【2022先進會員（yuán）（創新十佳）】樱花影视股份：大口徑光學元件超聲（shēng）銑磨拋（pāo）成套裝（zhuāng）備

2023年3月28日，中國（guó）機床工具工業協會（huì）公布了“關於2022年度中國機床工具工業協會先（xiān）進會員（十佳）的表彰決定”，對10家“自主創新十佳”和10家“產品質量十佳”企業進（jìn）行了表彰，並於CIMT2023展會開幕首日給獲獎企業頒發了（le）獎牌。為了（le）更好地宣傳這些先進會員企（qǐ）業，協會傳媒部針對（duì）十佳企業及其產品（pǐn）組（zǔ）織了係列專題報道，以（yǐ）協（xié）會行業發展部提供的（de）資料為（wéi）素材整理成（chéng）宣傳稿，經（jīng）與相關（guān）企業確（què）認後，在協會主辦的全媒體平台陸續公開發布（排名不（bú）分先後），供業界同仁參考，以期共同進步。

協會傳媒（méi）部

一、產品亮點

浙（zhè）江（jiāng）樱花影视股份有限公司（簡稱“樱花影视股份”）研發的大口徑光學元件超聲銑磨拋成套裝備，采用橋式框架移動式結構布局，具有高剛性（xìng）、高精度（dù）及強大的多手段揉（róu）合功能，配置超精密閉（bì）式靜（jìng）壓回轉（zhuǎn）工作（zuò）台，可自由（yóu）統配超精密靜壓主軸、超聲刀柄、磨拋頭、應力（lì）盤、磁流變組合及搖臂式輪廓度儀等關鍵部（bù）件，設備配置有（yǒu）尋邊定位係統，可（kě）快（kuài）速定位光學元件坐標，提高工作效率。設備可對3米級光學元件進行超精密（mì）銑（xǐ）磨加工、多自由度快速研（yán）拋及高精度測量，完成光學（xué）元（yuán）件磨削、研拋、精拋、檢測、確（què）定性修形的全部加工工藝。

設備配置高精度絕對式光柵，保證機床（chuáng）軸係高精（jīng）度；配置國（guó）產五（wǔ）軸聯動數控係統，實現機（jī）床多手段（duàn）、多組（zǔ）合的磨拋加工技術。最大限度地降低光學元（yuán）件在超（chāo）精密磨削過程中的亞表麵損傷層深度，提高加工精度和（hé）效率。加工精度為拋光階段麵形≤10nm，表麵粗糙（cāo）度≤1nm RMS；機床精度為直線（xiàn）軸重複定位（wèi）精度≤1µm，靜壓主軸回轉精度≤0.2µm，靜壓轉台回轉精度≤0.5µm。

設備（bèi）主要用於大口徑非球麵反射鏡以及SiC/Si、光學玻璃高效光學元（yuán）件的磨（mó）削、磨拋精密（mì）加工及在線輪（lún）廓測（cè）量，可（kě）完成光學元件（jiàn）磨削、研拋、粗（cū）拋、檢測（cè）、確定性（xìng）修形的（de）全部加工工藝。

設備的研製成（chéng）功，打破國內超大口徑空間光學反射（shè）鏡（jìng）製造能力瓶頸，為我國航天等重點領域的大型光學元件（jiàn）加工提供關鍵設備保障，對提高我（wǒ）國超大口徑光學（xué）元件加工技術起（qǐ）到重要促（cù）進作用。

二（èr）、產品特點及技術水平（píng）

1. 產品結構特點

本機床采用龍門框架移動式結構布局，由雙床身（shēn）架、橫梁及橫梁支座組成一個剛性框架結構，中間是直徑3m的靜壓回轉工作台（C軸）。機床具有X、Y、Z三個平動（dòng）軸，橫梁沿雙床（chuáng）身架上的導軌做縱向運動，橫梁沿（yán）左側床身架的縱（zòng）向運動為Y1軸，橫梁沿右側床身架的（de）縱向運動為Y2軸，橫梁通（tōng）過Y1與Y2同步驅動實現縱向移動。

在橫梁上有兩套橫向拖（tuō）板，橫向拖板沿（yán）橫梁導軌做橫向運動，橫向拖板的橫向運動為X1、X2軸。橫向拖（tuō）板前部有垂直拖板，垂（chuí）直拖板沿橫向拖板上作垂直升降運動，即Z1、Z2軸。

