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項(xiàng)目階段:在研

高精密微小幾何特征零件在航空航天、國防、醫(yī)療等領(lǐng)域的產(chǎn)值已超過千億美元。目前，我國主要用傳統(tǒng)設(shè)備對這些零件進(jìn)行微細(xì)銑削，存在著精度低、耗能高、占地空間大等突出問題。另外，超精密微細(xì)銑削設(shè)備依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴，且高端超精密微細(xì)銑削設(shè)備還對我國禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了我國高精密微小幾何特征零件的精密加工與相關(guān)應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展。通過本項(xiàng)目高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，解決了以上突出問題，取得了高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)與裝備的重大突破，打破了國外技術(shù)封鎖。創(chuàng)新研究成果如下： 1.發(fā)明了系列超精密微細(xì)銑削機(jī)床，提出了小型超精密微細(xì)銑削機(jī)床創(chuàng)成式精準(zhǔn)設(shè)計(jì)方法，解決了超精密微細(xì)銑削機(jī)床的創(chuàng)新研發(fā)問題。與國內(nèi)目前用于微細(xì)銑削的主要加工機(jī)床相比，精度提高了一個(gè)數(shù)量級、節(jié)約了70%的能源和75%以上的占地空間。 2.發(fā)明了系列微細(xì)球頭銑刀，切削部旋轉(zhuǎn)包絡(luò)球面直徑為50μm～1000μm，前刀面與后刀面均為直紋面，從原理上保證了切削刃輪廓制備誤差≤±2μm。提出了微細(xì)銑刀的直紋面組合設(shè)計(jì)方法，研發(fā)出了其制造關(guān)鍵技術(shù)，解決了超硬微細(xì)銑刀的創(chuàng)新研發(fā)問題。 3.發(fā)明了微細(xì)銑削用工件姿態(tài)微調(diào)整裝置，工件上表面調(diào)整精度達(dá)1.7μm，減少了超精密微細(xì)銑削時(shí)40%的工件調(diào)整時(shí)間。提出了微細(xì)銑削工件姿態(tài)微調(diào)整夾具設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，解決了工件姿態(tài)微調(diào)整夾具裝置的剛度與阻尼優(yōu)化匹配的問題。 4.提出了微細(xì)銑削的微觀關(guān)系模型與微細(xì)銑削臨界工藝參數(shù)分析優(yōu)化方法，解決了塑性材料微細(xì)銑削尺度效應(yīng)所對應(yīng)臨界條件的判定、硬脆性材料塑性切削判定準(zhǔn)則不統(tǒng)一的問題，為超精密微細(xì)銑削裝備研發(fā)與應(yīng)用提供了關(guān)鍵支撐理論與技術(shù)。 本項(xiàng)目研究成果通過了山東省教育廳組織的鑒定，鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該研究整體技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，所研發(fā)的微細(xì)球頭銑刀達(dá)到國際領(lǐng)先水平。 取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國家發(fā)明專利23項(xiàng)，實(shí)用新型專利5項(xiàng)，發(fā)表論文67篇，其中被SCI/EI收錄47篇。所自主研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，市場需求度高，不但能夠替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且具有國際市場競爭的優(yōu)勢，社會(huì)效益顯著。 本項(xiàng)目成果附加值高，已在多家企業(yè)推廣應(yīng)用，近3年，新增產(chǎn)值149590.2萬元，新增利潤21520.6萬元，經(jīng)濟(jì)效益重大。

?  成果簡介：具有車、銑、車銑、鉆、鏜、絞、螺紋等多種加工功能，適合加工各種材料如鋼件、鋁及銅質(zhì)零部件和各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)件。帶有自主開發(fā)的國際市場上最高轉(zhuǎn)速、最小刀具適配器的自動(dòng)換刀電主軸，可配備32把刀具的國際上最小的刀庫；可實(shí)現(xiàn)精密微小型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件一次裝夾完成全部或大部分工序的完整性加工。機(jī)床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；車削主軸轉(zhuǎn)速：0-8000rpm，銑削主軸轉(zhuǎn)速：0-60000rpm，加工精度IT6級；車銑最低粗糙度Ra為0.3mm；重復(fù)定位精度

