科创中国

行业领域

高端装备制造产业,制造业

需求背景

金刚石切削是一种获得纳米级表面粗糙度、亚微米级形状精度的超精密加工技术，是在超精密数控车床上采用天然金刚石刀具，在计算机精确控制下进行加工。该方法以其高精度、高效率在现代国防和民用高新技术核心器件的加工中具有重要应用价值。实现金刚石切削加工的前提和基础是超精密金刚石车床，该类型机床涉及高精度静压轴承、精密伺服驱动与控制、加工环境的精度保障等一系列关键技术，其研制技术难度大，国内长期以来一直依赖进口。 该类机床不仅价格昂贵，而且部分高端型号国外一直对我国封锁禁运。

企业主营各种精密光学镜片，超精密单点金刚石车床是模具超精加工的必备设备，长期以来受制于进口设备限制，现在加上疫情影响，无法有效地对设备进行调试，迫切需要联合高校院所和上游厂家对于超精密单点金刚石车床及其精确控制系统进行联合攻关。

据了解，国内研发超精密单点金刚石车床的高校院所，目前主要有哈尔滨工业大学、国防科技大学、航空精密机械研究所等单位。

需解决的主要技术难题

目前在用的机床采用超精密空气静压主轴、液体静压导轨，希望可以有一套基于开放式数控系统构建的精密运动控制系统，由精密光学对刀、视频监控、喷雾润滑等功能进行准确控制，加工轮廓精度达到了亚微米量级，表面粗糙度达到了纳米量级。攻关思路包括：根据不同的加热温度和时间，获取不同热效应影响下的Al‑Mg‑Si系合金性能参数，获取热效应影响下的超精密车削表面质量预测模型；获取车削参数和刀具参数，根据测量所得的不同加工条件下表面粗糙度值确定加工平均粗糙度分量，以判断表面质量是否达到表面质量加工精度要求。

期望实现的主要技术目标

寻求超精密单点金刚石车床的研发
1、加工工件表面粗糙度Ra<3nm，面形精度PV值<***μm。

2、适用于口径小于350mm的非球面镜头、红外成像类镜头的超精密加工，并且实现微结构元件的加工，如各种衍射元件和菲涅尔透镜等。

处理进度