超（chāo）精密非球麵磨削主機垂直拖板下方可安裝超精密磨削主軸（zhóu）和搖臂式輪廓儀測量係（xì）統，主軸與垂直拖板（bǎn）之間安裝有（yǒu）一擺動分度軸——B1、B2軸，實現各磨頭和繞Y軸方向±100°擺動。非球麵超精密銑磨（mó）設備（bèi）B1、B2軸可（kě）安裝（zhuāng）超精密磨削主軸和搖臂式（shì）輪廓測量裝置等；多自由度快速研拋設備B1、B2軸可自（zì）由選裝小磨頭數控研拋裝置、應力盤研（yán）拋裝（zhuāng）置、磁（cí）流體拋光裝置和搖臂式輪廓測（cè）量裝置等。

該設備共有9個數控軸（6個直線軸（zhóu）、3個回（huí）轉軸），工作時需要進行5軸聯動控（kòng）製。

2. 技術難點與創新點研究

（1）技術難點

①掌握2000mm直徑（jìng）超精密閉式靜壓工作台設計與製造技術；掌握大直徑（jìng）閉式靜（jìng）壓（yā）工作台的超高精度（轉台回轉精度≤0.5μm）的（de）設計、製造、裝（zhuāng）配方法，解決了大直徑轉台回轉精度及穩定性問題，形成關鍵零件（jiàn）加工和部件裝配規範。

②掌（zhǎng）握高精度靜壓回轉工作台的全性能測試方法，解（jiě）決高精度功能部件製（zhì）造裝配難、檢測難的問題。

③掌握長絲杠垂度（dù）誤差控製技術。由於設備X軸（橫向（xiàng）拖板左右（yòu）運行）進給機構采用的是（shì）絲杠副傳動，絲杠（gàng）跨度大於6m，為（wéi）避免絲杠垂度（dù）的影響，需要更改或優化傳動機構。采用螺母旋轉絲杠副傳動，並根（gēn）據橫梁（liáng）運行曲線適當調整確定絲杠副的支撐拉力。

④設備采用1µm級重（chóng）複定位精度直線軸進給機構設計、裝配工藝方法、規範檢測方法，提高機床精度。

⑤優化龍門框架式移動結構設計與（yǔ）製造工藝，有效提高非球麵超精（jīng）密銑磨設備的機床精度，有效（xiào）提升多自由度快速研拋設備的各軸加速度（dù）和移動速度，提高設備加工效率。

（2）技術創新（xīn）點

①高精密靜壓工作台的設計（jì）製造裝（zhuāng）配調試檢測技術；

②單機床複合多（duō）手段、多工位銑磨/研拋功能（néng）技術，拓展（zhǎn）功（gōng）能化、模塊化、標準（zhǔn）化設計設計方法，提高設備集成化，滿足光學元（yuán）件對主機（jī）設備的多功能要求；

③大型機床動態和熱態特性分析及優化，掌握大型機床模態（tài）變化規律及優化方法。

（3）國內外研製情況

隨著光學製造技術的發展，針對地基（jī）、機載大口徑望遠鏡的研究已在全球掀起熱潮，而大口徑望遠鏡的需求對光（guāng）學製造能力的牽引，掀（xiān）起了全球光學製造行業的技術創新熱潮。美（měi）國Arizona大學（xué）、QED公司，德國CARL ZIESS、NTG，日（rì）本CANON，英國CRANFIELD等多家公（gōng）司和研究（jiū）機構均推出了獨具特色的製造裝備和工藝，大（dà）口徑光學製造（zào）技術的研究和發展已經國際化。

針對RB‐SiC等硬脆材料加工中存（cún）在的問（wèn）題，從20世紀 90年代開始，國外一些公司開始研究硬脆材料的超聲加工技術，開展超聲加工裝（zhuāng）備研製（zhì）。如DMG公司開發了可用於加工（gōng）陶瓷、RB‐SiC、C/C複合材料等難加工材料的超聲銑磨設備。此外，奧地利 GFM公司、德國GEISS公司、法國CRENO公（gōng）司（sī）都已研發（fā）出超（chāo）聲加工專用機床，並成功應用於航空航天製造等領域。

DMG公司（sī）開發的五軸超聲磨削加工中心

與國外先進水（shuǐ）平相比，目前我國航空航天製（zhì）造企業大都采用傳統的（de）磨削方法加工光學材料構件，在加工質量、成品率、加工效率、工具磨（mó）損等方麵存在或多或少的問題，顯示出自（zì）主研發的重要性。      

近年來，我國經濟技術發展迅猛，國力日漸強盛，未來也將需要（yào）建造自己的（de）巨型天（tiān）文望（wàng）遠鏡。在（zài）地（dì）基望遠鏡中，近期關於我國（guó）12m天文望（wàng）遠鏡技（jì）術方案的（de）爭論正在公開進行，中外（wài）學者們紛紛公開發表自己的觀（guān）點，問題焦點集中於（yú）望遠鏡光學係統方案的選定和國際化問題，但（dàn）本質（zhì）上是方案的技（jì）術實現可行性問題。

