科创中国

航空航天、科学仪器等工业领域对复杂光学零件以及光学系统的结构、性能和成像质量等有着日益增加的需求。与传统的回转对称光学曲面相比，光学自由曲面给光学设计人员提供了较大的设计自由度，使用一个或者少数几个自由曲面镜就可以代替多个球面、非球面光学元件，在提高光学性能的同时， 缩减了光学系统尺寸，减轻了光学系统重量，并降低了成本，因此，受到国内外研究人员的广泛关注。单点金刚石超精密车削是自由曲面加工的一项重要方法， 超精密车削比传统加工环境污染小，加工效率高，一致性好，且与传统加工相比生产成本低。

国内在超精密车削加工方面的研究还比较落后。随着近几年对超精密机床设备的引进，国内部分院校和研究机构开始对超精密车削加工进行研究，但尚处于起步阶段，未形成加工能力，我国在复杂面形光学元件特别是自由曲面光学元件的应用方面受到很大限制，技术尚未成熟。 该技术以科学仪器等光学关键零件的制造为目标，进行超精密机床和部件研制与生产，具备高精度的空气轴承和液体静压导轨研制技术，具备被普遍认为是高效精密低成本的光学自由曲面加工创成方法的基于慢拖板刀具伺服以及快速刀具伺服的金刚石超精密车削技术，可以进行平面、球面、非球面以及自由曲面和微阵列结构的加工，可以提供设备、加工工艺以及解决方案，设备科实现三轴、四轴以及五轴联动，最大加工工件尺寸由300mm 到600mm，最大可对1000mm 的工件进行加工。

该成果可应用于光学领域、精密医疗器械、科学仪器等。国内在超精密车削加工方面的研究还比较落后。随着近几年对超精密机床设备的引进，国内部分院校和研究机构开始对超精密车削加工进行研究，但尚处于起步阶段，未形成加工能力，我国在复杂面形光学元件特别是自由曲面光学元件的应用方面受到很大限制，技术尚未成熟。

团队来自北京航空精密机械研究所，又称303所，始建于1961年，系中国航空工业集团有限公司所属的综合性应用技术研究所，位于北京市丰台区南苑东路5号。本所是航空机载设备制造技术研究开发中心，主要承担精密制造和精密检测技术及其设备的研制和开发。本研究所占地面积约14万平方米，现有职工700余人，其中研究员、高级工程师150余人。研究所下设3个研究室、3个事业部、2个生产试制部、1个精密加工中心和1个高新技术开发公司。经过四十多年的发展，本研究所已成为我国以精密、超精密加工技术著称的科研生产基地。本所在超精密加工技术与设备、精密数控加工技术、数控三坐标测量机技术与设备、惯导测试与运动仿真技术与设备等技术领域处于国内领先或先进地位。本所是国家首批授予进出口经营权的科研院所之一，并具有硕士学位授予权。

基于本技术研制的多轴超精密车削加工设备集成了基于直线电机驱动的小流量液体静压导轨、超精密位置伺服控制主轴、慢拖板伺服控制技术、快速刀具伺服控制技术、精密液压伺服控制技术、超精密主轴在线动平衡技术等先进技术，整机的技术指标和技术水平在国内处于领先地位。这些先进技术也可应用于超精密数控加工设备及超精密检测设备的研发，为超精密基础元部件的研制提供了技术支撑。

本技术中的关键技术——快刀伺服加工技术及慢拖板伺服加工技术可用于 自由曲面以及微结构微特征功能表面的超精密加工工艺，具有极广阔的应用前景。这将是超精密加工技术的重要应用领域。

高精度单点金刚石车削技术不仅具有很好的经济效益，同样具有深远的社会效益，对我国机械设计与制造水平的提高具有重要的理论意义和实用价值。

该成果可通过技术咨询、合作开发的方式进行转化。