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高精密微細(xì)銑削加工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用

高精密微小幾何特征零件在航空航天、國(guó)防、醫(yī)療等領(lǐng)域的產(chǎn)值已超過(guò)千億美元。目前，我國(guó)主要用傳統(tǒng)設(shè)備對(duì)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(wèn)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(duì)我國(guó)禁運(yùn)，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)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(guò)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(wèn)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(guó)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(wèn)題。與國(guó)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(jí)、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(wèn)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(wèn)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(duì)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(wèn)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(guò)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(guó)際先進(jìn)水平，所研發(fā)的微細(xì)球頭銑刀達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)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(chǎng)需求度高，不但能夠替代進(jìn)口產(chǎn)品，而且具有國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，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(wàn)元，新增利潤(rùn)21520.6萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益重大。

山東理工大學(xué) 2021-04-22

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