突破技術(shù)封鎖，為國產(chǎn)大口徑非球面光學(xué)元件加工貢獻(xiàn)力量

據(jù)“中國科普博覽”報(bào)道：2018年8月21日，由中科院長春光機(jī)所研制的4.03米大口徑碳化硅反射鏡成功通過驗(yàn)收。這是公開報(bào)道的世界上最大口徑碳化硅單體反射鏡。這一成果標(biāo)志中國光學(xué)系統(tǒng)制造能力躋身國際先進(jìn)水平，為我國大口徑光電裝備跨越升級奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（圖片來源：中國科普博覽）

在光學(xué)系統(tǒng)中采用非球面光學(xué)元件，不僅可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜程度，而且可以大幅度提高系統(tǒng)性能 ，在航空、航天遙感，天文觀測、深空探測和光電跟蹤儀器，光刻物鏡，光束等諸多光電領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，尤其是大口徑非球面光學(xué)元件是軍用、民用高性能光學(xué)系統(tǒng)的核心元件。與傳統(tǒng)的球面光學(xué)元件相比，非球面光學(xué)元件具有很高的加工、檢測難度，而且大型非球面光學(xué)元件加工關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)國外對我國長期嚴(yán)格封鎖，這也是限制其廣泛應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。

長春光機(jī)所通過十余年攻關(guān)，不僅解決了鏡坯制造、光學(xué)加工等技術(shù)難題，而且完成了4米反射鏡制造所需全套制造裝備的研發(fā)。其中4米量級反應(yīng)燒結(jié)爐、FSGJ-4型非球面數(shù)控光學(xué)加工中心、4米量級大型磁控濺射鍍膜機(jī)三套核心裝備達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

而在 FSGJ-4型非球面數(shù)控光學(xué)加工中心的研發(fā)制造中，杭州機(jī)床集團(tuán)子公司杭州杭機(jī)股份有限公司 作為國內(nèi)最大的專業(yè)磨床制造廠商充分發(fā)揮技術(shù)特長，在百年技術(shù)沉淀中大膽創(chuàng)新，為FSGJ-4型非球面數(shù)控光學(xué)加工中心研制提供了工作主機(jī)。該主機(jī)由HZ-091光學(xué)元件數(shù)控成形磨床和HZ-092光學(xué)元件研磨拋光機(jī)床兩臺設(shè)備組成。

圖為HZ-092光學(xué)元件研磨拋光機(jī)床

HZ-091光學(xué)元件數(shù)控成形磨床是專為4m級大型非球面光學(xué)元件成形磨削而設(shè)計(jì)制造的數(shù)控磨床，機(jī)床采用橫梁高架移動(dòng)式結(jié)構(gòu)布局，由雙床身架、橫梁及橫梁支座組成一個(gè)剛性框架結(jié)構(gòu)，中間配置直徑4.5m的回轉(zhuǎn)工作臺。機(jī)床采用金剛石砂輪對4m級SiC光學(xué)元件進(jìn)行成形磨削及精密磨削加工，能完成曲面、平面及內(nèi)外圓柱面的磨削加工及定位孔的高精度磨削加工。

HZ-092光學(xué)元件研磨拋光機(jī)床用于4m級大口徑非球面光學(xué)元件表面的研磨和拋光。機(jī)床結(jié)構(gòu)形式采用固定龍門式、移動(dòng)工作臺結(jié)構(gòu)，配置采用靜壓主軸及靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的4.5m直徑回轉(zhuǎn)工作臺。機(jī)床共有14軸，具備5軸聯(lián)動(dòng)功能。4m光學(xué)元件固定于回轉(zhuǎn)工作臺上進(jìn)行研磨拋光、測量反饋、再研磨拋光等工序反復(fù)迭代后達(dá)到實(shí)際使用要求。

HZ-091光學(xué)元件數(shù)控成形磨床、HZ-092光學(xué)元件研磨拋光機(jī)床的成功研制和在大口徑非球面光學(xué)元件加工上的成功應(yīng)用，不但打破了國外在技術(shù)上的壟斷和封鎖，而且緩解了國內(nèi)軍工行業(yè)、軸承行業(yè)以及大型的齒輪制造行業(yè)等高精度加工設(shè)備對國外的依賴，為我國光學(xué)產(chǎn)業(yè)升級和高性能光電產(chǎn)品的開發(fā)提供了設(shè)備保障。杭州杭機(jī)股份有限公司生產(chǎn)的項(xiàng)目主機(jī)HZ-092光學(xué)元件研磨拋光機(jī)床被中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)評選為2017年度“自主創(chuàng)新十佳”。

2017年度“自主創(chuàng)新十佳”