12月11日,我校威廉希尔尹韶辉教授主持的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项“小口径非球面光学玻璃透镜模具超精密数控复合机床 ”课题在用户现场湖南省超精密加工重点实验室顺利通过了技术任务验收。04专项总体组专家--中国机床工具工业协会邵钦作主任担任课题验收专家组长,来自全国各地的九位专家对项目进行了验收评审。湖南省经信委刘斌调研员、我校科研院周炎涛副院长、国防科技大学李圣怡教授、湖南大学余剑武教授等参加了验收会议。
该课题针对光电通讯、光学、汽车、生物工程、航空航天等产业对小口径非球面光学玻璃透镜模具超精密加工的需求,以湖南大学为承担单位,联合国防科学技术大学、北京工研精机股份有限公司、陕西秦川机床工具集团有限公司进行技术攻关,完成了非球面光学玻璃透镜模具超精密数控复合机床的研制。经国家机床质量监督检验中心检验,机床技术指标达到国家相关标准和课题任务合同书的要求。完成了X轴,Z轴超精密直线电机驱动+油静压导轨的进给驱动系统、高精度双锥面自补偿油静压B轴回转工作台、高刚性高精度的气浮工件主轴、超精密磨削及超精密磁流变抛光复合加工系统的研制,应用该机床加工出超精密非球面光学模具供用户使用,取得了良好的社会经济效益。
该机床可进行纳米磨削和抛光复合加工, X 轴、Z 轴、B 轴三轴联动,X、Z 轴行程达到 300mm×300mm,进给分辨率达到10nm,导轨直线度达到0.2μm/200mm;砂轮轴采用气浮气动主轴,最大转速 50000rpm,回转精度小于30nm;工件主轴采用气浮主轴,最高转速 1500rpm,回转精度小于40nm。课题构建了超精密数控复合机床设计制造技术相关的方法、工艺与功能部件技术体系,该机床的主要创新在于集成了斜轴超精密镜面磨削及斜轴磁流变抛光两种加工工艺于一身,提高加工精度和加工效率。结合在线测量补偿加工、砂轮在机整形和喷嘴电解在线修锐等技术,实现了低于PV 0.2微米的面型精度、亚纳米级的表面粗糙度的非球面碳化钨光学模具的超精制造。
课题成果填补了我国在斜轴超精密镜面磨削及斜轴磁流变抛光复合加工机床方面的空白,取得了良好的社会经济效益。为我国光电通讯、光学、航空航天等领域的非球面光学部件的自主制造提供了有力的支撑,对带动我国非球面多轴纳米数控复合机床的加工技术与装备的发展具有重要意义。