汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)背景和意義
大力振興裝備制造業(yè)，是黨的十六大提出的一項(xiàng)重要任務(wù)，是樹立和落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，走新型工業(yè)化道路，實(shí)現(xiàn)國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。十六大明確了加快 振興裝備制造業(yè)的目標(biāo)：到2010年，發(fā)展一批有較強(qiáng)競爭力的大型裝備制造企業(yè)集團(tuán)，增強(qiáng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)重大技術(shù)裝備的制造能力。建設(shè)和完善一批具有國 際先進(jìn)水平的國家級(jí)重大技術(shù)裝備工程中心，初步建立以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系。逐漸形成重大技術(shù)裝備、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)裝備、基礎(chǔ)裝備、一般機(jī)械裝備等專業(yè) 化合理分工、相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)格局。
意見要求，以結(jié)構(gòu)調(diào)整為主線，優(yōu)化裝備制造業(yè)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)；以科技進(jìn)步為支撐，大力提高裝備制造企業(yè)自主創(chuàng)新能力；以重點(diǎn)工程為依托，推進(jìn)重大技術(shù)裝備 自主制造；以市場為導(dǎo)向，發(fā)展壯大一批大型裝備制造企業(yè)和工程公司；以裝備制造業(yè)振興為契機(jī)，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展；以專業(yè)人才培養(yǎng)為重點(diǎn)，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新 隊(duì)伍建設(shè)。因此，未來5至10年是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的黃金時(shí)期 ，同時(shí)也是投資裝備制造行業(yè)龍頭企業(yè)歷史性的重大機(jī)會(huì)。（刀具制造業(yè)包括其中）國家“ 十一五” 提出要把制造業(yè)中的基礎(chǔ)件和通用件作為重點(diǎn)領(lǐng)域優(yōu)先發(fā)展。（刀具就包括在基礎(chǔ)件和通用件中）2006年6月28日《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意 見》。意見指出，裝備制造業(yè)是為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)提供技術(shù)裝備的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，十一五期間，我國將大力振興裝備制造業(yè)。（裝備制造業(yè)包括刀具制造）全 球制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn)，中國正在成為世界制造中心。這種產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移趨勢(shì)，既是國際分工的結(jié)果，也符合中國崛起的需要。
我國的技術(shù)裝備制造業(yè)（ 包括刀具）與國際先進(jìn)水平相比, 差距較大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,存在的主要問題是：
重大技術(shù)裝備、高性能刀具主要依賴進(jìn)口，與國際先進(jìn)水平相比,我國重大技術(shù)裝備、高性能刀具研制、開發(fā)、制造技術(shù)落后5至20年。
關(guān)鍵部件（包括刀具）是裝備制造業(yè)突出的薄弱環(huán)節(jié)，關(guān)鍵部件和基礎(chǔ)元器件（包括刀具）研發(fā)制造落后,受制于人,成為裝備制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。
自主創(chuàng)新能力薄弱。大型裝備制造企業(yè)絕大部分為國有企業(yè),分布在老工業(yè)基地,歷史包袱沉重,改革步伐遲緩,尚未真正建立起現(xiàn)代企業(yè)制度和規(guī)范的治理結(jié)構(gòu),技術(shù)開發(fā)投入很少,原有制造技術(shù)已經(jīng)老化。
缺乏具有總體設(shè)計(jì)、成套能力和系統(tǒng)服務(wù)功能的總承包企業(yè)。裝備制造業(yè)的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要研究單位、設(shè)計(jì)單位、制造企業(yè)、安裝企業(yè)和用戶的密切配合。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)主要內(nèi)容
