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。

成果描述：近年来与数控机床主机厂、用户单位等共同承担了多项“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项课题的研究与开发工作，如“高速卧式加工中心整体结构动静刚度及高速主轴结构优化设计技术”(2009ZX04001-013-02）、“精密卧式加工中心整机结构优化设计、动刚度分析与抑振技术”（2009ZX04001-023-04）等，通过数字化建模、有限元分析、实验测试与结构改良分析与测试等工作，对高速、精密卧式加工中心关键功能部件和整机的动静态特性及其影响因素进行了深入研究与分析，与相关主机厂和用户单位共同进行了面向数控机床特定功能与性能的结构分析与优化。市场前景分析：随着经济和社会的发展，各领域对小微型、个性化产品的需求日益增长。通过开放式数控系统和基于复杂结构动静态特性分析的设计技术，设计制造满足特定多样化需求的桌面型柔性制造系统，为工业、教育、科研等领域的小微制造提供低成本、多功能、高精度、智能化的微型加工装备，为个性化设计的快速实现提供有效的技术手段。与同类成果相比的优势分析：通过研究基于数字样机的数控机床结构多学科优化设计技术，提出从结构上保证精度稳定性的设计思路，采用有限元方法分析热误差对机床加工精度的影响并提出机床热误差补偿方法，建立热变形对机床精度稳定影响的数学模型，研究机床几何误差及其补偿方法，研究加工误差综合动态补偿技术，形成实用补偿技术方法，并将上述原理方法的研究成果在高速龙门五轴加工中心样机中进行了应用验证，取得了良好的效果，相关研究成果获得四川省科技进步一等奖一项。

本发明公开了一种高速铣削-激光切焊复合加工工艺及可重组多 轴数控加工系统。可用于金属及非金属材料加工，是将高速铣削、激 光切割、激光焊接以刀具更换的形式集成于数控机床上，期间无需更 换设备及工装夹具，从而完成对材料的切割-铣削-焊接一体化的加工。 该系统包括控制平台、数控系统、激光器、数控机床、工装夹具、五 轴加工头(铣头、激光切割动力头和激光焊接动力头头)。五轴加工头可 以实现加工头之间的快速切换，实现对工件的不同

本专利公布了一种防止光纤缠绕的多轴数控加工系统可更换两 坐标激光加工头，包括旋转轴 C 轴、摆动轴 A 轴和激光加工光学组件， 其中：C 轴可以带动 A 轴进行转动；A 轴可以带动激光加工光学组件 进行摆动；激光加工光学组件主要用来引导激光对工件进行加工。将 本专利公布的两坐标激光加工头与机床相结合，可以实现大幅面、高 速度的激光加工。当工件需要进行铣削加工时，只需将 A 轴拆下，然 后将铣头通过快速连接端面与 C

五邑大学是由广东省人民政府于1985年设立的以工科为主的多科性大学，是广东省较早获得硕士、学士学位授予权的地方高校，具有接收港澳台侨学生、国际学生资格和优秀应届本科毕业生推荐免试攻读研究生资格，现为广东省高水平理工科大学建设高校。 学校坚持践行“好学、多思、求实、创新”的校训，秉承“根植侨乡，服务社会，内外合力，特色发展”的办学理念，积极培养思想品德高尚、基础知识扎实，具有国际化视野、较强实践能力和创新创业能力，适应地方经济社会发展需求的高素质应用型人才。 学校地处“中国第一侨乡”——广东省江门市，校园占地面积1000余亩，总建筑面积近70万平方米。环境优美，基础设施齐全，办学条件良好。学校面向全国24个省区市、港澳台地区招收本科学生，面向国内外招收研究生。现有各类在籍学生2.4万余人，其中全日制本科生1.9万余人，研究生近500人。 学校设有17个教学机构，76个本科专业（方向），涉及工、理、经、管、文、法、艺术等7个学科门类，理工类专业（方向）占比65%。现有国家级特色专业、国家级专业综合改革试点共5个，省级重点（名牌）专业、省级应用型人才培养示范专业等共32个，国家级大学生校外实践教育基地1个，省级大学生实践教学基地17个，省级实验教学示范中心14个；建有轨道交通综合实验中心、化学与环境工程实验中心、光机电工程教育中心、现代纺织工程实验中心、艺术设计综合实验中心等一批工科实验实训基地，其中轨道交通综合实验中心是目前全省该类专业规模最大、综合性最强、功能最全的实验实训大平台。本科生初次就业率多年位居全省公办本科高校首位，人才培养质量得到社会广泛认可。 学校现有7个省级重点学科，6个一级硕士学位授权点和5个独立二级硕士学位授权点（共27个二级硕士学位授权点）和工程硕士、教育硕士两个类别共10个专业硕士授权领域，硕士授权覆盖学校所有理工科专业。 学校现有在职教职工1000余人，其中专任教师800余人，高级职称占比近50％，博士学位占比达42%；拥有国家级高层次人才20余人（院士3人、长江学者2人、国家“杰青”4人、国家“优青”1人、国家“万人计划”入选者1人等），省级高层次人才7人，海外各类优秀人才40余人。 学校拥有省级新型研发机构1个、省级工程技术研究中心8个、省级人文社科研究基地2个、省级非物质文化遗产研究基地1个，建有广东高校摩托车先进设计与制造工程技术研究中心等市厅级科研平台41个。其中“广东省侨乡文化与遗产协同创新发展中心”成为省首批认定的20个协同创新平台之一。广东侨乡文化研究中心作为主要学术支持、首席专家单位，为广东省获得第一个世界文化遗产——开平碉楼与村落及世界记忆遗产——侨批档案作出杰出贡献，研究中心在文化遗产挖掘与保护的研究水平和成果转化能力居全国领先水平，在国际上也具有较大的影响力。 学校大力开展对外交流合作。先后与美国、英国、德国等14个国家和地区近50所高校建立了合作关系，在学科建设、人才培养、学术研究、师资培训等方面开展了实质性合作。其中，与美国罗格斯大学、英国利物浦热带医学院、德国卡尔斯鲁厄理工学院、香港科技大学等国（境）外高水平大学建立了海外联合研发和研究生联合培养基地。 新时代、新使命、新征程、新作为。五邑大学将高举中国特色社会主义伟大旗帜，全面贯彻落实党的十九大精神，以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引，继续秉承“根植侨乡，服务社会，内外合力，特色发展”的办学理念，不断加强内涵建设，进一步加强特色建设，着力提升办学质量和水平，为建设“应用型人才培养特色鲜明，服务地方产业发展能力突出”的高水平理工科大学而努力奋斗！

五菱汽车

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