超越想像的精密极限 — 芝浦机械 ULC/ULG 系列超精密非球面/自由曲面加工机床

作为超精密加工技术的领导者，松营企业隆重为您介绍日本芝浦机械（Shibaura Machine）引以为傲的 ULC/ULG 系列超精密非球面/自由曲面加工机床。该系列专为应对最严苛的光学元件制造挑战而生，从高端车载镜头、智能设备镜片到半导体光学模具，ULC/ULG 以其纳米级的加工精度，为您的产品提供无可比拟的卓越品质与竞争力。

ULC/ULG 系列特点与技术进展

芝浦机械的 ULC/ULG 系列超精密非球面加工机床之所以能够达到纳米级的加工精度，核心在于其集成式的工程设计，将多项尖端技术完美结合，协同运作以消除误差。

核心主轴技术：空气静压轴承/气浮轴承

芝浦机械 ULC/ULG 系列的核心在于其独家开发的 高精度空气静压轴承。这些非接触式轴承应用于研磨主轴和工件主轴，具备以下关键优势：

• 极致精度与可靠性：领先行业的超低旋转主轴跳动量/回转精度：工件主轴可达 5nm，研磨主轴则为 20nm (经单点非同步误差运动 SPAM 方法测量)。即使长时间运转，其高精度、高刚性和低发热特性，也能维持卓越的可靠性。

• 高效率与成本效益：这些轴承不仅寿命长，更通过多孔节流器/限制器将空气消耗量降至旧型号的 1/6，大幅节省能源，兼顾了环保与运营成本效益。

核心传动系统：实现纳米级平稳进给

芝浦机械 ULC/ULG 系列的传动与导轨技术，是其达成纳米级精度的关键。这些先进系统协同运作，确保了极致的加工质量与高效率：

• 直线电机驱动：ULC/ULG 系列采用直线电机轴取代传统机械轴，从根本上解决了反向间隙/背隙问题，这不仅实现了更快的加速度与更高的精度，也大幅提升了产能。

• V-V 滚柱导轨：这些超低摩擦的 V-V 有限滚柱导轨是芝浦机械先进技术的结晶。它们具备出色的刚性与稳定性，且不受流体温度变化的影响。由于无需液压单元，此设计也节省了空间与能源。

• 复合系统优势：当直线电机与高精度 V-V 滚柱导轨搭配时，能将圆弧插补中的象限过冲/过冲过顶和高阶谐波分量降低至 3nm 以下。这确保了加工表面极其平滑，并实现了 1nm 等级的平稳进给，对于高端光学应用至关重要。特别是 ULC-100F(S) 机型，其最小设定单位更高达 0.1nm，能有效消除加工表面的微小起伏，确保您获得极致平滑的镜面效果。

热稳定与一体化设计：打造极致稳定性

ULC/ULG 系列在工程设计上追求全面性，通过精密的整体化/一体化设计，确保长时间运转下的稳定性与精度。

• 先进热稳定系统：为确保加工精度，ULC/ULG 系列配备先进的热稳定系统，能主动管理温度波动，将热位移与热变形降至最低。

• 优化驱动策略：芝浦机械针对不同机型与轴向，定制化选择滚珠丝杠或直线电机，以实现最佳的成本效益。针对滚珠丝杠系统，他们还开发了特殊的联轴器，能有效抵消旋转应力与跳动，确保高质量加工。

超越想像的精准度：技术与匠人精神的双重淬炼

然而，最先进的机器设备并非精准度的唯一保证。为了将机器的效能发挥到极致，芝浦机械不仅专注于硬件开发，也重视加工软件的配合与匠人技术的结合，这正是“人与技术的完美融合”的深刻体现：

• 独家开发的程序编制工具： 由于市售的 CAM 软件无法计算到 0.1 nm 的单位，为了匹配 ULC-100F(S) 最小设定单位能设定至 0.1nm 的顶尖性能，芝浦机械自行开发了优化后的程序编制工具，确保设备性能的最大化。这项工具是工程师对精准度的不懈追求，让每一次加工都精确无比。

• 机上测量装置： 可选配在同一台机床上进行加工与测量，以避免工件重新装夹/安装时可能造成的微小误差，确保最终成品的精准度。这不仅缩短了工时，更体现了对细节的严谨把控，是工匠精神在技术上的体现。

• 熟练师傅的“刮研/铲花”与“研磨”技艺： 除了数字技术，熟练师傅的技艺同样不可或缺。通过“刮研作业”，师傅能以人工方式制作出机械难以达成的 1 微米以下平面度。接着再进行“研磨作业”，进一步提升平整度。每一件产品都因此成为独一无二的精品，这份对匠人精神的传承，正是芝浦机械品质的保证。

