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幾年，隨著消費(fèi)電子（手機(jī)、智能手表等）、生物醫(yī)療需求的快速發(fā)展，尤其是代表下一代柔性移動(dòng)顯示屏OLED的巨大應(yīng)用市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，超快激光精密微加工產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)迅速增長(zhǎng)。與傳統(tǒng)的納秒長(zhǎng)脈沖相比，脈寬小于15皮秒的超快激光器用于材料加工時(shí)，由于脈沖的持續(xù)時(shí)間短于材料的熱弛豫時(shí)間，在加工過程中避免熱效應(yīng)，基本不帶來附加損傷和毛刺，適合于微米乃至納米精度的超精細(xì)冷加工。超快激光的瞬間功率極大，幾乎可以和任何材料相互作用，因此適用于超快激光加工的材料范圍幾乎不受限制，尤其有優(yōu)勢(shì)的加工對(duì)象包括玻璃、藍(lán)寶石、陶瓷、太陽(yáng)能薄膜、半導(dǎo)體晶圓、特種合金、精密醫(yī)療器件等。

高精密微小幾何特征零件在航空航天、國(guó)防、醫(yī)療等領(lǐng)域的產(chǎn)值已超過千億美元。目前，我國(guó)主要用傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)這些零件進(jìn)行微細(xì)銑削，存在著精度低、耗能高、占地空間大等突出問題。另外，超精密微細(xì)銑削設(shè)備依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，且高端超精密微細(xì)銑削設(shè)備還對(duì)我國(guó)禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)高精密微小幾何特征零件的精密加工與相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。通過本項(xiàng)目高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，解決了以上突出問題，取得了高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備的重大突破，打破了國(guó)外技術(shù)封鎖。創(chuàng)新研究成果如下： 1.發(fā)明了系列超精密微細(xì)銑削機(jī)床，提出了小型超精密微細(xì)銑削機(jī)床創(chuàng)成式精準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，解決了超精密微細(xì)銑削機(jī)床的創(chuàng)新研發(fā)問題。與國(guó)內(nèi)目前用于微細(xì)銑削的主要加工機(jī)床相比，精度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)、節(jié)約了70%的能源和75%以上的占地空間。 2.發(fā)明了系列微細(xì)球頭銑刀，切削部旋轉(zhuǎn)包絡(luò)球面直徑為50μm～1000μm，前刀面與后刀面均為直紋面，從原理上保證了切削刃輪廓制備誤差≤±2μm。提出了微細(xì)銑刀的直紋面組合設(shè)計(jì)方法，研發(fā)出了其制造關(guān)鍵技術(shù)，解決了超硬微細(xì)銑刀的創(chuàng)新研發(fā)問題。 3.發(fā)明了微細(xì)銑削用工件姿態(tài)微調(diào)整裝置，工件上表面調(diào)整精度達(dá)1.7μm，減少了超精密微細(xì)銑削時(shí)40%的工件調(diào)整時(shí)間。提出了微細(xì)銑削工件姿態(tài)微調(diào)整夾具設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，解決了工件姿態(tài)微調(diào)整夾具裝置的剛度與阻尼優(yōu)化匹配的問題。 4.提出了微細(xì)銑削的微觀關(guān)系模型與微細(xì)銑削臨界工藝參數(shù)分析優(yōu)化方法，解決了塑性材料微細(xì)銑削尺度效應(yīng)所對(duì)應(yīng)臨界條件的判定、硬脆性材料塑性切削判定準(zhǔn)則不統(tǒng)一的問題，為超精密微細(xì)銑削裝備研發(fā)與應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐理論與技術(shù)。 本項(xiàng)目研究成果通過了山東省教育廳組織的鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該研究整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，所研發(fā)的微細(xì)球頭銑刀達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)家發(fā)明專利23項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)，發(fā)表論文67篇，其中被SCI/EI收錄47篇。所自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，市場(chǎng)需求度高，不但能夠替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且具有國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，社會(huì)效益顯著。 本項(xiàng)目成果附加值高，已在多家企業(yè)推廣應(yīng)用，近3年，新增產(chǎn)值149590.2萬(wàn)元，新增利潤(rùn)21520.6萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益重大。

?  成果簡(jiǎn)介：具有車、銑、車銑、鉆、鏜、絞、螺紋等多種加工功能，適合加工各種材料如鋼件、鋁及銅質(zhì)零部件和各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)件。帶有自主開發(fā)的國(guó)際市場(chǎng)上最高轉(zhuǎn)速、最小刀具適配器的自動(dòng)換刀電主軸，可配備32把刀具的國(guó)際上最小的刀庫(kù)；可實(shí)現(xiàn)精密微小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一次裝夾完成全部或大部分工序的完整性加工。機(jī)床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；車削主軸轉(zhuǎn)速：0-8000rpm，銑削主軸轉(zhuǎn)速：0-60000rpm，加工精度IT6級(jí)；車銑最低粗糙度Ra為0.3mm；重復(fù)定位精度

?  成果簡(jiǎn)介：精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對(duì)砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對(duì)不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。?  項(xiàng)目來源：自行開發(fā)?&

精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對(duì)砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對(duì)不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。

