【2022先進會員(yuan)（創新十佳）】杭機(jī)股份：大口徑光(guang)學元件超聲銑(xi)磨抛成套裝備(bèi)

2025年12月15日(ri)，中國機床工具(jù)工業協會公布(bu)了“關于2022年度中(zhong)國機床💋工具工(gōng)業協會先進會(huì)員（十佳）的表彰(zhang)決定”，對🧑🏾‍🤝‍🧑🏼10家“自主(zhǔ)創新十佳”和10家(jia)“産品質量十佳(jiā)”企業進行了表(biao)彰，并于CIMT2023展會開(kai)幕首日給獲獎(jiang)企業頒發了獎(jiǎng)牌。爲了❤️更好地(dì)宣🤟傳這些先進(jin)會員企業，協會(huì)傳媒部針對十(shi)佳企業及其産(chǎn)品組織了系列(lie)專題報道，以協(xié)會行業發展部(bù)提供的資料爲(wèi)素材整理成宣(xuān)傳稿，經與相關(guān)企業确認後，在(zai)協會主辦的全(quán)媒體平台陸續(xu)公開發💛布（排名(míng)不分先後），供業(yè)界同仁參考，以(yi)期共同進步。

 

協會傳媒部(bu)

一、産品亮(liàng)點

浙江青岛盈(ying)复自动化制造(zào)有限公司(H5网站(zhàn))（簡稱 “杭機(jī)股份”）研發的大(da)口徑光學元件(jian)超聲銑磨抛成(chéng)套裝備，采用橋(qiáo)式框架移動式(shì)結構布局，具有(yǒu)高剛性、高精度(dù)及強大的🥰多手(shǒu)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(pei)超精密靜壓主(zhǔ)軸、超聲刀柄、磨(mo)抛頭😘、應力盤、磁(ci)流變組合及搖(yáo)臂式輪廓度儀(yi)等關鍵部件，設(shè)🔞備配置有尋邊(bian)定位系統，可快(kuài)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(gong)、多自由度快速(sù)研⭐抛👄及高精度(du)測量，完成光學(xué)元件磨削、研抛(pāo)、精抛、檢測、确定(ding)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(pei)置國産五軸聯(lián)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(da)限度地降低光(guang)學元件在超精(jing)密磨削過程中(zhong)的亞表面損傷(shāng)層深度，提高加(jia)工精度和效率(lü)。加工精度爲抛(pāo)光階段面形 ≤ 10nm ，表面粗(cū)糙度≤ 1nm RMS ；機床(chuang)精度爲直線軸(zhóu)重複定位精度(dù)≤ 1 µ m，靜壓主軸回轉(zhuǎn)精度≤0.2 µ m，靜壓轉台(tái)回轉精度≤0.5 µ m。

設備主要(yao)用于大 口(kou)徑非球面反射(shè)鏡以及 SiC/Si 、光(guang)學玻璃高效光(guāng)學元件的磨削(xue)、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(pāo)、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(jìng)‼️制📞造能力瓶頸(jǐng)，爲我國航天等(deng)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(gāo)我國超大口徑(jing)光學元件加工(gōng)技術🍉起到重要(yao)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(cǎi)用龍門框架移(yí)動式結構布局(ju)，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(zuo)台（ C 軸）。機床(chuáng)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(héng)梁沿左側床身(shēn)架的縱向運動(dong)爲 Y1 軸，橫梁(liáng)沿右側床身架(jia)的縱向運動爲(wei) Y2 軸，橫梁通(tong)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(gui)🌈做橫🧑🏽‍🤝‍🧑🏻向運動，橫(héng)向拖闆的橫向(xiang)運動爲 X1 、 X2 軸。橫向拖闆(pan)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(dong)，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(xuē)主⛹🏻‍♀️軸和搖臂式(shì)輪廓儀測量系(xì)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(mo)頭和繞 Y 軸(zhou)方向± 100 °擺動(dòng)。非球面超精密(mi)銑磨設備 B1 、 B2 軸可安裝(zhuang)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(zhuāng)置和搖臂式輪(lún)廓測量裝置等(děng)。

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(yan)究

（ 1 ）技術難(nán)點

①掌握 2000mm 直(zhi)徑超精密閉式(shì)靜壓工作台設(shè)計與制造技術(shù)；掌握大直徑閉(bì)式靜壓工作台(tai)的超高精度（轉(zhuan)台回轉精度≤ 0.5 μ m ）的設計(ji)、制造、裝配方法(fǎ)，解決了大直徑(jìng)轉台回轉精😄度(dù)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(ya)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(zào)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(bei) X 軸（橫向拖(tuō)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(yu) 6m ，爲避免絲(sī)杠垂度的影響(xiǎng)，需要更改或優(yōu)化傳動機構。采(cai)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻用螺母旋轉絲(sī)杠副傳動，并根(gen)據橫梁運行曲(qu)線适當調整确(que)定絲✊杠副的支(zhi)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(jī)床精度。

⑤優(you)化龍門框架式(shi)移動結構設計(ji)與制造工藝，有(yǒu)效提高非❤️球面(miàn)超精密銑磨設(shè)備的機床精度(dù)，有效提升多自(zi)由度快速研抛(pao)設⭐備的各軸加(jiā)速度和移動速(sù)度，提高設備加(jiā)工效率。

（ 2 ）技(jì)術創新點

①高精密靜(jing)壓工作台的設(shè)計制造裝配調(diao)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(shù)，拓展功能化、模(mó)塊化、标準化設(she)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(xìng)分析及優化，掌(zhang)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(zhì)造技術的發展(zhǎn)，針對地基、機載(zai)大口徑望遠鏡(jìng)🐇的💋研究已在全(quan)球掀起熱潮，而(er)大口徑望遠鏡(jing)的需求對光學(xue)制造能力的牽(qiān)引，掀起了全球(qiú)光學制造🌍行業(ye)的⭕技術創⛱️新熱(rè)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(jìng)光學制造技術(shu)的研究和發展(zhan)已經國際化。

