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高端装备制造

超精密加工机床的研制开发始于20世纪60年代。当时在美国因开发激光核聚变实验装置和红外线实验装置需要大型金属反射镜，因而急需开发制作反射镜的超精密加工技术。以单点金刚石车刀镜面切削铝合金和无氧铜的超精密加工机床应运而生。1980年美国在世界上首次开发了三坐标控制的M-18AG非球面加工机床，它标志着亚微米级超精密加工机床技术的成熟。 满足日益增长的超精密零件加工要求，特别是复杂形状、功能表面形状、需要多轴联动加工的超精密加工需求，哈工大精密工程研究所自十年前开始研究四轴联动超精密加工机床。该机床主要由 X、Z液体静压导轨轴、气体静压主轴(C轴)及快JETS 轴或B轴等组成，经黑龙江省计量检定院检测，该机床关键技术指标接近或达到了国外同类商品化机床的精度水平，所集成快刀系统可实现复杂非轴对称微结构功能表面的加工，集成的 B 轴可实现精密磨削。同时，机床采用了模块化设计思想，使得本系统具有较高的开放性，可靠性和可维护性，允许进一步进行功能扩展和二次开发。近几年本所已经为用户生产了三台该类型机床，使用效果良好。

本项目的主要技术指标如下： 主轴\C 轴回转精度<***，C 轴模式角度分度 *** 度，主轴最高转速 4000rpm: XZ导轨行程 200mm，导轨光栅分辨率 5nm，直线度:02um/全程:可加工零件最大尺寸350mm,典型加工零件的形状误差小于 ***,表面粗糙度 Ra小于 10nm快刀 FTS 输出最大频率 2kHz。 本项目的技术支持单位哈尔滨工业大学精密工程研究所多年来从事各类型超精密非标测试设备和超精密机床的设计与研制工作，在机床静压导轨、气体主轴等机械部件、电控系统及数控软件系统研制等方面均有成熟技术，有多台套超精密测试设备和超精密机床获得国防及省部级科技奖励，有 30 余项发明专利和制造标准。目前，精密轴系与导轨的半精和精加工及检测、机床数控系统主机外购与电控系统制造、刀架与快刀制造、高刚度低速摆动轴系制造、机床气动液压等附件制造等，均有成熟技术工艺和外委协作单位，主要测控部件、光栅传感器、电机等也均有可选的国际国内产品。这些前期基础研究及配套产品或配套协作，将为该项成果的产业化提供相关支持。

本项目负责人孙涛，男，汉族，1964年生。博士，教授，博士生导师；哈尔滨工业大学机电工程学院精密工程研究所所长。主要研究方向为超精密加工技术、微纳制造技术、超精密检测技术。近些年主持完成863重点项目、十五及十一五重点预研项目、基础科研重点项目、02重大专项课题各一项，主持完成国家自然基金面上项目三项；主持在研数控机床国家重大专项课题、科技部重点课题和中国工程物理研究院横向协作课题等。已发表学术论文160余篇，曾获省部奖励5项，申报专利二十余项，培养博士、硕士研究生30余名。 研究方向： 1、精密、超精密加工技术：主要研究超精密加工机理、加工工艺、加工装备、金刚石刀具、加工控制技术等； 2、微纳制造技术：主要研究各类微纳结构制造技术及扫描探针纳米加工控制与工艺技术等； 3、超精密测量及纳米测量学：主要研究与精密工程相关的几何量、机械量的超精密测量理论、测量方法与工艺、测控技术、测量仪器、表面质量表征、纳米尺度测量等。

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