研究直接麵向超大口徑反射鏡的高效率、高精度製造問（wèn）題，通過高效率製造裝備的產業化和大口徑製造工藝規範化，實（shí）現（xiàn）大口徑光學元件的批量化生產，將為未來製造巨型拚接主鏡（jìng）提供強有力（lì）的技術保障。

（4）技術水平

本設備是公司第三代產（chǎn）品。第一代產品已經成功生產出4.13m大口徑反射鏡，經（jīng）一代、二代（dài）技術累積，在機床性能（néng）、精度、多手段揉合技術方麵有進一步創新及（jí）應用。

綜合相關技術及產品應用要求，樱花影视研發的非球（qiú）麵超（chāo）精密銑磨設備/多自由（yóu）度快速研拋設備，為我國光學產業升級、研發高性能光電產品提供可靠的技（jì）術保障，補實了國內自主研製大型光學元件的高精高效生產製造體係的重要一環（huán），滿足國（guó）民經濟（jì）和國防安全領（lǐng）域需求，具有良好的經濟和社會（huì）效益。

三、圍繞該產品所開展的技術創新工作（zuò）

1．采取（qǔ）項目負責製。由公司技術副總負責項目（mù）的實施和推進，公司負責人參與協調項目進展，同時督促公司配套資金（jīn）及相應的人力、物力全部落實到位，以保障課題順利實施。

2．製訂項目管理辦法。確定技術資料、財務、生（shēng）產流程文檔（dàng）等的管理要求（qiú）；定期組織（zhī）階段考（kǎo）評（píng）會，檢查計劃進展，協調存在的問題，保障課題實施的時效性；製（zhì）訂項目開發時間（jiān）表，確定項目裏程碑計劃。

3．項目任務分工明確。對項目研發內（nèi）容的關鍵技術及技術創新點進行（háng）羅列分解（jiě），確定項目技術方案和技術路線，由此組織相（xiàng）關（guān）人（rén）員進（jìn）行攻關。定期對項目組成員進行考核，並以此作為項目獎勵依據。項目獎勵注重工作（zuò）成果、工作實效（xiào），有效促進（jìn）了科技人員的（de）研發積極（jí）性。

4．人員培養工作（zuò）。在組織精兵強將的同時，帶動青年員工參與到項目中來，從（cóng）實際操作（zuò）中學習。加強與高等院校和（hé）用戶（hù）形成長期緊密型產（chǎn）、學、研、用合作模式，逐（zhú）步形成大口徑光學元件精密加工製造示範（fàn）基地。並依托高等院校科研優勢（shì），建成（chéng）一支以中青年為主（zhǔ）的精密加工技術及（jí）裝備研究團隊，以及掌握高效高精銑磨工藝、高精（jīng）輪廓（kuò）檢測工（gōng）藝、高品質研拋工藝的高級技術（shù）人才（cái）隊伍，推動中國高端機（jī）床裝備的持續（xù）發展。

四、產品應用效果及產業化前（qián）景

大口徑非球麵產品應用市（shì）場規模大，相關加工（gōng）、檢測等製造設備也具有廣闊的（de）市（shì）場空間。該設（shè）備可完成2000mm口徑以內反射（shè）鏡元件的高效製造，實現（xiàn）1500-2000mm量級光學元件的快速、高（gāo）效生產，加工（gōng）效率顯著提升，滿足國防、天文等領域（yù）不斷增長的市場需求。

該設備的（de）研製將（jiāng）打破國外技術壟斷，實現（xiàn）2000mm大口徑非球麵反（fǎn）射鏡製（zhì）造（zào）高端數控機床國產化（huà），在行業和專業領域發揮示範作用，為我國光學（xué）產業升級提供可靠的技術保障（zhàng），推動光學製造業向（xiàng）高檔次、高質量方向發展。

該設備的大口徑非（fēi）球麵（miàn）加工工藝及（jí）技（jì）術成果可應用於民用天文觀測、減災、氣象、國土資源管控、環保等方麵，將（jiāng）產生（shēng）顯著的社會效益；相關技術成果可應用於測繪等方麵（miàn），將在國防（fáng）安（ān）全方麵發揮顯著作用。針對該產品研發（fā）功能部件和加工工藝的研究成果，有望在航空工（gōng）業超硬複合材料加工產業得到應用，從而推動周邊產業技術進步。     

（圖文轉（zhuǎn）載自中國機床工具工（gōng）業協會）