針(zhen)對 RB ‐ SiC 等(děng)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(kāi)始研究硬脆材(cái)料的超聲加工(gong)技術，開展超聲(sheng)加工裝備研制(zhi)。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(mo)設備。此外，奧地(di)利  GFM 公司、德(de)國 GEISS 公司、法(fǎ)國 CRENO 公司都(dōu)已研發出超聲(shēng)加工專用機床(chuáng)，并成功應用于(yú)航空航🍉天制造(zao)等領域。

DMG公司開(kai)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(mu)前我國航空航(háng)天制造企業大(da)都采用傳統的(de)磨削方法加工(gōng)光學材料構件(jian)，在加工質量、成(chéng)💋品率、加工效率(lü)、工具磨損等方(fāng)面存在或多或(huò)少的🈚問題，顯示(shi)出自主研發的(de)重要性。       

近年來(lái)，我國經濟技術(shu)發展迅猛，國力(lì)日漸強盛，未來(lái)也将🐪需要建造(zao)自己的巨型天(tian)文望遠鏡。在地(dì)基望遠鏡中✂️，近(jin)期關于我國 12m 天文望遠鏡(jing)技術方案的争(zheng)論正在公開進(jìn)行，中外✊學者們(men)紛紛公開發表(biǎo)自己的觀點，問(wèn)題焦點集中❌于(yu)望遠鏡光學系(xì)統方案🐆的選定(ding)和國際化問題(ti)，但本質上是方(fāng)案的技術實現(xian)可行性問題。

研究直(zhí)接面向超大口(kou)徑反射鏡的高(gāo)效率、高精度制(zhì)造問題🌂，通過高(gao)效率制造裝備(bei)的産業化和大(da)口徑制造工藝(yì)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(zào)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(shè)備是公司第三(sān)代産品。第一代(dai)産品已經成功(gong)生産🈲出 4.13m 大(da)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(duan)👄揉合技術方面(mian)有進一步創新(xin)及應用🔞。

綜合相(xiang)關技術及産品(pǐn)應用要求，杭機(jī)研發的非球面(miàn)超📐精密銑磨設(shè)備 / 多自由(yóu)度快速研抛設(shè)備，爲我國光學(xué)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(shi)了國内⁉️自主研(yan)制大型光學♍元(yuán)件的高精高效(xiao)生産制🏃🏻‍♂️造體系(xi)的重要一環，滿(mǎn)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(yóu)公司技術副總(zǒng)負責項目的實(shi)施和推進，公司(sī)負責人參與協(xie)調項目進展，同(tong)時督促公司配(pei)套資金及相㊙️應(ying)的人力、物力全(quan)部落實到位，以(yi)保障課題順利(lì)實施💯。

 

2 ．制訂項目管理(lǐ)辦法。 确定(ding)技術資料、财務(wu)、生産流程文檔(dang)等的管理要求(qiú)；定期組織🈲階段(duan)考評會，檢查計(ji)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(que)定項目裏程碑(bēi)計劃。

 

3 ．項目任務分工(gong)明确。 對項(xiang)目研發内容的(de)關鍵技術及技(ji)術創新點進行(hang)羅✍️列㊙️分解，确定(dìng)項目技術方案(an)和技術路線，由(yóu)此組織相關人(ren)員進行攻關。定(ding)🈲期對項目組成(cheng)員進行考核，并(bìng)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(kē)技人員的研發(fa)積極性。

 

4 ．人員培養工(gong)作。 在組織(zhī)精兵強将的同(tong)時，帶動青年員(yuan)工參與到項🧑🏽‍🤝‍🧑🏻目(mù)中來♊，從實際操(cao)作中學習。加強(qiang)與高等院校和(he)用戶形成長期(qi)緊密型産、學⭐、研(yán)、用合作模式，逐(zhu)步形成大口徑(jing)光學元🛀🏻件精密(mi)加工制造示範(fan)基地。并依托🌏高(gāo)等院校科研優(you)勢，建成一支以(yǐ)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(gāo)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(xiao)果及産業化前(qián)景

大口徑非球(qiu)面産品應用市(shì)場規模大，相關(guān)加工、檢🍓測等制(zhi)造設備也具有(you)廣闊的市場空(kōng)間。該設備可完(wán)成㊙️ 2000mm 口徑以(yi)内反射鏡元件(jian)的高效制造，實(shi)現 1500-2000mm 量級光(guāng)學元件的快速(sù)、高效生産，加工(gong)效率顯著提升(sheng)，滿足國防、天文(wén)等領域不斷增(zeng)長的市場需求(qiú)。

該設備的研制(zhi)将打破國外技(ji)術壟斷，實現 2000mm 大口徑非球(qiu)面反射鏡制造(zào)高端數控機床(chuang)國産化，在行業(ye)和🙇🏻專業領域發(fa)揮示範作用，爲(wèi)我國光學産業(ye)升級提供可靠(kao)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(qiu)面加工工藝及(jí)技術成果可👈應(ying)用于民🏃用天文(wen)觀測、減災、氣象(xiàng)、國土資源管控(kong)、環保等方面，将(jiāng)産生顯🧡著的社(shè)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(chan)品研發功能部(bù)件和加工工藝(yi)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(dào)應用，從🙇🏻而推動(dòng)周邊産業技術(shu)進步。      

（ 圖文(wén)轉載自中國機(ji)床工具工業協(xie)會 ）