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)要圍繞汽車關(guān)鍵零部件中有關(guān)刀具設(shè)計(jì)、刀具制備、刀具切削性能評(píng)價(jià)、切削過程切削力-切削溫度耦合作用機(jī)理、刀具切削數(shù)據(jù) 庫等關(guān)鍵共性技術(shù)，開展金屬切削加工基礎(chǔ)理論研究和試驗(yàn)技術(shù)研究。針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件高性能切削加工要求，開展高性能刀具設(shè)計(jì)制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)研究， 分別是高速高效切削刀具的設(shè)計(jì)技術(shù)、成形技術(shù)、先進(jìn)涂層技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)，并以此為理論基礎(chǔ)為相關(guān)工具骨干企業(yè)開發(fā)配套的高速高效切削刀具產(chǎn)品系列提供理論 指導(dǎo)。
應(yīng)用反求工程，參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進(jìn)行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)；應(yīng)用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨削和電蝕磨削技術(shù)完成復(fù)雜空間曲線刃的成形；應(yīng)用先進(jìn)涂層 工藝進(jìn)行新型多層復(fù)合硬涂層技術(shù)；應(yīng)用數(shù)據(jù)庫集成進(jìn)行刀具應(yīng)用技術(shù)推廣。本課題的研究對(duì)汽車制造及刀具制造業(yè)自身的發(fā)展均具有重要意義。
研究開發(fā)復(fù)雜刃形的聚晶金剛石高速高效鏜銑刀系列、精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具系列，形成批量生產(chǎn)能力，降低對(duì)進(jìn)口刀具的依賴程度。
開發(fā)高速高效齒輪刀具系列產(chǎn)品（高速干切滾刀、高速高效小徑加長滾刀、整體硬質(zhì)合金滾刀、高精度徑向剃齒刀等），高速齒輪滾刀切削速度達(dá)到200m/min以上，形成系列化產(chǎn)品和小批量生產(chǎn)能力。
開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋平面加工及孔加工刀具以及曲軸高速內(nèi)銑刀、高速外銑刀、車?yán)兜染軓?fù)合刀具形成批量生產(chǎn)能力。
基于高速高效刀具與工件材料切削性能適配性模型，建立通用型切削數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展和模型嵌套功能，滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫的查詢、錄入、更新、 修改、刪除、優(yōu)化、傳輸?shù)裙δ芤�，適用于各類切削數(shù)據(jù)管理，包括數(shù)字、曲線、圖表、影像、公式等，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
基于難加工材料高速切削力－熱耦合物理模型，研究切削參數(shù)優(yōu)化預(yù)測(cè)技術(shù)，建立面向汽車制造領(lǐng)域的專用切削數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有智能推理、判斷及決策的專家系統(tǒng)，滿足高端產(chǎn)品切削加工要求，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
基于切削過程動(dòng)態(tài)特征參量和加工表面質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建刀具切削性能評(píng)價(jià)體系，為工具企業(yè)、材料企業(yè)、刀具應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù)支持，為刀具標(biāo)準(zhǔn)化研究提供試驗(yàn)平臺(tái)，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
汽車制造業(yè)具有技術(shù)密集程度高、生產(chǎn)批量大、綜合性強(qiáng)的特征，在任何一個(gè)主要工業(yè)化國家的國民經(jīng)濟(jì)中，它都占有舉足輕重的地位。目前汽車已成為我 國許多地方振興制造業(yè)的龍頭產(chǎn)品，汽車制造業(yè)也早已成為拉動(dòng)GDP快速增長的重點(diǎn)支柱產(chǎn)業(yè)。裝備制造業(yè)是一切工業(yè)的基礎(chǔ)，發(fā)展汽車制造業(yè)也同樣離不開先進(jìn) 的裝備制造技術(shù)。
