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項目成果/簡介:2017年國家科技進步二等獎我國刀具消耗全球第一，但高效刀具長期依賴進口，難以滿足加工成本進一步降低和重大裝備研制國產(chǎn)化水平進一步提高的要求，實現(xiàn)高效切削刀具國產(chǎn)化的需求已迫在眉睫。針對高效切削刀具國產(chǎn)化過程中面臨的挑戰(zhàn)，構(gòu)建了刀具形性協(xié)同設(shè)計技術(shù)體系；突破刀具材料-結(jié)構(gòu)-性能一體化協(xié)同制備關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明形性可控的微納復(fù)合金剛石涂層刀具制備新技術(shù)；提出復(fù)雜型線高速鋼刀具高效精密成形新方法；發(fā)明重載高效切削超硬刀具刃口成形新技術(shù)。開發(fā)出金剛石涂層刀具、復(fù)雜型線高速鋼刀具和超硬刀具等系列化產(chǎn)品與高效切削應(yīng)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在高端裝備制造業(yè)中規(guī)模化應(yīng)用。金剛石涂層技術(shù)填補了國內(nèi)空白，在國內(nèi)已建立自主知識產(chǎn)權(quán)的金剛石涂層刀具生產(chǎn)線，研制出系列化金剛石涂層刀具，通過中國商飛工藝認(rèn)定；還批量應(yīng)用于成飛多機型和航天一院型號產(chǎn)品研制，替代進口，保障了重大裝備研制技術(shù)安全。復(fù)雜型線高速鋼組合拉刀為國內(nèi)首臺套，國家重點新產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國際同類產(chǎn)品。開發(fā)的系列組合拉刀和輪槽銑刀，打破了國外壟斷，為我國三大汽輪機廠重點新產(chǎn)品研制提供刀具技術(shù)。相關(guān)成果還應(yīng)用于上飛波音737平尾梁緣條生產(chǎn)線、寶鋼管螺紋生產(chǎn)線和通用汽車發(fā)動機缸蓋生產(chǎn)線。研究成果對促進我國刀具行業(yè)科技進步作用顯著；對企業(yè)降本增效作用顯著，促進了高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。項目獲授權(quán)發(fā)明專利40項，標(biāo)準(zhǔn)80項，軟件著作權(quán)9項，出版著作4部，SCI/EI收錄論文301篇，榮獲2017年度國家科技進步二等獎。金剛石涂層刀具金剛石涂層刀具金剛石涂層刀具應(yīng)用（C919部裝現(xiàn)場）汽輪機轉(zhuǎn)子輪槽銑刀燃氣輪機轉(zhuǎn)子輪槽拉刀燃氣輪機轉(zhuǎn)子輪槽拉刀應(yīng)用現(xiàn)場汽輪機轉(zhuǎn)子輪槽銑刀應(yīng)用現(xiàn)場知識產(chǎn)權(quán)類型:發(fā)明專利技術(shù)先進程度:達到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:國家級計劃/專項類別:國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃、上海市科技創(chuàng)新行動重大項目

針對發(fā)動機噴油微小孔、微透鏡陣列模具、微小葉輪、微流道芯片、骨切削修復(fù)等難加工材料微小零件精密加工，開展了微細刀具設(shè)計、刃磨制備及切削技術(shù)等方面研究。實現(xiàn)超小直徑高長徑比微細鉆頭、變芯厚變槽寬硬質(zhì)合金微細鉆頭、橫刃修磨硬質(zhì)合金微細鉆頭、異型結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金微細銑刀、超小直徑超硬微細球頭銑刀等微細刀具的設(shè)計制造及應(yīng)用。突破超小直徑微細刀具的設(shè)計和刃磨關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)首次實現(xiàn)12微米直徑納米顆粒硬質(zhì)合金銑刀的精密刃磨；形成了直徑50微米微細銑刀與鉆頭的精密刃磨制造與批量生產(chǎn)能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微細銑鉆刀具的精密刃磨制造技術(shù)。 圖1：通過自研微細球頭銑刀實現(xiàn)直徑5mm微小葉輪精密加工