芝浦机械 ULC/ULG 系列体现了一种“深刻且整体性”的工程方法。每一项技术都精准地解决了特定的误差来源：机械摩擦、热膨胀、旋转的不准确、背隙/反向间隙，进一步发展卓越的制造工艺：软件、机上测量与支持着精密制造工匠精神。这些超精密加工机床制造的要素紧密地协同运作，使得芝浦机械非球面/自由曲面加工机床的整体精度，远远超越了单一组件精度的总和，这正是芝浦机械能够在超精密制造领域不断突破界限的关键。

2024 最新机型：三大导轨技术，实现卓越表面质量

芝浦机械为追求更极致加工精度，以最新研制的三项技术成果，可根据客户的需求做技术方案推荐，满足多样化的应用需求：

1. V-V 导轨滚柱高精度化： 通过工匠级的刮研与研磨工艺，这项核心技术能大幅改善加工表面的粗糙度（Sa 值）。

2. 直线度伺服补偿： 这项先进的软件与控制技术，能实时监测并修正导轨的微小偏差，将滚动导轨加工时的微小起伏大幅降低。

3. 液体静压/油静压导轨： 作为最新一代技术，液体静压导轨通过无摩擦的油膜，从根本上消除了滚动振动。这使得其在抑制微小起伏上表现最为出色，能进一步降低 µrad 值，特别适用于对表面质量要求极高的应用。

灵活的加工能力与应用

ULC/ULG 系列不仅能进行高精度的车削与研磨，更能通过多轴联动控制实现复杂的自由曲面、透镜阵列和反射镜模具加工。从塑料到硬质合金、甚至红外玻璃，都能在同一台设备上实现最高质量的加工。此外，它还能应用于车载光学元件，如 HUD 模具和 LED 大灯透镜。

ULC/ULG 机型构成与选配功能 (照片按顺序排列)

• 1. ULC-100F(S): 车削/旋削专用高精度机型，实现了 0.1nm 的控制精度，并标准配备专为 0.1nm 控制设计的自动水平调整式防振台，有效减少外部振动干扰。(图中外罩为选配规格，请洽我司业务人员咨询)

• 2. ULG-100D(HYS): 可同时进行车削与研磨加工，并可选配多种工具主轴，适用于多样化的精密加工需求。
  

• 3. ULG-100E(HYC): 复合研磨专用机型，搭载高转速工具轴，可针对硬质合金、陶瓷等硬脆材料进行高效率精密研磨。

• 4. ULG-100D(H3): 升级至三轴直线电机驱动，支持复杂的自由曲面加工。

• 5. ULG-100D(HYBS3): 具备 B 轴功能，特别适合处理高倾斜角的非球面加工。其 B 轴可支持 70° 以上的倾斜角加工。可搭配显微镜自动移动至 B 轴中心，方便工具对中/找正，并可以进行砂轮/砥石磨损量检测 (加工中以护罩收纳，避免污染)。

• 6. ULG-100D(5A): 五轴联动自由曲面加工机床，配备完整的全罩式恒温空调设备，能有效抑制机床与工件因热变形造成的影响，确保极致加工精度。

• 7. ULG-100G(S): 芝浦机械的最新机型，采用芝浦机械最新开发的液体静压/油静压导轨技术，搭配直线电机，提供更平滑的加工表面和出色的加工重现性/复现性。(需了解贵公司需求的适配性，请向松莹业务人员咨询)

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从单纯的车削到复杂的五轴自由曲面加工，ULC/ULG 系列提供了完整的解决方案，以满足您独特的生产需求。想了解哪一款机型最适合您的应用吗？或想知道如何通过其技术优势大幅提升您的产品质量？