數(shù)控機(jī)床是發(fā)展汽車制造業(yè)和新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的最基本的裝備技術(shù)，當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)字化制造技術(shù)，以提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能 力。自從2002年起，我國一直是世界機(jī)床消費(fèi)第一大國和機(jī)床進(jìn)口第一大國。我國在汽車工業(yè)及傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造過程中，大量引進(jìn)高檔數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控加 工技術(shù)向高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。
在數(shù)控加工中，素有數(shù)控機(jī)床“牙齒”之稱的數(shù)控刀具同樣是最基本的裝備技術(shù)，并成為數(shù)字化制造過程中最活躍的因素，對(duì)生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量影響極大，尤其對(duì) 汽車零部件生產(chǎn)線而言，批量大，效率高，節(jié)拍快，因而切削刀具正在向高效、高精度、高可靠性和專用化方向發(fā)展。目前大型汽車制造企業(yè)、獨(dú)資及合資汽車制造 企業(yè)非常重視高速高效切削工具的綜合性能比，大量采用高速高效切削工具和先進(jìn)的切削技術(shù),用性能價(jià)格比優(yōu)越的切削刀具，對(duì)提高中國汽車制造業(yè)的金屬切削水 平，提高中國汽車制造業(yè)的制造水平有著及其重大的意義。
汽車零部件中有大量尺寸不一的階梯孔、復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)表面和細(xì)小深油孔，加工精度要求高。所以對(duì)數(shù)控復(fù)合孔加工刀具和復(fù)合涂層刀具的結(jié)構(gòu)、主切削刃形狀、刀具 材料、動(dòng)平衡、涂層以及斷屑、排屑性能等等都有較高的特定要求。從刀具結(jié)構(gòu)方面來分析，在汽車零部件生產(chǎn)線上，大量使用精密復(fù)合孔加工刀具可以簡化工序和 減少刀具數(shù)量，并能保證孔加工精度。如同步進(jìn)行鉆削、鉸削或鏜孔及倒角的復(fù)合階梯鉆鉸鏜刀，同步加工階梯孔的精密復(fù)合CBN/PCD鏜刀，變導(dǎo)程精密復(fù)合 階梯鉸刀，具有復(fù)雜刃形的聚晶金剛石高速高效鏜銑刀，用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、曲軸及連桿的油道深孔鉆削的帶內(nèi)冷卻功能的麻花鉆及單刃槍鉆，等等。發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體缸蓋平面加工普遍采用帶修光刃的大直徑高速盤銑刀進(jìn)行高速銑削，曲軸加工普遍采用高速內(nèi)銑刀、高速外銑刀、車?yán)兜染軓?fù)合刀具。從刀具材料方面來分 析，高效復(fù)合涂層刀具、精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具、聚晶金剛石（PCD）刀具和聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具等已占據(jù)了主要位置，以適應(yīng)汽車行業(yè)加 工高效、精密、環(huán)保的要求。
目前， 我國數(shù)控刀具沒有形成規(guī)模，國產(chǎn)化率較低，主要是一些低檔產(chǎn)品。在汽車制造業(yè)中，先進(jìn)的數(shù)控加工刀具主要依賴進(jìn)口，在數(shù)控刀具應(yīng)用技術(shù)方面，目前由于缺乏 合適的高速切削工藝數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使得數(shù)控刀具的使用不盡合理，多數(shù)高速切削機(jī)床仍然工作在較低的主軸轉(zhuǎn)速水平上，沒有充分發(fā)揮高速數(shù)控機(jī)床固有的高效精密 加工的優(yōu)勢(shì)，造成大量固定資產(chǎn)的潛在浪費(fèi)。可見，高性能刀具的開發(fā)與國產(chǎn)化及其應(yīng)用技術(shù)已成為我國刀具行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，直接制約著我國裝備制造業(yè)的振 興以及汽車制造業(yè)的健康快速發(fā)展。
開展刀具設(shè)計(jì)、刀具制備、刀具切削性能評(píng)價(jià)、切削過程切削力-切削溫度耦合作用機(jī)理、刀具切削數(shù)據(jù)庫等方面工作，將有力地帶動(dòng)我國工具制造企業(yè)對(duì)高性能刀 具的研究和發(fā)展，提升我國數(shù)控刀具設(shè)計(jì)制造的整體水平，增強(qiáng)我國精密刀具和涂層刀具參與國際競爭的能力，降低對(duì)進(jìn)口數(shù)控刀具的依賴程度。形成研究開發(fā)和產(chǎn) 業(yè)化配套之間的良性循環(huán)，打造以技術(shù)為先導(dǎo)，以產(chǎn)品為載體的發(fā)展新局面。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)的創(chuàng)新點(diǎn)、突破點(diǎn)
解決的關(guān)鍵技術(shù)
