動(dòng)，即 Z1 、 Z2 軸(zhou)。

超精密非球面(mian)磨削主機垂直(zhi)拖闆下方可安(an)裝超精密磨削(xue)主軸和搖臂式(shi)輪廓儀測量系(xi)統，主軸與垂直(zhi)💃拖闆之間☂️安裝(zhuang)有一💔擺動分度(du)軸 —— B1 、 B2 軸，實現各磨(mó)頭和繞 Y 軸(zhou)方向± 100 °擺動(dong)。非球面超精密(mi)銑磨設備 B1 、 B2 軸可安裝(zhuāng)超精密磨削主(zhǔ)軸和搖臂式輪(lun)廓測量裝㊙️置等(deng)；多自由度快速(sù)研抛設備 B1 、 B2 軸可自由(yóu)選裝小磨頭數(shu)控研抛裝置、應(yīng)力盤研抛裝置(zhi)、磁流體抛光裝(zhuang)置和搖臂式輪(lun)廓測量裝置等(deng)。

該設備共有 9 個數控軸（ 6 個直線軸、 3 個回轉軸），工(gōng)作時需要進行(háng) 5 軸聯動控(kong)制。

2.  技術難(nan)點與創新點研(yán)究

（ 1 ）技術難(nán)點

①掌握 2000mm 直(zhí)徑超精密閉式(shì)靜壓工作台設(she)計與制造技術(shu)；掌握大直徑閉(bi)式靜壓工作台(tái)的超高精度（轉(zhuǎn)台回轉精度≤ 0.5 μ m ）的設計(jì)、制造、裝配方法(fa)，解決了大直徑(jing)轉台回轉精度(du)⚽及穩❤️定✌️性問題(tí)，形成關鍵零件(jiàn)加工和部件裝(zhuang)配🙇‍♀️規範。

②掌(zhang)握高精度靜壓(yā)回轉工作台的(de)全性能測試方(fāng)法，解決高精度(du)♈功能部件制造(zao)裝配難、檢測難(nan)的問題。

③掌握長絲杠(gàng)垂度誤差控制(zhi)技術。由于設備(bèi) X 軸（橫向拖(tuo)闆左右運行）進(jìn)給機構采用的(de)是絲杠副傳✨動(dong)，絲杠跨度大于(yú) 6m ，爲避免絲(si)杠垂度的影響(xiǎng)，需要更改或優(you)化傳動機構。采(cai)用螺母旋轉絲(si)杠副傳動，并根(gen)據橫梁運行曲(qǔ)線适當調整确(què)定絲杠副的支(zhī)撐拉力。

④設備采用 1 µ m級(ji)重複定位精度(dù)直線軸進給機(ji)構設計、裝配工(gong)藝方✏️法、規範檢(jian)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測方法，提高機(ji)床精度。

⑤優(yōu)化龍門框架式(shì)移動結構設計(jì)與制造工藝，有(you)效提高非球💛面(miàn)超精密銑磨設(she)備的機床精度(du)，有效提升多自(zi)由度快速研抛(pāo)設備的各軸加(jiā)速度和移動速(sù)度，提高設備加(jia)工效率。

（ 2 ）技(ji)術創新點

①高精密靜(jìng)壓工作台的設(shè)計制造裝配調(diào)試檢測技⭕術；

②單機床(chuang)複合多手段、多(duo)工位銑磨 / 研抛功能技術(shu)，拓展功能化、模(mó)塊化、标準化設(shè)計設計方法，提(tí)高設備集成化(hua)，滿足光學元件(jiàn)對主機設備的(de)📐多功能要求；