針對發(fā)動機噴油微小孔、微透鏡陣列模具、微小葉輪、微流道芯片、骨切削修復(fù)等難加工材料微小零件精密加工，開展了微細刀具設(shè)計、刃磨制備及切削技術(shù)等方面研究。實現(xiàn)超小直徑高長徑比微細鉆頭、變芯厚變槽寬硬質(zhì)合金微細鉆頭、橫刃修磨硬質(zhì)合金微細鉆頭、異型結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金微細銑刀、超小直徑超硬微細球頭銑刀等微細刀具的設(shè)計制造及應(yīng)用。突破超小直徑微細刀具的設(shè)計和刃磨關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)首次實現(xiàn)12微米直徑納米顆粒硬質(zhì)合金銑刀的精密刃磨；形成了直徑50微米微細銑刀與鉆頭的精密刃磨制造與批量生產(chǎn)能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微細銑鉆刀具的精密刃磨制造技術(shù)。

產(chǎn)品詳細介紹：快速刀具伺服系統(tǒng)應(yīng)用在超精密金剛石車床中。通過壓電陶瓷致動器驅(qū)動一維納米級精密定位工作臺MPT-1JNL001使得金剛石刀具產(chǎn)生高頻響、小范圍、大剛度的快速精密進刀運動，并配合高精度的主軸回轉(zhuǎn)和徑向進給運動，來完成復(fù)雜面形光學(xué)零件的高效優(yōu)質(zhì)加工。并可根據(jù)不同的需要選擇不同行程的工作臺。　　相對于慢刀伺服系統(tǒng)其主要優(yōu)勢在于動態(tài)響應(yīng)能力可達上千赫茲，能夠大大的提高加工效率。

成果與項目的背景及主要用途：刀具預(yù)調(diào)測量儀（簡稱對刀儀）是數(shù)控加工 設(shè)備必備的配套儀器，廣泛用于各種類型刀具的預(yù)調(diào)和測量。天津大學(xué)精儀學(xué)院 在國內(nèi)首先研制成功第一臺基于視覺檢測技術(shù)的，智能化刀具預(yù)調(diào)測量儀，結(jié)束 了國內(nèi)傳統(tǒng)的投影屏目測瞄準(zhǔn)的光學(xué)法對刀儀的歷史，該刀具預(yù)調(diào)測量儀曾于 2004 年和 2005 年兩次參加國際機床工具展覽會，并已成為產(chǎn)品銷售。 計算機視覺型刀具預(yù)調(diào)測量儀使用 CCD 攝像機采集被測刀具圖像，通過圖 像處理技術(shù)實現(xiàn)影像的數(shù)字對焦、自動瞄準(zhǔn)測量。測量的自動化不僅消除了操作 者的人為誤差，而且簡化了主機結(jié)構(gòu)，提高了操作的靈活性，實現(xiàn)了數(shù)字微米級 的測量精度。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：計算機視覺型刀具預(yù)調(diào)測量儀使用 CCD 攝像機 采集被測刀具圖像，通過圖像處理技術(shù)實現(xiàn)影像的數(shù)字對焦、自動瞄準(zhǔn)測量。測 量的自動化不僅消除了操作者的人為誤差，而且簡化了主機結(jié)構(gòu)，提高了操作的 靈活性，實現(xiàn)了數(shù)字微米級的測量精度。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：智能化刀具預(yù)調(diào)測量儀，結(jié)束了國內(nèi)傳統(tǒng)的投 影屏目測瞄準(zhǔn)的光學(xué)法對刀儀的歷史，技術(shù)指標(biāo)達國際先進水平。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：應(yīng)用于數(shù)控加工領(lǐng)域。 12 螺旋銑孔技術(shù) 13 微納加工技術(shù)

