中高端機(jī)床進(jìn)化加速，精密測(cè)量成為市場(chǎng)“剛需”

長(zhǎng)春禹衡光學(xué)有限公司 總經(jīng)理助理 汪海峰

　　中高端機(jī)床進(jìn)化加速，精密測(cè)量成為市場(chǎng)“剛需”

　　機(jī)床是先進(jìn)制造和裝備現(xiàn)代化的“基石”，隨著當(dāng)前整體機(jī)床行業(yè)朝著中高端進(jìn)化的加速，高端機(jī)床用戶需 求突顯，并且對(duì)于光柵尺的精度要求向更大量程、更高精度等方向發(fā)展，尤其是在航空航天、半導(dǎo)體等領(lǐng)域，亞 微米級(jí)(如±1μm)以及納米級(jí)精度已成為市場(chǎng)“剛需”。

　　然而，由于工業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展歷程的原因，在高端機(jī)床領(lǐng)域，目前國內(nèi)與世界領(lǐng)先水平之間仍存在著從工藝、 到材料等多方向的差距。例如，在核心制造工藝上，光柵尺在高端機(jī)床中主要通過高精度位移檢測(cè)，承擔(dān)著定 位與誤差補(bǔ)償?shù)墓δ?，以保障機(jī)床加工達(dá)到高精度要求，國際品牌如德國海德漢(HEIDENHAIN)、西班牙發(fā) 格(Fagor)、日本三豐(Mitutoyo)等通過數(shù)十年積累已形成了全鏈條技術(shù)壁壘;而國內(nèi)多數(shù)廠商仍依賴進(jìn)口 刻劃設(shè)備，量產(chǎn)精度普遍停留在±3μm水平左右。在這一方面，禹衡光學(xué)基于多年來在光電傳感器領(lǐng)域的技術(shù)積 累，同時(shí)采用強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合等多種形式，專注于高精尺和超高精尺光柵尺的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)工作，持續(xù)為機(jī)床行業(yè)用戶帶 來更高精度等級(jí)的光柵尺產(chǎn)品。

　　在材料應(yīng)用上，國際廠商在創(chuàng)新方面同樣走在前列，例如海德漢的光柵尺基體采用低熱膨脹系數(shù)材料(如陶 瓷玻璃)，溫度漂移可控制在0.1ppm/℃以下;而國內(nèi)同類產(chǎn)品普遍使用普通玻璃，溫度誤差高出50%以上。

　　另一方面，國外企業(yè)建立的從實(shí)驗(yàn)室、到產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)體系，也值得我們學(xué)習(xí)。一般來說，傳感器技術(shù)的 研發(fā)周期長(zhǎng)達(dá)6-8年，一些國際品牌通過“企業(yè)主導(dǎo)+高校協(xié)同”的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同模式來實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，如海德漢與 德國高校聯(lián)合開發(fā)新型光柵材料等等。此外，部分國際廠商也建立起了嚴(yán)苛的產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證體系，這一點(diǎn)非常重 要。對(duì)于現(xiàn)階段國內(nèi)廠商來說，需要我們加大對(duì)基礎(chǔ)研究的投入，打破“短平快”的模仿創(chuàng)新方式，增強(qiáng)原創(chuàng)性 技術(shù)力量，同時(shí)，還需要加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品測(cè)試驗(yàn)證體系及設(shè)備的投入，擴(kuò)大測(cè)試覆蓋面，不斷強(qiáng)化對(duì)產(chǎn)品可靠性數(shù)據(jù) 的積累。

　　為此，這些年，禹衡光學(xué)投入了數(shù)千萬元資金來建設(shè)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)室，逐步建立起全生命周期的可靠性數(shù) 據(jù)庫，并持續(xù)朝著這一方向努力拓展。在產(chǎn)品研發(fā)上，目前禹衡光學(xué)主要針對(duì)大量程尺、超精尺這兩大主線做開 發(fā)，長(zhǎng)量程產(chǎn)品一直是我們的空白，而針對(duì)大型龍門及其他大型設(shè)備而言，這類產(chǎn)品是必不可少的;在精度方 面，位移傳感器的精度提升，會(huì)為機(jī)床整體精度的升級(jí)帶來更大的保障。

　　今年4月，禹衡光學(xué)發(fā)布的30.04米大量程封閉式光柵尺(精度可達(dá)±5μm)采用自主研發(fā)的鋼帶光柵刻劃技 術(shù)與分段拼接工藝，解決了長(zhǎng)距離測(cè)量中的熱膨脹補(bǔ)償、信號(hào)穩(wěn)定性等難題。該產(chǎn)品已通過IP67防護(hù)等級(jí)認(rèn)證， 可在切削液飛濺、粉塵污染的機(jī)床環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，現(xiàn)已在國內(nèi)某大型龍門銑床廠商實(shí)現(xiàn)了批量應(yīng)用，替代進(jìn)口 產(chǎn)品比例超60%。展望未來，禹衡光學(xué)將努力構(gòu)建圍繞高端機(jī)床應(yīng)用的精密測(cè)量生態(tài)，并計(jì)劃于2025年下半年推 出針對(duì)船舶制造、超大型裝備等領(lǐng)域的70米量程光柵尺，同時(shí)進(jìn)一步提升光柵尺的精度，以滿足各類超精密加工 領(lǐng)域的使用要求。