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-htm 超精密加工及特种加工重点实验室 依托单位 哈尔滨工业大学 主管部门 教育厅 实验室主任 梁迎春 电话 0451-86412806 实验室地址 哈尔滨市南岗区西大直街92号 邮编 150001 实验室简介 哈尔滨工业大学以国防和国民经济的需求和牵引为背景，在国内率先展开了超精密加工特种加工的工艺与装备的研究工作，形成了具有自己鲜明特色的科学研究方向和高素质的研究群体，目前本实验室具有博士学位受权，设有博士后流动站，是国家"八五"、“九五”和十五重点建设学科之一。 在超精密加工工艺及设备、微小零件的超精密加工及检测技术、特种加工工艺及加工过程控制、微细特种加工、高性能材料特种加工、镜面电火化加工等研究领域取得了长足的进展，科研成果和综合实力居于国内领先和国际先进水平。现有研究人员33人，教授13人（其中博导8人）全体人员中45岁以下78%，博士占65%。 返回 学科带头人 董申：男，教授，博导，1939年5月出生，1962年毕业于哈工大机械制造系。完成自然科学基金重点项目，国防重大工程项目，国防预研项目共计6项。现承担预研项目二项，其他项目多项。先后获部科技进步一等奖1项，二等奖2项，三等奖1项。已培养博士9名，硕士9名。现指导博士16名，硕士5名。共发表论文120多篇。合著专著二本。目前担任中国生产工程学会精密加工与纳米技术专业委员会常务副主席。 卢泽生：1940年2月生，教授，博导。现任全国机械控制工程研究学会常务副理事长，常务理事兼东北分分理事长，《机械工程学报》编委，并任我校机械工程博士后流动站负责人和机械制造及自动化学科负责人。长期从事精加工、超精加工和自动化学术领域的教学和科研工作，负责和承担多项科研项目，获得航天部科技进步一等奖2项，二等奖1项，出版著作2部，发表学术论文60余篇，指导硕士和博士研究生近30人。 赵万生：1957年5月生，工学博士，教授，博导，哈工大深圳研究生院院长，分别在日本东京大学和美国内布拉斯加-林肯大学进修特种加工2年。主要学术兼职有：中国机械工程学会特种加工分会副理事长，全国高校特种加工教学研究会理事长，美国SME高级会员，日本精密工学会会员等。近年来发表学术论文150余篇，其中被SCI、EI、ISTP、收录32篇。主编专著、教材6部。获发明专利1项，实用新型4项。 梁迎春：1964年3月生，工学博士，教授，博导。现任哈尔滨工业大学精密工程研究所所长。主要社会兼职有：全国高校制造技术与机床研究会常务理事、东北分会副理事长。主要从事超精密加工技术、纳米技术、现代机械设计理论与方法、大型精密非标设备等方面的科学研究工作，获部级科技进步一等奖一项，二等奖三项，出版专著一本（合著），在国内外发表论文60余篇。 程凯：教授，1961年12月生，1983年毕业于哈尔滨工业大学机械工程系，1994年4月获英国利物John Moores大学博士学位；2000年3月聘为哈工大特聘教授。主要的研究方向是微细磨削加工过程的建模和仿真研究、虚拟制造系统与虚拟企业的建模和仿真研究、CAD为基础的三维复杂表面的测量与评定、因特网的产品设计、制造与装配过程的仿真。已发表学术论文72篇，出版英文专著一本。 返回 项目与成果 1、超精密加工机床研制 主要技术指标：主轴转精度：05μm; 导轨直线度:2μm/200mm; 恒温油温控精度：004℃;微量进给精度：05μm 加工的零件精度：2μm；加工的零件：Ra≤02μm 鉴定结论：国内领先，国际先进；获部级一等奖 2、大型精密轴转台 解决了高精密度轴系、大型铝合金框架等关键部件的动静设计、制造和装备等关键技术，研制了我国目前技术水平最高的多种大型精密三轴转台，其性能达到了目前美国CGC公司、德国MBB公司类产品的水平。 3、微小零件的纳米加工与检测技术 攻克了1mm微小零件装夹、超精密轴系的运动控制等多项关键技术，研制了国内微小零件的纳米加工与检测系统，解决了我国国防领域长期未能解决的难题。 4、镜面电火花加工技术 突破了工作液介质、超微细脉冲电源等关键技术，解决了常规电火花加工无法获得大面积镜面的难题。