超精密加工設(shè)備研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)狀及對策

通過來國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)的努力，我國超加工設(shè)備的水平與相比，已經(jīng)從20前的望塵莫及到目前的望其項(xiàng)背，少數(shù)設(shè)備甚至能并駕齊驅(qū)。但是，也應(yīng)看到我國在超數(shù)控機(jī)床尚未形成產(chǎn)業(yè)化，研制的機(jī)床或設(shè)備樣機(jī)還無法大規(guī)模推廣使用。我國數(shù)控超加工設(shè)備產(chǎn)業(yè)化方面存在以下不足：各單位各自為戰(zhàn)，自主能力相對薄弱；功能部件發(fā)展滯后，對外依存度高，尚未形成較為的配套體系；缺乏超基礎(chǔ)元部件及加工設(shè)備設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)備精度保持性、運(yùn)行性及可操作性較差；設(shè)備的控制軟件及系統(tǒng)能力較弱等。為此，在今后超加工設(shè)備的和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，應(yīng)從以下方面加以關(guān)注：

(1)注重超加工設(shè)備的設(shè)計、建立制造及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，提高工程化水平。

除了關(guān)注超加工設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，也應(yīng)重視設(shè)備的可使用性設(shè)計，例如超車床的金剛石刀具對刀系統(tǒng)、在線動平衡系統(tǒng)，大理石平臺導(dǎo)軌系統(tǒng)，確定性研拋設(shè)備的工件誤差在位測量系統(tǒng)等，這些部件除了有利于設(shè)備精度的提高， 多的是提加工設(shè)備的效率及增加操作的便利性。此外在設(shè)備的外觀造型設(shè)計及設(shè)備噪音控制等人性化設(shè)計方面應(yīng)符合滿足操作者的舒適性需求。

在目前技術(shù)水平下，超加工設(shè)備尚存在制造誤差、驅(qū)動誤差、聯(lián)動誤差、伺服匹配誤差、受熱變形、受力變形、非對稱剛度、數(shù)控精度等誤差來源，使零件加工輪廓不能與設(shè)計輪廓重合，表面粗糙度也體現(xiàn)各類頻率誤差的存在。隨著超機(jī)床軸系的增多和精度的提高，一方面需要新的設(shè)備精度測量表征方法和檢測檢驗(yàn)手段；另一方面也可以逆向進(jìn)行超加工設(shè)備的精度表征。為此，  有一整套超設(shè)備制造技術(shù)規(guī)范與檢驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)等，這樣才能正確評價超加工設(shè)備的精度，實(shí)現(xiàn)對超加工設(shè)備的各類需求。

此外，建立超機(jī)床制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣的一個重要因素，這些標(biāo)準(zhǔn)包括超部件靜態(tài)及動態(tài)檢測、部件間位置關(guān)系的檢測與調(diào)整、超機(jī)床總體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。

(2)重視超加工設(shè)備功能部件的，形成的配套體系。

超車床、超磨床等超加工設(shè)備是利用主軸、導(dǎo)軌以及控制系統(tǒng)等超基礎(chǔ)元部件的精度零件的加工精度，對于此類設(shè)備的關(guān)鍵是超基礎(chǔ)元部件及其集成技術(shù)。超基礎(chǔ)元部件都有的生產(chǎn)廠商，如英國Loadpoint公司生產(chǎn)超主軸、超導(dǎo)軌，德國Hyprostatik公司生產(chǎn)液體靜壓主軸、液體靜壓導(dǎo)軌以及液體靜壓絲杠等基礎(chǔ)元部件，這些產(chǎn)品已經(jīng)形成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。國內(nèi)雖然具備了超基礎(chǔ)元部件研制和生產(chǎn)能力，精度指標(biāo)也達(dá)到了產(chǎn)品的水平，但在模塊化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化等方面還存在差距，目前國內(nèi)沒有一家生產(chǎn)廠家。國內(nèi)生產(chǎn)的電機(jī)、編碼器、光柵及多軸運(yùn)動控制卡等在性能及性等方面與存在較大差距，目前國內(nèi)研制的超加工設(shè)備，檢測及電控元器件基本依賴。

