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       一、项目背景

       大型高硬特种曲面精密磨削技术是石油化工、煤化工、光伏发电、钢铁冶炼等工程中耐高温、耐高压、耐磨损高硬密封流体控制装置关键零部件的核心制造技术，也是航空航天、天文观测、激光核聚变等工程中大型光学反射镜等核心零部件加工制造的关键技术。

       在石油化工、煤化工等工程中由于高温、高压、磨损等恶劣的工况条件，系统中介质流动输送的控制装置必须承受500ºC高温、30MPa压力、固液和固气两相混合流体的强力冲刷，耐高温、耐高压、耐磨损、防泄露成为控制装置的必须要求。目前，控制装置中的大型高硬球面的球面直径已经达到Sφ1000mm，表面硬度已超过HRC70，球度误差≤0.02mm，这种高硬度、高精度、大面积的精密加工技术成为行业中的核心技术。

       SiC、熔石英等高硬材料由于其特殊的物理性能，成为航空航天、天文观测、激光核聚变等工程中光学反射镜的优选材料，目前国外单镜面口径已超过8mm，面形精度（峰谷PV值）已达到亚微米级，表面粗糙度（均方根值RMS）已达到纳米级，这种材料的硬脆性、镜面形状精度和表面粗糙度的高要求，已成为该领域内国内外科技人员研究的重要课题。

       这些技术和装备长期受制于人，价格高昂，影响了我国相关企业的经济发展，该项目的研究开发和应用对提高我国相关企业的自主创新能力、推动企业的技术进步具有重要意义。

       二、主要技术创新内容

       针对上述技术难题，经过近十年的不断努力，取得了如下重要的关键技术突破：

       1、 发明了一种大型高硬球面垂直仰式精密磨削新方法和基于图像识别的球度判别新方法。

       大型高硬球面垂直仰式精密磨削新方法的突出特点是：克服了大型球体和磨具重力、主轴轴承和直线导轨轴承磨损等因素对磨削精度的影响，使磨削精度的保持性得到很大提高，磨削过程的动态性能非常稳定。

       基于图像识别的球度判别新方法是一种具有完全自主知识产权的新方法，突破了常规的球度检测手段，充分利用展成法球面磨削原理的特殊性和图像数字识别的先进性，实现了大型高硬球面垂直仰式精密磨削的在位判别，从而实现了大型高硬球面智能化的精密磨削。

       在此基础上还突破了三项关键技术：

       l 球度误差自动补偿技术；

       l 立卧双砂轮精密磨削技术；

       l 定压力磨削控制与同轴进给驱动技术。

       2、 发明了一种大型高硬内球面展成精密磨削新方法和球径在位自动检测新方法

       所发明的大型高硬内球面精密磨削新方法的创新点在于砂轮磨削主轴中心线与球面磨削点法线重合，无须轨迹控制即可完成内球面的精密磨削，磨削完毕后自动进行检测，在磨削过程中自动补偿砂轮损耗，整个过程实现了智能化、自动化。

       最大磨削内球面直径1000mm，可以磨削内球面表面硬度≥HRC70以上，磨削精度≤0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.2μm，实现内球面直径在位自动检测和砂轮磨损的自动补偿。

       3、发明了一种大型非球面精密磨削新方法与在位实时检测新方法

       该创新方法的特点是：砂轮磨削主轴旋转中心线与非球面母线磨削点法线重合，根据旋转非球面母线的数学模型，无需五轴联动，只需2个直线进给运动和一个摆动进给运动就可以实现非球面磨削，大大简化了运动轨迹控制模型、简化了机床结构。

       该创新方法的另一个特点是：发明了一种磨削电主轴与在位实时精密检测集成的新型磨削电主轴技术，实现了在磨削过程中的实时检测，提高了磨削精度、提高了磨削效率。

       该创新方法的第三个特点是：实现了多功能的智能磨削，可以磨削光学反射镜SiC材料非球面、高硬密封球阀WC表面内球面、高硬密封轨道球阀WC表面球面环等多种特殊曲面。

       最大磨削非球面直径1000mm，可以磨削球体表面硬度HRC70以上，检测精度分辨率小于0.001mm，表面粗糙度Ra小于0.2um，具有实时自动检测功能。

       三、知识产权和获奖情况：

       上述成果经专家鉴定整体技术达到了国际先进水平，其中大型高硬球面垂直仰式精密磨削新方法在国际上具有独创性，经查新咨询达到国际领先水平。为此该项目取得了多项重要的技术成果：

       l 上海市技术发明一等奖

       l 中国发明专利奖2项

       l 申请发明专利和软件版权29项，国际PCT 1项，获授发明专利15项，软件著作权2项。

       四、推广应用情况：

       研究开发的大型高硬特种曲面智能精密磨削技术及系列高端装备从2006年起在北京、上海、辽宁、江苏、浙江等省市10余家企业广泛推广应用，目前日本、台湾等地区以及国内多家企业来校洽谈拟应用这些先进的技术成果，该项目具有良好的推广应用前景。

       五、经济效益和社会效益情况：

       初步对4家企业的统计，2012-2014年产生直接经济效益15.288亿元,新增利税3.9191亿元。

       由于优良的性价比，本项成果在国内市场上已逐步形成了与国际同类先进产品相竞争的优势，这些先进技术成果的推广应用解决了长期依赖进口的技术瓶颈，推动了企业的技术进步， 因此，本项目具有良好的经济效益和广泛的社会效益。