加工出RaOlμm(100×100mm2)的光滑表面，达到了国外同类技术最好水平。该项技术应用模具抛光、载人航天多余度伺服阀反馈杆、巡航导弹精密弹扰性零件的加工。 5、轧电火花毛化试验机床 研制出国内第一台功能齐全、性能先进的EDT试验机床。攻克了精密液压伺服、精密脉冲电源等关键技术，该机床的毛化模式多，毛化粗糙度范围宽（R42～5μm），关键技术指标超过了国外同类产品。在宝钢得实际应用。 6、智能化模糊控制电火花加工数控系统 采用开放式体系结构和PC/Win平台，成功地研制了自主版权的电火花加工数控系统。该系统具有加工过程模糊控制、智能化加工条件选取等功能。1997年4月在北京国际机床展览会上展出时，是国内外第一台同类样机。该技术在汉川机床厂成功的实现了产业化。 返回 设备情况 本实验室现拥有实验室面积400平米，拥有一批国际水平，国内一流研究设备和仪器，固定资产2800万元。主要的仪器设备如下： 1、激光加工机床 2、扫描隧道显微系统 3、YAG激光器 4、微测力仪 5、多轴位移系统 6、亚微米超精密车床 7、大型精密万能磨床 8、圆弧刃金刚石刀具刃磨机 9、金刚石刀具刃口检测仪 10、精密数控电火花成形机床 11、电火花线切割机床 12、微细电火花加工机床 13、激光快速成型机
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特种加工机床范围较广，有几十个门类。包括：电火花加工（EDM）、电化学加工（ECM）、电解磨削加工（ECG）、化学加工（CHM）、电弧加工（EAM）、激光加工（LBM）、超声加工（USM）、离子束加工（IBM）、电子束加工（EBM）、等离子弧加工（PAM）、快速成型加工（RPM）、磨料射流加工（AJM）等等。 特种加工机床原属金属切削加工机床范畴，但由于特种加工机床与金属切削加工机床机理完全不同，机床功能部件的性能不同，以及它在国民经济中重要地位和作用等原因，2003年国家标准化管理委员会明确为与金切机床并行的独立的机床体系。1、特种加工机床主要特点 (1)特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分 随着特种加工技术的发展，一方面计算机技术、信息技术、自动化技术等在特种加工中已获得广泛应用，逐步实现了加工工艺及加工过程的系统化集成；另一方面，特种加工能充分体现学科的综合性，学科(声、光、电、热、化学等)和专业之间不断渗透、交叉、融合，因此，特种加工技术本身同样趋于系统化集成的发展方向。这二方面说明，特种加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。一些发达国家也非常重视特种加工技术的发展，如日本把特种加工技术和数控技术作为跨世纪发展先进制造技术的二大支柱。特种加工技术已成为衡量一个国家先进制造技术水平和能力的重要标志。这是特点之一。 (2)特种加工具有独特的加工机理 特种加工不是依靠刀具、磨具等进行加工，而主要依靠电能、热能、光能、声能、磁能、化学能及液动力能等进行加工，其加工机理与金属切削机床完全不同。能量的发生与转换、使能过程的控制是特种加工高新技术的重要部分。这是特点之二。 (3)增材加工是特种加工的重要发展方向 金属切削机床、特种加工机床一大部分是减材加工。我国从二十世纪八十年代末发展起来的快速成形(RP)加工技术是属于特种加工技术的一种增材加工的新领域。它利用分层制造原理(离散堆积)及分层处理软件，理论上可以制造任意复杂形状的零、部件，能适应高科技、个性化、小批量生产的需要，增材加工的RP加工技术已成为特种加工的特点之三。 (4)特种加工可以进行二种或二种以上能量的复合加工 一般来说，“组合加工”是指在一台机床上二种不同加工形式(能量)在加工过程中交替使用的加工方式；“复合加工”是指在一台机床上实现二种或二种以上能量(形式)在加工过程中同时作用的加工方式，例如，电能和声能、化学能和电能、光能和化学能、化学能和电能及机械能等复合，以获得高效或精密加工的效果，这是特点之四。 (5)特种加工技术应用领域的重要性和特殊性 特种加工适用于各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、微细等金属和非金属材料的加工，以及各种新型、特殊材料的加工，在航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械、电子、轻纺、交通等工业中解决了大量传统机械加工难于解决的关键、特殊的加工难题。所以在国民经济的众多关键制造工业中发挥着极其重要的不可替代的作用。例如，在航空航天工业中各类复杂深小孔加工、发动机蜂窝环、叶片、整体叶轮加工、特殊材料的切割加工、钛合金加工等等。在军事工业中，例如核武器及高新技术武器几乎全是特殊材料和高新技术材料，各种零件的成形加工、各种孔加工、精密薄材加工等特种加工发挥着特殊重要的作用。这是特点之五。 (6)特种加工机床产量世界第一 由于特种加工机床应用领域的广泛性和重要性，在我国已形成由生产企业、大专院校、研究院所200多个单位组成的特种加工机床行业，其电火花加工机床的年产量就约达30000台之多，其产量为世界第一。是名副其实的生产大国(但不是生产强国)这是特点之六。 2、行业概况和现状 (1)我国生产的特种加工机床主要种类 特种加工机床种类较多，据不完全统计约有30多种。在我国已形成了产业化生产或具有一定产量的特种加工机床主要种类有： ①电火花加工机床：以电火花成形机、电火花线切割机、电火花高速小孔加工机等为主。 ◆ 电火花成形机：产量约3500～4000台/年。普及型数控电火花成形机(NCSEDM)约800～1000台/年。部分NCSEDM为当前国际水平，主要由独资及合资企业生产。 ◆ 电火花线切割机(WEDM)：分高速走丝电火花线切割机(HSWEDM)和低速走丝电火花线切割机(LSWEDM)，HSWEDM和LSWEDM数控化率均为100%，产量约25000台/年。LSWEDM属国产高档机床，为普及型数控机床，产量约占WEDM的3～4%，部分LSWEDM为当前国际水平，主要由独资及合资企业生产。 ◆电火花高速小孔加工机(HSEDM)：产量约1500台/年。极大部分为手动型或点位控制型。最大径深比为1：300(也有1：1000的)，其加工工艺指标与国外水平相当。 其他电火花加工机床均为专用机床。 ②电解加工机床 ◆ 电解成形加工机床：有普通型、数控型(包括展成加工型)，产量约20～30台/年。 ◆ 电解去毛刺机床：都为专用机床，约15～20台/年。 ③电解磨削加工机床 都为专用机床，约十几台/年。 ④超声加工机床 ◆ 超声抛光机：有二种型式，一种为单一用声能的超声抛光机，一种为电火花—超声抛光机。产量约为150～200台/年。 ◆ 超声成形加工机床：产量较少。 ⑤快速成形(RP)机床 ◆ 选择性激光烧结(SLS)机床： 我国作为高新技术产品，产量约为30台/年。 ◆ 三维光刻(SL)机床：为高新技术产品，产量约25～30台/年。产品性能与国外相比差距已在缩小，但成形材料性能与国外相比还有相当大的差距。 ◆ 熔融挤压成形(FDM)机床：为高新技术产品，产量约30台/年。产品部分指标已达到国际先进水平。 ◆ 分层实体制造(LOM)机床：产量约15台/年。 ⑥激光加工机床 ◆ 激光切割机床：产量约100台/年。国内在大功率快速轴流CO2激光器的研制上落后，因而国内激光切割机的激光器都依赖进口(或国内组装生产的激光器)。 其他激光加工设备，如激光雕刻机、激光小孔加工机等产量不大。 ⑦等离子弧切割机 产量约15～20台/年。 ⑧高压水射流切割机床 我国的产量不大，约20～30台/年。 ⑨电熔爆加工机床 主要用于冶金及建筑行业等轧辊加工，为国家高新技术产品，产量约10～15台/年。 (2)特种加工机床行业总的产量、产值 ①总产量31000～32000台/年。 (2)总产值(按人民币核算) 电火花加工机床总产值约：17亿/年。 其他特种加工机床产值约：3～4亿/年。 总产值约：20～21亿/年。 (3) 特种加工机床的出口情况 ①出口量 主要为电火花加工机床及少量的RP机床出口，包括二个独资企业在内出口量约1100～1200台/年。 ②出口金额 总出口额约3500万美元/年