?  成果簡介：在機械加工總工作量中，約三分之一為孔加工，而深孔加工過程由于排屑困難、切削溫度高、軸線定向性差是孔加工工藝中的難點。生產(chǎn)實際中深孔加工的效率往往很低，加工精度也難以保證。本項目主要解決在中、大批量生產(chǎn)條件下，深孔加工刀具的設(shè)計與制造問題以及相應(yīng)的切削技術(shù)。采用先進的刀具材料、合理的切削幾何結(jié)構(gòu)、有效的排屑及冷卻潤滑方式，可大大提高孔加工刀具的耐用度和加工精度，生產(chǎn)效率增長一倍以上。替代國外同類刀具，刀具壽命提高兩倍以上，刀具轉(zhuǎn)速可達3000rpm以上。各種發(fā)動機中

主要研究內(nèi)容 這類產(chǎn)品具有硬度高、耐磨損、使用壽命長，刃口鋒利不變形，在使用過程中不需要經(jīng)常修刀或磨刃，被加工的產(chǎn)品質(zhì)量精度高等特點，是將取代高速鋼刀具同類產(chǎn)品的必然發(fā)展趨勢。以超長度薄條形硬質(zhì)合金刀具的焊接為例，是將1000㎜ 長度以內(nèi)，1㎜ 厚度，10㎜ 寬度的硬質(zhì)合金刀條，焊接在1000㎜ 長度，4㎜ 厚度，30㎜ 寬度的帶狀鋼質(zhì)刀板一側(cè)，形成單側(cè)硬質(zhì)合金刃口的木工刨刀產(chǎn)品。 技術(shù)特點及適用范圍 該技術(shù)采用高頻全自動釬焊工藝，涉及到刀體、

本發(fā)明屬于機械切削刀具制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種TiSiTaN涂層刀具及其制備方法。該刀具基體材料為硬質(zhì)合金或高速鋼，采用多弧離子鍍+中頻磁控濺射的方法制備，其結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)，刀具表面為TiSiTaN涂層，TiSiTaN層與基體之間有TiSiN、TiN和Ti過渡層。該刀具表面的TiSiTaN涂層有著非常高的硬度和強度，Ta元素可以改善涂層的韌性，同時可以顯著提高涂層的抗氧化性能和熱穩(wěn)定性能。切削過程中TiSiTaN涂層能夠有效地提高刀具抗氧化和抗磨損能力，從而提高刀具壽命。該涂層刀具可廣泛應(yīng)用于干切削和難加工材料的切削加工。

成果簡介：在機械加工總工作量中，約三分之一為孔加工，而深孔加工過程由于排屑困難、切削溫度高、軸線定向性差是孔加工工藝中的難點。生產(chǎn)實際中深孔加工的效率往往很低，加工精度也難以保證。本項目主要解決在中、大批量生產(chǎn)條件下，深孔加工刀具的設(shè)計與制造問題以及相應(yīng)的切削技術(shù)。采用先進的刀具材料、合理的切削幾何結(jié)構(gòu)、有效的排屑及冷卻潤滑方式，可大大提高孔加工刀具的耐用度和加工精度，生產(chǎn)效率增長一倍以上。替代國外同類刀具，刀具壽命提高兩倍以上，刀具轉(zhuǎn)速可達3000rpm以上。各種發(fā)動機中的各種材料的氣門導(dǎo)管孔、

一種微織構(gòu)封裝測溫刀具，屬于機械加工和微傳感器領(lǐng)域，解 決現(xiàn)有測溫刀具傳感器易發(fā)生磨損、脫落失效、降低刀具切削性能的 問題。本發(fā)明包括硬質(zhì)合金刀片和接線壓頭，硬質(zhì)合金刀片前刀面刀 尖區(qū)域分布有相互平行的 5～8 條微型溝槽，各微型溝槽內(nèi)沉積有底層 絕緣薄膜和傳感器薄膜，并由上層絕緣薄膜封閉；各微型溝槽兩端分 別連接正極引腳和負極引腳，接線壓頭上正極、負極引線的數(shù)量、位 置分別與正極、負極引腳對應(yīng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制作封裝工藝易控 制、具有較高的精度和較快的測溫響應(yīng)，對測溫薄膜傳感器進行有效 保護的同