多軸超精密車削/磨削加工裝備的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)上述零件的高效率、確定性超精密加工的基本途徑。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡(jiǎn)介 超精密加工技術(shù)作為現(xiàn)代高科技發(fā)展而興起的新技術(shù)，它所能達(dá)到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范圍和幾何形狀已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。例如，光學(xué)透鏡、模芯、反射鏡和精密機(jī)械件等典型零件的超精密加工面型精度 PV 值小于0.2μm，表面粗糙度小于5nm。多軸超精密車削/磨削加工裝備的研發(fā)是實(shí)現(xiàn)上述零件的高效率、確定性超精密加工的基本途徑。

復(fù)雜修形齒輪是克服高速重載工況下力熱耦合形變影響的高端齒輪，直接決定裝備傳動(dòng) 系統(tǒng)的振動(dòng)、噪聲、壽命等服役性能及其核心競(jìng)爭(zhēng)力，廣泛應(yīng)用于航母、潛艇、汽車等。針 對(duì)復(fù)雜修形齒面精密制造面臨全齒面修形加工存在原理誤差、傳統(tǒng)試錯(cuò)修調(diào)法提升加工精度 困難、齒面淬硬層均勻性及級(jí)理難以調(diào)控等問題，在國(guó)家科技重大專項(xiàng)、863計(jì)劃等支持下， 開展復(fù)雜修形齒輪精密數(shù)控加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備研究，成果獲2018年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。  主要取得突破和創(chuàng)新如下： (1)  提出復(fù)雜修形齒輪加工的點(diǎn)矢量族包絡(luò)計(jì)算新理論，不用建立和求解嚙合方程， 以數(shù)字法替代解析法，突破嚙合原理解析法無(wú)法求解奇異點(diǎn)、計(jì)算復(fù)雜的瓶頸；發(fā)明齒面扭 曲消減方法，解決刀具廓形精確設(shè)計(jì)及原理誤差消減難題，齒面扭曲減少70%以上，達(dá)國(guó) 際領(lǐng)先。 (2)  發(fā)明復(fù)雜修形齒輪加工工藝系統(tǒng)誤差調(diào)控技術(shù)，開辟齒輪修形精度提升新途徑。 提出制齒機(jī)床熱態(tài)精度提升技術(shù)，發(fā)明熱致誤差補(bǔ)償方法，保證機(jī)床精度穩(wěn)定；提出基于等 效虛擬軸的齒面誤差補(bǔ)償方法，解決修形精度提升難題，提高傳動(dòng)精度1-2級(jí)。獲中國(guó)專利 優(yōu)秀獎(jiǎng)。 (3)  研制大規(guī)格精密數(shù)控滾齒機(jī)、精密多功能數(shù)控磨齒機(jī)、高速干切滾齒機(jī)等具有齒 面扭曲消減及加工誤差補(bǔ)償?shù)母叨酥讫X機(jī)床，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白；開發(fā)集齒輪修形設(shè)計(jì)、工藝規(guī) 劃于一體的制齒軟件，打破了國(guó)外高端機(jī)床壟斷。滾齒精度達(dá)5-6級(jí)，磨齒達(dá)3級(jí)，干切滾 齒提高效率2-3倍，與同類國(guó)際先進(jìn)水平相當(dāng)，打破高端制齒機(jī)床壟斷，迫使國(guó)外同類機(jī)床 降價(jià)30%以上，并出口英、法、日等。 (4)  發(fā)明復(fù)雜修形齒輪滾磨一體化工藝技術(shù)，確保修形精度及表面一致性。研制復(fù)雜 修形齒輪刀具，實(shí)現(xiàn)齒輪刀具的數(shù)字化設(shè)計(jì)制造；研發(fā)滾磨余量協(xié)同分配、齒面柔性修形、 磨削級(jí)理優(yōu)化等工藝，實(shí)現(xiàn)磨后齒面淬硬層均勾分布、齒面紋理可控、修形工藝快速固化， 提高齒面疲勞壽命。滿足了軍方供貨要求，支撐我國(guó)主要艦艇齒輪加工；為汽車變速箱的批 量國(guó)產(chǎn)化提供了保障。

成果簡(jiǎn)介：精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對(duì)砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對(duì)不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。 項(xiàng)目來源：自行開發(fā) 技術(shù)領(lǐng)域：先進(jìn)制造 應(yīng)用范圍：有一定的

成果簡(jiǎn)介：具有車、銑、車銑、鉆、鏜、絞、螺紋等多種加工功能，適合加工各種材料如鋼件、鋁及銅質(zhì)零部件和各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)件。帶有自主開發(fā)的國(guó)際市場(chǎng)上最高轉(zhuǎn)速、最小刀具適配器的自動(dòng)換刀電主軸，可配備32把刀具的國(guó)際上最小的刀庫(kù)；可實(shí)現(xiàn)精密微小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一次裝夾完成全部或大部分工序的完整性加工。機(jī)床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；車削主軸轉(zhuǎn)速：0-8000rpm，銑削主軸轉(zhuǎn)速：0-60000rpm，加工精度IT6級(jí)；車銑最低粗糙度Ra為0.3?m；重復(fù)定位精度：X，Y，Z軸±2m，B