③大型機床動(dong)态和熱态特性(xing)分析及優化，掌(zhǎng)握大型機床模(mo)态變化規律及(jí)優化方法。

（ 3 ）國内外研制情(qing)況

随着光學制(zhi)造技術的發展(zhǎn)，針對地基、機載(zǎi)大口徑望遠鏡(jìng)的🔴研究已在全(quán)球掀起熱潮，而(ér)大口徑望遠鏡(jing)的需求對光學(xué)制🆚造能🔅力的牽(qiān)引，掀起了全球(qiu)光學制造行業(ye)的技術創新熱(re)潮。美國 Arizona 大(da)學、 QED 公司，德(dé)國 CARL ZIESS 、 NTG ，日(rì)本 CANON ，英國 CRANFIELD 等多家公司(si)和研究機構均(jun1)推出了獨具特(tè)色的制造裝備(bei)和工藝，大口徑(jing)光學制造技術(shù)的研究和發展(zhan)已經國際化。

針(zhēn)對 RB ‐ SiC 等(deng)硬脆材料加工(gōng)中存在的問題(ti)，從 20 世紀  90 年代開始，國(guo)外一些公司開(kai)始研究硬脆材(cái)料的超聲加工(gōng)技術，開展超聲(sheng)加工裝備研制(zhì)。如 DMG 公司開(kai)發了可用于加(jia)工陶瓷、 RB ‐ SiC 、 C/C 複合材(cai)料等難加工材(cái)料的超聲銑磨(mó)設備。此外，奧地(dì)利  GFM 公司、德(de)國 GEISS 公司、法(fa)國 CRENO 公司都(dou)已研發出超聲(shēng)加工專用機床(chuang)，并成功應用🌂于(yu)航空🌈航天制造(zao)等領域。

DMG公司開(kāi)發的五軸超聲(shēng)磨削加工中心(xīn)

與國外先(xian)進水平相比，目(mù)前我國航空航(háng)天制造企🤟業大(dà)都🧑🏽‍🤝‍🧑🏻采✍️用傳統的(de)磨削方法加工(gong)光學材料構件(jiàn)，在加工質量、成(cheng)品率、加工效率(lü)、工具磨損等方(fāng)面存在或多或(huo)少的問題，顯🆚示(shi)出自主研發的(de)重要性。       

近年來(lai)，我國經濟技術(shu)發展迅猛，國力(lì)日漸強盛，未來(lai)也将📱需要建造(zào)自己的巨型天(tian)文望遠鏡。在地(dì)基望遠鏡中，近(jìn)期關于我國 12m 天文望遠鏡(jing)技術方案的争(zhēng)論正在公開進(jin)行，中外學者們(men)紛紛公開發表(biǎo)自己的觀點，問(wen)題焦點集中🥵于(yú)望遠鏡光學系(xì)統🏃‍♂️方案的選定(dìng)和國際化問題(ti)，但本質上是方(fang)案的技術實現(xiàn)可行性問題。

研究直(zhi)接面向超大口(kou)徑反射鏡的高(gāo)效率、高精度制(zhi)造🔞問題，通過高(gāo)效率制造裝備(bei)的産業化和大(da)口徑制造工藝(yi)規範化，實現🏒大(da)口徑光學元件(jiàn)的批量化生産(chan)，将爲未來制造(zao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻巨型拼📱接主鏡(jìng)提供強有力的(de)技術保障。

（ 4 ）技術水平

本設(she)備是公司第三(san)代産品。第一代(dài)産品已經成功(gōng)🌍生💘産出 4.13m 大(dà)口徑反射鏡，經(jīng)一代、二代技術(shu)累積，在機床性(xing)能、精㊙️度🔞、多手段(duàn)揉合技術方面(mian)有進一步創新(xin)及應用。

綜合相(xiàng)關技術及産品(pin)應用要求，杭機(jī)研發的非球🚩面(miàn)超精📧密銑磨設(she)備 / 多自由(you)度快速研抛設(shè)備，爲我國光學(xue)産業升級、研發(fa)高性能光電産(chǎn)品提供可靠的(de)技術保障，補實(shí)了國内自主👨‍❤️‍👨研(yán)制大型光學元(yuan)件的高精高效(xiào)生産制造體系(xì)的重要一環，滿(man)足國民經濟和(hé)國防安全領域(yu)需求，具有良好(hao)的經濟和社會(huì)效益。

三、圍繞該産品(pin)所開展的技術(shu)創新工作

 

