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成果瞄準(zhǔn)國(guó)外對(duì)刀具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)及裝備的封鎖，以及國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的空白，采用自主研制的整體立銑刀通用數(shù)學(xué)建模理論及磨削算法，基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，開(kāi)發(fā)出我國(guó)自己的整體立銑刀設(shè)計(jì)與制造軟件、數(shù)控系統(tǒng)、五軸數(shù)控精密刀具磨床以及國(guó)產(chǎn)化刀具，該項(xiàng)成果已經(jīng)獲得2項(xiàng)發(fā)明專利，2項(xiàng)軟件著作權(quán)，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出刀具設(shè)計(jì)與制造軟件，正在開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，后期開(kāi)發(fā)出五軸數(shù)控機(jī)密磨床裝備，項(xiàng)目整體已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)水平，有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

“數(shù)控刀具磨削機(jī)” 是三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控設(shè)備，主要用于加工硬質(zhì)合金微型鉆頭、銑刀。設(shè)備主要包括設(shè)備底座、十字滑臺(tái)部件、夾持工件的主軸箱、移動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、砂輪主軸部件、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、冷卻防護(hù)系統(tǒng)。被加工的工件是外圓磨削好的硬質(zhì)合金棒料，在工件一次裝夾情況下，采用磨削的加工方法完成刀具的容屑槽及后背的成形。適用于加工直徑Φ1mm到Φ6.5mm、左右旋向的刀具。

本發(fā)明公開(kāi)了一種梯度涂層刀具及其制備方法，該梯度涂層刀具基體材料為高速鋼，基體表面具有多層涂層，涂層為添加MoS2、BN和LaF3的硬質(zhì)合金層和Al2O3基陶瓷層交替的梯度疊層涂層。刀具涂層采用激光熔覆方法制備，制備步驟為：(1)前處理；(2)熔覆硬質(zhì)合金層；(3)熔覆Al2O3基陶瓷層；(4)交替熔覆硬質(zhì)合金層和Al2O3基陶瓷層；(5)后處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該刀具表面梯度涂層兼顧Al2O3基陶瓷和硬質(zhì)合金的特點(diǎn)，具有較高的硬度和良好的韌性；MoS2、BN和LaF3的加入使得該刀具在較大切削溫度范圍內(nèi)均具有良好的自潤(rùn)滑功效。該涂層刀具可應(yīng)用于干切削和難加工材料的切削加工。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：該項(xiàng)目以某企業(yè) CIMS 應(yīng)用工程為背景，針 對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具管理的需求開(kāi)發(fā)的一套系統(tǒng)，可與企業(yè) ERP 系統(tǒng)集成。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：系統(tǒng)采用 C/S 模式，運(yùn)行在 Windows 環(huán)境，安 裝操作方便。 技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：已經(jīng)在天津市某企業(yè)成功運(yùn)行四年，效果良好。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：可提高數(shù)控刀具利用率，降低企業(yè)資金占用，有天津大學(xué)科技成果選編 可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 應(yīng)用領(lǐng)域：離散制造業(yè)。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：服務(wù)器 一臺(tái)，Windows2000 Server，SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)。 合作方式及條件：轉(zhuǎn)讓實(shí)施。 

本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)螺紋旋風(fēng)成型刀具裝置，該刀具裝置安裝在直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置上，刀具與刀具軸一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)與機(jī)殼一起沿軸線做直線運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為螺旋線，可以在刀具旋轉(zhuǎn)軸線與工件軸線平行時(shí)切削內(nèi)螺紋；由于采用滾針軸承支撐刀具軸，機(jī)殼支撐筒可以做成較小直徑，使刀具能夠在較小的內(nèi)孔中切削。機(jī)殼支撐筒的外圓柱軸線與刀具軸的軸線偏置，使機(jī)殼支撐筒各角度的壁厚不一樣，切削處的壁厚較薄，而對(duì)面承受載荷處較厚，在有利于進(jìn)刀切削的情況下，提高承載效率。本發(fā)明的內(nèi)螺紋旋風(fēng)成型刀具裝置采用離合器聯(lián)接，能夠方便地實(shí)現(xiàn)與不同的驅(qū)動(dòng)單元耦合，提高了適應(yīng)性，擴(kuò)展了使用范圍。

在機(jī)械加工總工作量中，約三分之一為孔加工，而深孔加工過(guò)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(diǎn)。生產(chǎn)實(shí)際中深孔加工的效率往往很低，加工精度也難以保證。本項(xiàng)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(jì)與制造問(wèn)題以及相應(yīng)的切削技術(shù)。采用先進(jìn)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(rùn)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(zhǎng)一倍以上。 替代國(guó)外同類刀具，刀具壽命提高兩倍以上，刀具轉(zhuǎn)速可達(dá)3000rpm以上。 各種發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種材料的氣門(mén)導(dǎo)管孔、凸輪軸孔、細(xì)油孔，各種管孔的精加工。

采用離子輔助沉積電弧離子鍍?cè)O(shè)備復(fù)合強(qiáng)流脈沖電子束和離子束進(jìn)行刀具的預(yù)處理，得到表面硬質(zhì)膜和內(nèi)表面的強(qiáng)化層，從而顯著提高刀具在高速切削條件下的使用壽命。

2017年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 我國(guó)刀具消耗全球第一，但高效刀具長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，難以滿足加工成本進(jìn)一步降低和重大裝備研制國(guó)產(chǎn)化水平進(jìn)一步提高的要求，實(shí)現(xiàn)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化的需求已迫在眉睫。針對(duì)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，構(gòu)建了刀具形性協(xié)同設(shè)計(jì)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(kāi)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(kù)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(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在國(guó)內(nèi)已建立自主知識(shí)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(guò)中國(guó)商飛工藝認(rèn)定；還批量應(yīng)用于成飛多機(jī)型和航天一院型號(hào)產(chǎn)品研制，替代進(jìn)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(guó)內(nèi)首臺(tái)套，國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)的系列組合拉刀和輪槽銑刀，打破了國(guó)外壟斷，為我國(guó)三大汽輪機(jī)廠重點(diǎn)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(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋生產(chǎn)線。研究成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)刀具行業(yè)科技進(jìn)步作用顯著；對(duì)企業(yè)降本增效作用顯著，促進(jìn)了高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專利40項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)80項(xiàng)，軟件著作權(quán)9項(xiàng)，出版著作4部，SCI/EI收錄論文301篇，榮獲2017年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 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(chǎng)） 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀 燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀 燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐蝕性好、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為航空航天、石油化工、交通運(yùn)輸及生物醫(yī)學(xué)等高端裝備制造領(lǐng)域的關(guān)鍵工程材料之一。因其低熱導(dǎo)率、高化學(xué)活性、低彈性模量和加工硬化等問(wèn)題，使鈦合金成為最典型的難加工材料。我國(guó)鈦合金高速、高精度加工所用的高端刀具基本依賴進(jìn)口，研發(fā)新型鈦合金切削加工高端刀具已經(jīng)成為解決制約我國(guó)高端裝備制造業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵，是我國(guó)急需解決的卡脖子問(wèn)題之一。