钛合金由于具有比强度高、质量轻、耐蚀性好、高温性能好等优点，已经成为航空航天、石油化工、交通运输及生物医学等高端装备制造领域的关键工程材料之一。因其低热导率、高化学活性、低弹性模量和加工硬化等问题，使钛合金成为最典型的难加工材料。我国钛合金高速、高精度加工所用的高端刀具基本依赖进口，研发新型钛合金切削加工高端刀具已经成为解决制约我国高端装备制造业快速发展的关键，是我国急需解决的卡脖子问题之一。

项目成果/简介:2017年国家科技进步二等奖我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料-结构-性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。金刚石涂层技术填补了国内空白，在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。项目获授权发明专利40项，标准80项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，荣获2017年度国家科技进步二等奖。金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具应用（C919部装现场）汽轮机转子轮槽铣刀燃气轮机转子轮槽拉刀燃气轮机转子轮槽拉刀应用现场汽轮机转子轮槽铣刀应用现场知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目

针对发动机喷油微小孔、微透镜阵列模具、微小叶轮、微流道芯片、骨切削修复等难加工材料微小零件精密加工，开展了微细刀具设计、刃磨制备及切削技术等方面研究。实现超小直径高长径比微细钻头、变芯厚变槽宽硬质合金微细钻头、横刃修磨硬质合金微细钻头、异型结构硬质合金微细铣刀、超小直径超硬微细球头铣刀等微细刀具的设计制造及应用。突破超小直径微细刀具的设计和刃磨关键技术，国内首次实现12微米直径纳米颗粒硬质合金铣刀的精密刃磨；形成了直径50微米微细铣刀与钻头的精密刃磨制造与批量生产能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微细铣钻刀具的精密刃磨制造技术。 图1：通过自研微细球头铣刀实现直径5mm微小叶轮精密加工

针对发动机喷油微小孔、微透镜阵列模具、微小叶轮、微流道芯片、骨切削修复等难加工材料微小零件精密加工，开展了微细刀具设计、刃磨制备及切削技术等方面研究。实现超小直径高长径比微细钻头、变芯厚变槽宽硬质合金微细钻头、横刃修磨硬质合金微细钻头、异型结构硬质合金微细铣刀、超小直径超硬微细球头铣刀等微细刀具的设计制造及应用。突破超小直径微细刀具的设计和刃磨关键技术，国内首次实现12微米直径纳米颗粒硬质合金铣刀的精密刃磨；形成了直径50微米微细铣刀与钻头的精密刃磨制造与批量生产能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微细铣钻刀具的精密刃磨制造技术。

产品详细介绍：快速刀具伺服系统应用在超精密金刚石车床中。通过压电陶瓷致动器驱动一维纳米级精密定位工作台MPT-1JNL001使得金刚石刀具产生高频响、小范围、大刚度的快速精密进刀运动，并配合高精度的主轴回转和径向进给运动，来完成复杂面形光学零件的高效优质加工。并可根据不同的需要选择不同行程的工作台。　　相对于慢刀伺服系统其主要优势在于动态响应能力可达上千赫兹，能够大大的提高加工效率。

研发阶段/n数控铣刀内容简介：　　球头立铣刀是加工复杂曲面的主要刀具，在模具、汽车、航空航天等领域有着广泛的应用，由于其端刃结构复杂，在没有五轴五联动数控工具磨床的单位，其使用只能是一次性的，浪费极大。本项目为降低所需的联动轴数，实现其在三轴联动数控机床上重新修磨，建立了一种基于三轴CNC磨削球头立铣刀端刃的数学模型,其端刃仍具备有利于提高刀具切削性能的"S"型端刃；端刃上的任一点均具有相同的法向前角和等法向后角，符合国标规定。　　本项目设计并制造了在三轴联动数控机床上进行端刃重磨的辅助装置；实验证