1 ．采取項目(mu)負責制。 由(you)公司技術副總(zǒng)負責項目的實(shí)施和推進，公司(sī)負👅責🤞人參與協(xié)調項目進展，同(tóng)時督促公司配(pèi)套資金及相應(yīng)的人力、物力全(quán)部落實到位，以(yǐ)保障課題順利(lì)實施。

 

2 ．制訂項目管理(li)辦法。 确定(dìng)技術資料、财務(wù)、生産流程文檔(dàng)等的管理要求(qiu)；定期組織✌️階段(duan)考評會，檢查計(jì)劃進展，協調存(cun)在的問題，保障(zhang)☁️課題實施的時(shi)效性；制訂項目(mù)開發時間表，确(què)定項目裏程碑(bēi)計劃。

 

3 ．項目任務分工(gong)明确。 對項(xiàng)目研發内容的(de)關鍵技術及技(jì)術創新點進行(háng)羅🐕列分解，确定(dìng)項目技術方案(àn)和技術路線，由(you)此組📱織相關人(rén)員進行攻關。定(ding)期對項目組成(cheng)員進行考核，并(bing)以💛此作爲項目(mu)獎勵依據。項目(mù)獎勵注重工作(zuò)成果、工作實效(xiào)，有效🐆促進了科(ke)技人員的🎯研發(fa)積極性。

 

4 ．人員培養工(gōng)作。 在組織(zhī)精兵強将的同(tong)時，帶動青年員(yuán)工參與到項🌂目(mù)中來，從⛷️實際操(cao)作中學習。加強(qiáng)與高等院校和(hé)用戶形成長期(qī)緊密型産、學🏃‍♀️、研(yán)、用合作模式，逐(zhu)步形成大口徑(jìng)光學元件精密(mì)加工制造示範(fàn)✊基地。并依托高(gāo)等院校科研優(yōu)勢，建成一支以(yi)中青年爲主的(de)精密加工技術(shu)及裝備研究團(tuán)隊，以及掌握高(gāo)效高精🔆銑磨工(gōng)藝、高精🈲輪廓檢(jian)測工藝、高品質(zhi)研抛工藝的高(gao)級技術❤️人才隊(dui)伍，推動中國高(gāo)端機床裝備的(de)持☂️續發展。

 

四、産品應用效(xiào)果及産業化前(qian)景

大口徑非球(qiú)面産品應用市(shi)場規模大，相關(guan)加工、檢測等制(zhi)造設備也具有(yǒu)廣闊的市場空(kōng)間。該設備可完(wán)成 2000mm 口徑以(yǐ)内反射鏡元件(jiàn)的高效制造，實(shi)現 1500-2000mm 量級光(guāng)學元件的快速(su)、高效生産，加工(gong)效率顯著提升(shēng)，滿足國防、天文(wen)等領域不斷增(zēng)長的市場需求(qiú)。

該設備的研制(zhi)将打破國外技(jì)術壟斷，實現 2000mm 大口徑非球(qiu)面反射鏡制造(zao)高端數控機床(chuáng)國産化，在行業(yè)和專業領域發(fā)揮示範作用，爲(wei)我國光學産業(ye)升級提供可🧡靠(kào)的✊技術保障，推(tui)動光學制造業(yè)向高檔次、高質(zhì)量方向發展。

該設備(bèi)的大口徑非球(qiú)面加工工藝及(jí)技術成果可應(ying)用于民🆚用天文(wén)觀測、減災、氣象(xiàng)、國土資源管控(kong)、環保等🔴方面，将(jiang)産☂️生顯著的社(she)會效益；相關技(ji)術成果可應用(yòng)于測繪等方面(mian)♉，将在國防安全(quan)方面發揮顯著(zhe)作用。針對該産(chǎn)品研發功能部(bù)件和加工工藝(yì)的🤩研究成果，有(yǒu)望在航空工業(yè)超硬複合材料(liao)加工産業得到(dao)應用🌈，從而推動(dòng)周邊産業技術(shù)進步。      

（ 圖文(wen)轉載自中國機(jī)床工具工業協(xié)會 ）