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。

作为机器基础件的齿轮近几年来在向高速、低噪声、高可靠性发展。为适应发展的要求，几乎所有的高速齿轮都采用高精度，硬齿面，齿廓和齿向修形。成形磨齿机在齿廓修形和齿向修形具有无法比拟的优势，能够满足高阶复杂修形要求，使得这种现代先进方法成为磨齿机发展的主要方向。本项目在渐开线齿轮成形磨齿工艺软件开发过程中考虑了轴齿轮，盲端齿轮等特殊齿轮情况，对于高阶复杂修形齿面计算、砂轮截形优化、三维磨削过程可视化、基于KBE技术的齿轮工艺参数智能化管理等技术难题，进行了重点开发。并在齿轮动态性能预测及噪声控制软件部分实现技术突破，软件可实现齿轮噪音对比预测，并能优化齿轮参数，以降低齿轮运行时振动噪声目的。此功能的开发大大缩短了齿轮加工工艺调整周期，形成了一体化智能成形磨齿系统。L300G多功能数控成形磨齿机整体采用卧式布局，以适应盘形齿轮和轴类齿轮加工。机床的特点是机床结构简单，操纵可靠轻易；运动控制系统、修整系统都有NC数控轴控制；人机操作方便、可视化强，结合KBE技术对齿轮工艺数据智能化管理，即可完成齿轮齿向任意修正；磨削时冷却液都采用高压供给并有真空过滤以及油雾分离装置；具有较高的加工精度，本机床能达到GB10095-88 3级，表面粗糙度达Ra0.4μm，齿轮周节累计误差达到2级。成形磨齿机适合于单件小批量生产，又适合大批量生产，加工效率较高，在加工相同精度和规格的齿轮性价比明显高。另外，本机床在渐开线齿轮成形磨齿工艺软件基础上，相继进行了摆线齿轮、轴外圆、花键、蜗轮磨削工艺软件的开发，真正实现了“一机多用”的多功能磨齿机开发，这也是绿色制造技术的集中体现。

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

主要研究内容 这类产品具有硬度高、耐磨损、使用寿命长，刃口锋利不变形，在使用过程中不需要经常修刀或磨刃，被加工的产品质量精度高等特点，是将取代高速钢刀具同类产品的必然发展趋势。以超长度薄条形硬质合金刀具的焊接为例，是将1000㎜ 长度以内，1㎜ 厚度，10㎜ 宽度的硬质合金刀条，焊接在1000㎜ 长度，4㎜ 厚度，30㎜ 宽度的带状钢质刀板一侧，形成单侧硬质合金刃口的木工刨刀产品。 技术特点及适用范围 该技术采用高频全自动钎焊工艺，涉及到刀体、

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。

桌面式PCB雕刻机 快速线路板刻板机 实验室PCB制板机 SUV3030 一、技术参数1.加工范围：单面板/双面板2.加工面积：300×300mm3.最小加工线径：4mil4.最小加工线距：6mil5.分辨率：0.04mil(1um)6.工作速度：2.4m/min7.主轴转速：0～60000r/min，无级可调速8.主轴功率：90W9.直线导轨：进口直线导轨10.传动方式：进口滚珠丝杆11.钻孔孔径：0.4～3.175MM12.钻孔深度：0.02-3mm13.钻孔速度：100(孔/min)14.控制方式：电脑控制15.通信方式：RS-232/USB16.操作系统：Windons 98/2000/XP/Vista/Win7/Win1017.防尘罩：标配金属防尘罩，安全防尘，三面透明可视化窗口，方便观察制板情况18.体积：660mm（L）×710mm（W）×500mm（H）19.重量：110kg20.消耗功率：300 W21.电源：220V/50HZ22.支持软件：支持Protel99se、Altium Designer、CAD等常用EDA软件（支持所有pcb及gerber格式的文件）23.选配：可选配立式底柜，方便移动，可存储耗材24.选配：可选配计算机二、产品亮点1.平面检测功能（选配）：先检测出覆铜板平整度，软件根据检测结果自动调整进刀量。2.自动对刀功能（选配）：先检测出覆铜板表面高度，更换刀具后，仪器自动调整进刀深度。3.自动原点定位：可以从任意位置自动回到设定的零点。4.定位销与不对称定位技术：保证了定位的精确性与正确性。5.断点续雕：从任意百分比开始雕刻，或雕刻到某一百分比结束。6.虚拟加工：根据设定的参数，虚拟显示实际加工过程。7.实时显示加工路径：加工前首先显示所有加工路径，在加工过程中实时显示当前位置。8.任意区域选择雕刻：选择任意区域，进行雕刻。9.组合雕刻/自动选择刀具：选择两把雕刻刀，自动分配雕刻区域。在不影响雕刻精度的情况下选择一把大雕刻刀，快速铣掉大块的空白区域。10.万能钻孔：使用固定铣刀挖出任意孔，减少了换钻头的次数。11.外形铣割：板子雕刻完成后进行外形铣割。12.智能主轴转速优化功能：根据刀具自动优化主轴转速，从而提高雕刻精度。 三、主要功能1.可在覆铜板上钻孔，雕刻线路，割边，铣平面2.可透铣、沿外形线进刀，使电路板与板材分离3.具有原点直接设置、复位功能4.利用软件虚拟加工，可预览加工路径5.实时显示加工路径、进度，方便控制6.多孔径钻孔一次完成，省却了频繁的换刀工序7.高转速主轴电机，转速达60000rpm8.智能化转速控制，可根据刀具自动优化主轴转速9.采用定位销定位，5个定位孔，定位更10.设备配套自主研发的PCB快速线路板刻制系统软件，能够实现脱机仿真虚拟加工、断点续雕、断电续雕、实时显示加工路径、任意区域选择雕刻、智能雕刻、刀具选择及换刀提醒等功能（该软件具有，确保设备及技术的性，同时软件一直在更新版本满足客户的多样需求）11.设备具有自我保护功能，XYZ双重限位保护，超限自停。12.钢板机身，金属安全防尘罩，透明可视窗13.选配底柜，让工作环境整洁便捷四、功能特点1.速度快，直接用EDA/CAD设计数据，像绘图一样便捷2.精度高，功能强，从单面板到双面板，从数字版到高频板3.无环保问题，桌面设备，适合实验室、教室等多种场所4.操作简单，不必懂PCB工艺，任何技术人员都可以使用5.配置灵活，多用途，适合高端开发即时制作样品，也适合教学或小批量制作

对于非圆截面的回转体的高速车削加工，必须开发高频响的伺服刀架，并由计算机控制刀架在径向做高频运行。本项目开发了高频响的电液伺服刀架，其频响高达130赫兹，可以满足近4000转/分切削转速的要求，行程可达±4mm，由计算机完成的先进控制策略可以保证加工的高精度。对于磨削加工，仅需将车削更换为气动磨头，车床更换为磨床。