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介绍视频

以下是ULC/ULG系列各种机型的详细介绍

ULC / ULG 系列机种特长与主要规格

机种	特长	主要规格
ULC-100D(S)	Y 轴标准配备（工具高度调整用）： 可进行 1μm 以下的调整，能快速、简单且准确地调整工具高度。 C 轴功能： 通过 X-Z-C 轴同步控制，可进行环形曲面（Toric surface）的加工。 降低外部干扰振动： 标准配备自动水平调整式隔振台；隔振台无法衰减的振动， 再由机械侧的线性马达控制进一步衰减。 低价格： Y 轴为标准配备，并以较低价格提供。	NC 控制轴：X-Y-Z-(C) 同时控制轴：X-Z-(C) 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴转速： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 注：C 轴为选配。标准机未配备 C 轴。
ULC-100F(S)	相较于切削机 ULC-100D(S)，增加以下特长： 实现 0.1nm 控制： 通过 0.1nm 控制，实现高精度形状与表面粗糙度。 C 轴功能： 通过 X-Z-C 轴同步控制，可进行环形曲面（Toric surface）的加工。 降低外部干扰振动： 标准配备配合 0.1nm 控制的自动水平调整式隔振台； 隔振台无法衰减的振动，再由机械侧的线性马达控制进一步衰减。	NC 控制轴：X-Y-Z-C 同时控制轴：X-Z-C 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴转速： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 注：图中的全罩式规格为特别选配。标准机不附全罩。
ULG-100D(HYS)	相较于切削机 ULC-100D(S)，增加以下特长： 可对旋转工件进行切削与研削： 在工具主轴前端固定车刀刀架， 即可同时对应切削与研削加工。 可选择多种工具主轴： 依加工目的，可安装不同工具主轴。	NC 控制轴：X-Y-Z-(C) 同时控制轴：X-Z-(C) 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴转速： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 工具轴转速： 玻璃研削用（ABC-40MP）： 1,000～10,000min-1 标准（ABC-32M）： 5,000～40,000min-1 飞刀加工用（ABC-32MP）： 5,000～40,000min-1 小径砂轮用（ABC-20M）： 10,000～80,000min-1 注：C 轴为选配。标准机未配备 C 轴。
ULG-100E(HYC)	小型、省空间： 相较于 ULG-100D(HYS)，安装面积减少 40%。 Y 轴标准配备： 可进行 1μm 以下的调整， 能快速、简单且准确地调整工具高度。 C 轴标准配备： 可加工环形曲面（轴非对称非球面）。	NC 控制轴：X-Y-Z-C 同时控制轴：X-Z-C 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴转速： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 工具轴转速： 5,000～40,000min-1 选配： 10,000～80,000min-1 注：本设备不支持切削。 通过采用研削专用设计，实现设备安装面积缩小。
ULG-100D(H3)	相较于 ULG-100D(HYS)，增加以下特长： 直线 3 轴线性马达驱动： 将 Y 轴（垂直轴）改为线性马达驱动后， 可利用 3 个直线轴进行自由曲面加工。	NC 控制轴：X-Y-Z-C 同时控制轴：X-Y-Z-C 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴速度： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 工具轴转速： 玻璃研削用（ABC-40MP）： 1,000～10,000min-1 标准（ABC-32M）： 5,000～40,000min-1 飞刀加工用（ABC-32MP）： 5,000～40,000min-1 小径砂轮用（ABC-20M）： 10,000～80,000min-1
ULG-100D(HYBS3)	相较于切削机 ULC-100D(S)，增加以下特长： 对应高倾斜角： 通过配备 B 轴，可对应 70° 以上的高倾斜角。 工具与 B 轴中心对准简单： 显微镜安装于 W 轴。 加工时可收纳于护罩内，因此不易受污染。 显微镜可自动移动至 B 轴中心， 只要将工具尖端对准十字线，即可完成对心。 工具磨耗测量： 一边通过显微镜观察，一边移动 X 轴或 W 轴， 即可测量砂轮磨耗量。	NC 控制轴：X-Y-Z-B-C-W 同时控制轴：X-Z-B-C 工件轴转速： Max. 1,500min-1 C 轴速度： Max. 36,000deg/min （=100min-1） B 轴速度： Max. 1,080deg/min （=3min-1） 工具轴转速： 10,000～80,000min-1
ULG-100D(5A)	相较于 4 轴自由曲面加工机与 B 轴机， 增加以下特长： 可对应多样化加工： 除其他机种可进行的加工外，亦可进行： 自由曲面的衍射光栅沟槽加工 （使用 B 轴的刨削加工） 透镜阵列加工 立式车削 护罩内空调设备： 控制整体护罩内部温度， 抑制机械与工件的热伸长， 并隔绝安装室温度变化的影响。	NC 控制轴：X-Y-Z-B-C-W 同时控制轴：X-Y-Z-B-C 工件轴： Max. 2,000min-1 C 轴速度： Max. 36,000deg/min （=100min-1） 立式工件轴： Max. 300min-1 B 轴速度： Max. 1,080deg/min （=3min-1） 工具轴转速： 10,000～80,000min-1 X、Y、Z 轴： V-V 滚轮导轨＋线性马达驱动。

总结：

ULC/ULG系列各种机种关系为：

以下為ULC, ULG系列的主要數值：

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