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成果瞄準國外對刀具設計與制造技術及裝備的封鎖，以及國內(nèi)該領域的空白，采用自主研制的整體立銑刀通用數(shù)學建模理論及磨削算法，基于自主知識產(chǎn)權(quán)，開發(fā)出我國自己的整體立銑刀設計與制造軟件、數(shù)控系統(tǒng)、五軸數(shù)控精密刀具磨床以及國產(chǎn)化刀具，該項成果已經(jīng)獲得2項發(fā)明專利，2項軟件著作權(quán)，目前已經(jīng)開發(fā)出刀具設計與制造軟件，正在開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，后期開發(fā)出五軸數(shù)控機密磨床裝備，項目整體已經(jīng)達到國內(nèi)領先、國際先進水平，有望實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

“數(shù)控刀具磨削機” 是三軸聯(lián)動的數(shù)控設備，主要用于加工硬質(zhì)合金微型鉆頭、銑刀。設備主要包括設備底座、十字滑臺部件、夾持工件的主軸箱、移動回轉(zhuǎn)工作臺、砂輪主軸部件、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、冷卻防護系統(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，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)均具有良好的自潤滑功效。該涂層刀具可應用于干切削和難加工材料的切削加工。

成果與項目的背景及主要用途：該項目以某企業(yè) CIMS 應用工程為背景，針 對數(shù)控機床刀具管理的需求開發(fā)的一套系統(tǒng)，可與企業(yè) ERP 系統(tǒng)集成。 技術原理與工藝流程簡介：系統(tǒng)采用 C/S 模式，運行在 Windows 環(huán)境，安 裝操作方便。 技術水平及專利與獲獎情況：已經(jīng)在天津市某企業(yè)成功運行四年，效果良好。 應用前景分析及效益預測：可提高數(shù)控刀具利用率，降低企業(yè)資金占用，有天津大學科技成果選編 可觀的經(jīng)濟效益。 應用領域：離散制造業(yè)。 技術轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：服務器 一臺，Windows2000 Server，SQL Server 數(shù)據(jù)庫。 合作方式及條件：轉(zhuǎn)讓實施。 

本發(fā)明公開了一種內(nèi)螺紋旋風成型刀具裝置，該刀具裝置安裝在直線運動的驅(qū)動裝置上，刀具與刀具軸一起做旋轉(zhuǎn)運動，同時與機殼一起沿軸線做直線運動，這兩個運動合成為螺旋線，可以在刀具旋轉(zhuǎn)軸線與工件軸線平行時切削內(nèi)螺紋；由于采用滾針軸承支撐刀具軸，機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。機殼支撐筒的外圓柱軸線與刀具軸的軸線偏置，使機殼支撐筒各角度的壁厚不一樣，切削處的壁厚較薄，而對面承受載荷處較厚，在有利于進刀切削的情況下，提高承載效率。本發(fā)明的內(nèi)螺紋旋風成型刀具裝置采用離合器聯(lián)接，能夠方便地實現(xiàn)與不同的驅(qū)動單元耦合，提高了適應性，擴展了使用范圍。

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，深孔加工刀具的設計與制造問題以及相應的切削技術。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管孔、凸輪軸孔、細油孔，各種管孔的精加工。

采用離子輔助沉積電弧離子鍍設備復合強流脈沖電子束和離子束進行刀具的預處理，得到表面硬質(zhì)膜和內(nèi)表面的強化層，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)同設計技術體系；突破刀具材料-結(jié)構(gòu)-性能一體化協(xié)同制備關鍵技術，發(fā)明形性可控的微納復合金剛石涂層刀具制備新技術；提出復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。開發(fā)出金剛石涂層刀具、復雜型線高速鋼刀具和超硬刀具等系列化產(chǎn)品與高效切削應用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在高端裝備制造業(yè)中規(guī)模化應用。 金剛石涂層技術填補了國內(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定；還批量應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安全。復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。相關成果還應用于上飛波音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，標準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)子輪槽拉刀應用現(xiàn)場 汽輪機轉(zhuǎn)子輪槽銑刀應用現(xiàn)場

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