《基于超精密金切工艺的应用技术与装备的研发及产业化》

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1、研究目的:基于超精密金切工艺的应用技术与装备的研发及产业化涵盖了三种设备,超精密单点金刚石车床,超精密单点金刚石锥体车床和超精密光学定心加工车床。

(1)超精密透镜、反射镜及镜面模具要高效加工此类纳米级粗糙度超精密零件,就必须使用超精密单点金刚石车床,单点金刚石车床是国际上最先进最精密的数控加工设备之一。广泛应用于包括玻璃、金属、合金在内的各种高精度光学元件的加工。

(2)建筑行业大量使用激光投线仪,其中关键零件-90°锥面反射镜一直使用进口单点金刚石车床加工,成本昂贵。 为此研制专用设备-超精密单点金刚石锥体车床,进行锥面反射镜的加工,保证高精度的同时提高效率,降低成本。

(3)显微镜、望远镜等镜组是由多片镜片组装而成,其中镜片镶嵌在镜框中,因现有制作工艺局限,镜片光学轴心与镜框的几何轴心不同心,导致镜组组装后各个镜片光学轴心不同心,达不到理想精度。针对上述行业现状,该公司研制超精密光学定心加工车床,将镜框外形以镜片光学轴心为基准进行超精密加工,再以镜框为基准进行装配,保证多个镜片的光学轴心同心,提高镜组的整体精度,提高生产效率,填补国家空白。

2、主要技术创新点:

(1)超精密空气静压主轴,具有专利的微孔结构空气静压主轴,解决超精密空气静压主轴轴系制造的技术瓶颈,使装备的核心部件精度达到技术要求。

(2)超精密、高刚性液体静压导轨,突破传统工艺制作的难以实现的精度及运动的平稳性。

(3)软件技术,用于光学元件加工的软件技术,快速生成高效实现数据处理。

(4)三轴静压超精密结构,实现了超精密部件综合集成技术的应用与验证

(5)静压主轴与刀具进给45度布置,无需数控程序插补高效实现超精密部件加工。

(6)多维度的工件调整及锁紧结构,达到了多维调整功能。

3、成果产生的价值:

(1)该项目已取得发明专利1项,实用新型专利8项,并实现产品的产业化,近三年实现收入1493万元。

(2)超精密单点金刚石车床和配套工艺软件打破西方国家对同类设备的技术封锁和控制,有效地推动中国光学加工领域的产业化升级。

(3)超精密单点金刚石锥体车床属国内首台,填补了国内精密锥体零件专用加工机床的空白。

(4)超精密光学定心车床属国内首台,打破国际垄断。全面提升国内光学镜组的生产水平,降低成本,市场前景十分广阔。

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