本軟件為系列化葉輪專用CAM軟件，可完成整體離心葉輪和軸流葉輪的四坐標(biāo)以及五坐標(biāo)數(shù)控加工編程工作，葉輪幾何形狀可以是直紋面葉輪或自由曲面葉輪；也可以完成葉片的三坐標(biāo)數(shù)控加工編程。用戶只需輸入葉輪數(shù)據(jù)和加工工藝參數(shù)，軟件即可自動(dòng)生成特定機(jī)床的數(shù)控加工代碼。    主要功能： 1）曲面造型功能：根據(jù)葉輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成葉片以及葉輪的幾何形狀，并顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，可通過鼠標(biāo)進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放操作。 2）刀具軌跡的生成：在葉輪粗加工中，主要針對立銑刀，采用高效的刀位軌跡排布算法，縮短刀具走刀長度，提高加工效率；精加工階段，針對常用的球頭刀或者切削刃為二次回轉(zhuǎn)曲面的非標(biāo)準(zhǔn)刀具，規(guī)劃出刀具加工軌跡，非標(biāo)準(zhǔn)刀具尺寸可根據(jù)葉輪數(shù)據(jù)由軟件給出。粗加工和精加工的刀具軌跡以圖形方式輸出。 3）刀具干涉檢查與修正：對生成的每一個(gè)加工刀位，自動(dòng)進(jìn)行干涉檢查，并自動(dòng)修正干涉刀位。對于最終無法修正的刀位，給出刀具與葉片的干涉量，并通過計(jì)算機(jī)屏幕顯示干涉刀位位置，供設(shè)計(jì)人員重新選擇合適的刀具。 4）后置處理：可根據(jù)用戶不同的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)，調(diào)用相應(yīng)的后置處理程序，生成符合用戶機(jī)床要求的數(shù)控加工代碼。    技術(shù)特點(diǎn)： 1）本系列軟件既能完成離心葉輪的整體加工編程，又能完成軸流葉輪的加工編程；兩種葉輪的葉片可為直紋面也可為自由曲面。 2）粗加工采用高效的刀具軌跡，無走刀浪費(fèi)。 3）對于自由曲面葉輪，精加工可采用二次回轉(zhuǎn)面刀具，加工效率可大幅度提高； 4）對于直紋面葉輪，采用側(cè)銑法加工，對每一步刀位都采用獨(dú)特的算法進(jìn)行了優(yōu)化，使得加工過切量為最小，提高了加工精度。 5）對于干涉到位，給出了干涉量和干涉位置，便于設(shè)計(jì)人員選擇刀具或修改葉輪的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 6）對葉片前緣和尾緣進(jìn)行了修圓，提高了加工質(zhì)量。    應(yīng)用范圍： 1）鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)內(nèi)的離心葉輪； 2）飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、軍事裝備推進(jìn)器中使用的葉輪； 3）微型葉輪式人工心臟中的葉輪。

?  成果簡介：精密內(nèi)孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內(nèi)孔加工，砂輪的損耗十分嚴(yán)重，而內(nèi)孔加工精度和表面質(zhì)量對砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術(shù)，本項(xiàng)目可針對不同材料的內(nèi)孔磨削要求，提供高效的砂輪設(shè)計(jì)與制造及其應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于強(qiáng)化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內(nèi)孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。?  項(xiàng)目來源：自行開發(fā)?&

本發(fā)明公開了一種內(nèi)腔鉆孔多刀具加工裝置。包括裝在箱體內(nèi)的刀具機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)以及支撐連接在箱體外壁與工件之間的支撐機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接刀具機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)連接刀具機(jī)構(gòu)控制其徑向移動(dòng)，刀具機(jī)構(gòu)包括沿圓周均布的多組刀具組件，每組刀具組件徑向安裝并朝向工件內(nèi)壁。本發(fā)明可在零件內(nèi)腔中同時(shí)加工多個(gè)周向的盲孔或通孔，加工不需要額外的夾具，裝夾十分方便，并且能自動(dòng)快速定心，大大的提高了加工效率。

本發(fā)明公開了一種基于聲壓力的自動(dòng)化微加工裝置。包括功率放大器、高速攝像機(jī)、圖像采集卡、工控機(jī)和加工模塊，加工模塊包括驅(qū)動(dòng)座、換能器、擱物臺(tái)和用于與換能器配合實(shí)現(xiàn)加工的微刀，微刀通過微鑷放置于擱物臺(tái)上，驅(qū)動(dòng)座中心盲孔的內(nèi)邊緣沿圓周一圈間隔均布裝有換能器，換能器均向驅(qū)動(dòng)座中心傾斜安裝，驅(qū)動(dòng)座中心放置有用于放置加工工件的擱物臺(tái)；微刀依次載入每一個(gè)離散點(diǎn)的位置運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)在水平方向及縱向進(jìn)給方向的運(yùn)動(dòng)，完成加工。本發(fā)明的裝置具有加工精度高、結(jié)構(gòu)簡單、易操作、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化個(gè)性微加工等優(yōu)勢。