超精密加工設備研發和生產現狀及對策

通過來國內相關機構的努力，我國超加工設備的水平與相比，已經從20前的望塵莫及到目前的望其項背，少數設備甚至能并駕齊驅。但是，也應看到我國在超數控機床尚未形成產業化，研制的機床或設備樣機還無法大規模推廣使用。我國數控超加工設備產業化方面存在以下不足：各單位各自為戰，自主能力相對薄弱；功能部件發展滯后，對外依存度高，尚未形成較為的配套體系；缺乏超基礎元部件及加工設備設計、制造標準；設備精度保持性、運行性及可操作性較差；設備的控制軟件及系統能力較弱等。為此，在今后超加工設備的和產業化生產中，應從以下方面加以關注：

(1)注重超加工設備的設計、建立制造及檢驗標準，提高工程化水平。

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

在目前技術水平下，超加工設備尚存在制造誤差、驅動誤差、聯動誤差、伺服匹配誤差、受熱變形、受力變形、非對稱剛度、數控精度等誤差來源，使零件加工輪廓不能與設計輪廓重合，表面粗糙度也體現各類頻率誤差的存在。隨著超機床軸系的增多和精度的提高，一方面需要新的設備精度測量表征方法和檢測檢驗手段；另一方面也可以逆向進行超加工設備的精度表征。為此，  有一整套超設備制造技術規范與檢驗檢測標準等，這樣才能正確評價超加工設備的精度，實現對超加工設備的各類需求。

此外，建立超機床制造行業標準也是實現產業化推廣的一個重要因素，這些標準包括超部件靜態及動態檢測、部件間位置關系的檢測與調整、超機床總體驗收標準等。

(2)重視超加工設備功能部件的，形成的配套體系。

超車床、超磨床等超加工設備是利用主軸、導軌以及控制系統等超基礎元部件的精度零件的加工精度，對于此類設備的關鍵是超基礎元部件及其集成技術。超基礎元部件都有的生產廠商，如英國Loadpoint公司生產超主軸、超導軌，德國Hyprostatik公司生產液體靜壓主軸、液體靜壓導軌以及液體靜壓絲杠等基礎元部件，這些產品已經形成系列化、標準化。國內雖然具備了超基礎元部件研制和生產能力，精度指標也達到了產品的水平，但在模塊化、系列化、標準化等方面還存在差距，目前國內沒有一家生產廠家。國內生產的電機、編碼器、光柵及多軸運動控制卡等在性能及性等方面與存在較大差距，目前國內研制的超加工設備，檢測及電控元器件基本依賴。

應繼續加強超基礎元部件的和生產能力建設，建立模塊化設計及生產的標準，在國內形成超基礎元部件配套生產廠家，為超加工設備的產業化生產提供支撐。

(3)將超加工工藝與設備相結合，為用戶提供一體化的解決方案。

超加工設備解禁以后，國內高校、民企和相關各工業部門陸續引進了大量的各類超加工設備，但是能充分發揮設備性能、應用效果良好的單位很少，主要原因是設備可以從引進，而用戶需求的相關工藝卻無法引進。國內生產廠家則可以通過為用戶提供超加工設備與工藝一體化的解決方案，提高國產超加工設備的市場競爭力。

對于超研磨拋光設備這點尤為重要，由于此類設備是通過可控的去除函數零件的加工精度，因此設備廠家可以將設備工藝參數、不同工具及磨料、不同材料及不同形狀零件的去除函數等超加工工藝參數以專家系統或數據庫的形式集成到設備中供用戶選擇使用，同時跟隨用戶對設備的使用效果，對設備的硬件及軟件不斷改進和升級，從而提升國產超研拋設備的水平。

(4)聯合國內從事超加工技術研究的單位、互補，組建超加工設備及產業化生產基地。

目前，國內從事超加工技術研究的單位眾多，其中包括高校、中科院和各個集團研究所以及應用單位等，但大部分單位均各自為戰，研究內容雷同、條件建設重復，從宏觀戰略層面缺乏統一的規劃，有時甚至存在惡意競爭，而且主要目標都是為了解決行業內的任務或型號難題。國內目前雖然也設立了超機床工程技術研究中心(科技部)、超機械加工技術研究應用中心等機構，但成員單位覆蓋面有限，且管理松散，從體制和機制上很難做到各成員單位聯合。

聯合國內技術單位，打破行業壁壘，建立超加工設備和產業化實體，同時可考慮吸收民間資本，實現超加工設備的產業化，滿足國內各行業的需求。

(5)以重大項目需求為牽引，優先發展超加工設備。

超加工設備結構功能相對簡單，從定制價格及周期用戶可能無法承受，這也是國產設備實現產業化的一條捷徑。

從“十一五”開始根據產業和技術的發展需求，設立了包括“數控機床與基礎制造裝備重大專項”在內的16個  科技重大專項，這也為功能部件和超加工設備整機的研制和發展提供了契機，相關成果已應用于航空航天復雜零部件的加工。此外“高分辨率對地觀測系統”、“大規模集成電路制造裝備與成套工藝”等重大專項的啟動對大口徑及精度光學元件的產業化提出了需求，國內相關單位研制成功了磁流變拋光設備、離子束拋光設備等，從而為專項的實施提供了有力技術和裝備支撐，提升了我國裝備制造水平。即將啟動的發動機專項也將為軸承、葉片、噴嘴等發動機 關鍵元部件的國產超加工和檢測設備的研制和產業化提供有力的。