MX220桌面五轴联动数控机床   MX220桌面五轴联动数控机床是一款桌面式微型五轴联动数控机床，适用于小型精密五轴零件及各种各样的复杂零件加工；具有体积小、重量轻、搬运方便、操作灵活等优点；使用220伏电压，配置工业级五轴联动控制系统面板，带5轴三档电子手脉；机床具有X、Y、Z三个直线轴和两个旋转轴（B轴+C轴）五个坐标轴，X、Y、Z直线轴采用直线导轨，BC两个旋转轴采用谐波减速机，保证高精度和高稳定性；具有一次装夹、任意曲面加工、复合工艺加工等优势、操作便利；具有性价比高、性能稳定、故障率低、维护成本低等优点； 主要用途 MX220桌面五轴联动数控机床主要用于数控教学与培训，该机床主要加工铝合金、铜、塑料及铁、模具钢轻加工，主要用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等。   产品特性： 工业级五轴联动控制系统面板；带5轴三档电子手脉； 高精度带预紧滚珠丝杆及螺母，具有运动灵活性、热变形量小； XYZ轴采用直线导轨，BC旋转轴采用高精度诣波减速机； 采用铸件床身，机床稳定性好，刚性好，精度稳定； 使用220电压、全封闭钣金结构； 展现当代先进制造业的高速高效高精尖加工的理念； 应用于职业院校、高校创客创新实验室等，进行五轴联动数控编程教学和实操培训等； 执行国际标准G代码和多种CAM软件（MasterCAM、UG、Fusion360等）； 便于课程开发，满足老师教学，强化学生技能； 工作环境干净整洁，无油污，异味；改善环境，低碳环保； 价格实惠，教学成本低，解决了大型工业级多轴数控机床的价格昂贵，增加学生实践上手的机会； 序号 项目内容 技术参数 1 床身及回转台 结构：铸铁立式结构，XYZ轴直线导轨，主轴立柱带动刀具移动 回转轴：BC轴摇篮式转台，高精度诣波减速机 2 全封闭防护罩，抬起式单门（气动门） 3 工件冷却装置 冷却装置为内置风冷，使用0.6帕气压，M指令控制 4 线性轴精度 定位精度：0.02mm 重复定位精度：0.015mm 5 旋转轴精度 定位精度：16" 重复定位精度：12" 6 轴移动行程 X/Y/Z行程：220×120×200mm 7 B轴行程：+30～-120° 8 C轴行程：+/- N×360° 9 最大加工范围：Φ100×180mm 10 机床主轴 主轴锥柄：MT3 11 主轴最大功率：550w 12 主轴最高转速：3500rpm 13 最大夹持刀具直径：Φ16mm 14 工作台参数 工作台尺寸: 100/460×130mm 15 工作台承重：15kg 16 T型槽：12 mm/3 17 线性轴移动速度 X/Y/Z轴：2000mm/min 18 回转轴移动速度 B/C轴：≥50r/min 19 数控系统 YORNEW M5工业级五轴联动控制系统面板 20 电子手脉 5轴三档电子手脉 21 使用电压 AC220V/50H 22 外形尺寸 930×750×920mm 23 净重/毛重 180kg/220kg  

成果与项目的背景及主要用途：刀具预调测量仪（简称对刀仪）是数控加工 设备必备的配套仪器，广泛用于各种类型刀具的预调和测量。天津大学精仪学院 在国内首先研制成功第一台基于视觉检测技术的，智能化刀具预调测量仪，结束 了国内传统的投影屏目测瞄准的光学法对刀仪的历史，该刀具预调测量仪曾于 2004 年和 2005 年两次参加国际机床工具展览会，并已成为产品销售。 计算机视觉型刀具预调测量仪使用 CCD 摄像机采集被测刀具图像，通过图 像处理技术实现影像的数字对焦、自动瞄准测量。测量的自动化不仅消除了操作 者的人为误差，而且简化了主机结构，提高了操作的灵活性，实现了数字微米级 的测量精度。 技术原理与工艺流程简介：计算机视觉型刀具预调测量仪使用 CCD 摄像机 采集被测刀具图像，通过图像处理技术实现影像的数字对焦、自动瞄准测量。测 量的自动化不仅消除了操作者的人为误差，而且简化了主机结构，提高了操作的 灵活性，实现了数字微米级的测量精度。 技术水平及专利与获奖情况：智能化刀具预调测量仪，结束了国内传统的投 影屏目测瞄准的光学法对刀仪的历史，技术指标达国际先进水平。 应用前景分析及效益预测：应用于数控加工领域。 12 螺旋铣孔技术 13 微纳加工技术

Ø  成果简介：在机械加工总工作量中，约三分之一为孔加工，而深孔加工过程由于排屑困难、切削温度高、轴线定向性差是孔加工工艺中的难点。生产实际中深孔加工的效率往往很低，加工精度也难以保证。本项目主要解决在中、大批量生产条件下，深孔加工刀具的设计与制造问题以及相应的切削技术。采用先进的刀具材料、合理的切削几何结构、有效的排屑及冷却润滑方式，可大大提高孔加工刀具的耐用度和加工精度，生产效率增长一倍以上。替代国外同类刀具，刀具寿命提高两倍以上，刀具转速可达3000rpm以上。各种发动机中