應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)超基礎(chǔ)元部件的和生產(chǎn)能力建設(shè)，建立模塊化設(shè)計及生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)形成超基礎(chǔ)元部件配套生產(chǎn)廠家，為超加工設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供支撐。

(3)將超加工工藝與設(shè)備相結(jié)合，為用戶提供一體化的解決方案。

超加工設(shè)備解禁以后，國內(nèi)高校、民企和相關(guān)各工業(yè)部門陸續(xù)引進(jìn)了大量的各類超加工設(shè)備，但是能充分發(fā)揮設(shè)備性能、應(yīng)用效果良好的單位很少，主要原因是設(shè)備可以從引進(jìn)，而用戶需求的相關(guān)工藝卻無法引進(jìn)。國內(nèi)生產(chǎn)廠家則可以通過為用戶提供超加工設(shè)備與工藝一體化的解決方案，提高國產(chǎn)超加工設(shè)備的市場競爭力。

對于超研磨拋光設(shè)備這點(diǎn)尤為重要，由于此類設(shè)備是通過可控的去除函數(shù)零件的加工精度，因此設(shè)備廠家可以將設(shè)備工藝參數(shù)、不同工具及磨料、不同材料及不同形狀零件的去除函數(shù)等超加工工藝參數(shù)以專家系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫的形式集成到設(shè)備中供用戶選擇使用，同時跟隨用戶對設(shè)備的使用效果，對設(shè)備的硬件及軟件不斷改進(jìn)和升級，從而提升國產(chǎn)超研拋設(shè)備的水平。

(4)聯(lián)合國內(nèi)從事超加工技術(shù)研究的單位、互補(bǔ)，組建超加工設(shè)備及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地。

目前，國內(nèi)從事超加工技術(shù)研究的單位眾多，其中包括高校、中科院和各個集團(tuán)研究所以及應(yīng)用單位等，但大部分單位均各自為戰(zhàn)，研究內(nèi)容雷同、條件建設(shè)重復(fù)，從宏觀戰(zhàn)略層面缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，有時甚至存在惡意競爭，而且主要目標(biāo)都是為了解決行業(yè)內(nèi)的任務(wù)或型號難題。國內(nèi)目前雖然也設(shè)立了超機(jī)床工程技術(shù)研究中心(科技部)、超機(jī)械加工技術(shù)研究應(yīng)用中心等機(jī)構(gòu)，但成員單位覆蓋面有限，且管理松散，從體制和機(jī)制上很難做到各成員單位聯(lián)合。

聯(lián)合國內(nèi)技術(shù)單位，打破行業(yè)壁壘，建立超加工設(shè)備和產(chǎn)業(yè)化實(shí)體，同時可考慮吸收民間資本，實(shí)現(xiàn)超加工設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化，滿足國內(nèi)各行業(yè)的需求。

(5)以重大項(xiàng)目需求為牽引，優(yōu)先發(fā)展超加工設(shè)備。

超加工設(shè)備結(jié)構(gòu)功能相對簡單，從定制價格及周期用戶可能無法承受，這也是國產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一條捷徑。

從“十一五”開始根據(jù)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展需求，設(shè)立了包括“數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大專項(xiàng)”在內(nèi)的16個  科技重大專項(xiàng)，這也為功能部件和超加工設(shè)備整機(jī)的研制和發(fā)展提供了契機(jī)，相關(guān)成果已應(yīng)用于航空航天復(fù)雜零部件的加工。此外“高分辨率對地觀測系統(tǒng)”、“大規(guī)模集成電路制造裝備與成套工藝”等重大專項(xiàng)的啟動對大口徑及精度光學(xué)元件的產(chǎn)業(yè)化提出了需求，國內(nèi)相關(guān)單位研制成功了磁流變拋光設(shè)備、離子束拋光設(shè)備等，從而為專項(xiàng)的實(shí)施提供了有力技術(shù)和裝備支撐，提升了我國裝備制造水平。即將啟動的發(fā)動機(jī)專項(xiàng)也將為軸承、葉片、噴嘴等發(fā)動機(jī) 關(guān)鍵元部件的國產(chǎn)超加工和檢測設(shè)備的研制和產(chǎn)業(yè)化提供有力的。