針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件的加工特色及其特殊的切削工藝要求，以開發(fā)先進(jìn)的復(fù)合刀具或?qū)Ｓ玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新，參數(shù)化解 析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進(jìn)行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)；對(duì)引進(jìn)的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幾何形狀優(yōu)化、熱處理工藝創(chuàng)新。
研究乘用車及重型卡車用發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系齒輪用高精度滾、剃、插齒輪刀具以及弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計(jì)原理，開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備；研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸 蓋高精密鏜銑削系列刀具和高精度孔加工復(fù)合刀具、曲軸凸輪軸高效加工用車?yán)丁④囥姷�、曲軸高速內(nèi)/外銑刀、鏜銑刀等一批高精度、高效率、高可靠性、專用 化的“三高一專”的高速高效復(fù)合切削刀具。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)過程中的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，分別是刀具設(shè)計(jì)技術(shù)、刀具成形技術(shù)、刀具涂層技術(shù)和刀具應(yīng)用技術(shù)。
刀具設(shè)計(jì)技術(shù)：目前國內(nèi)刀具設(shè)計(jì)主要依賴于經(jīng)驗(yàn)并面向傳統(tǒng)。
切削加工領(lǐng)域， 無刀具安全性可言。本項(xiàng)目是基于反求工程、刀具參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進(jìn)行精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具設(shè)計(jì)，滿足高速高效切削性能要求； 反求工程技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)中不可缺少的重要方法， 應(yīng)用激光快速掃描系統(tǒng)，獲得關(guān)于樣品實(shí)體特征的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，再通過空間重構(gòu)技術(shù)求得樣品的三維仿真模型，從而達(dá)到快速優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。精密復(fù)合整體硬質(zhì)合 金數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)精度高，應(yīng)用反求工程技術(shù)可以大大縮短刀具的設(shè)計(jì)周期，滿足設(shè)計(jì)要求。汽車零部件制造中高速高效切削工藝應(yīng)用普及，因而在精密復(fù) 合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具設(shè)計(jì)中，必須對(duì)高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)的靜力學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行分析，對(duì)高速高精度刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡性能以及刀體和夾緊機(jī)構(gòu)的失效機(jī) 理進(jìn)行研究，利用先進(jìn)的反求工程軟件、硬件技術(shù)平臺(tái)和動(dòng)平衡試驗(yàn)系統(tǒng)，開展刀具設(shè)計(jì)研究工作。
刀具成形技術(shù)：該技術(shù)內(nèi)容分為兩大部分，分別是復(fù)雜空間線刃成形的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨削技術(shù)和超硬材料電蝕磨削技術(shù)。
基于主切削刃空間成形原理的多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控全磨制式刀具成形技術(shù)；全磨制式精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具的主切削刃空間成形是通過先進(jìn)的數(shù)控工具磨床多軸聯(lián) 動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，有關(guān)砂輪空間截型的運(yùn)動(dòng)軌跡精確描述是獲得精確主切削刃的關(guān)鍵技術(shù)，通過CAD/CAM三維仿真切削軟件的運(yùn)用，進(jìn)行階梯面、曲面以及砂輪空間 截型等各種復(fù)雜型面的三維仿真研究。通過CAM前瞻功能，對(duì)加工系統(tǒng)的干涉問題進(jìn)行研究，獲得優(yōu)化的磨削工藝，確保實(shí)際磨削加工過程系統(tǒng)的可靠性和質(zhì)量的 穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，通過二次開發(fā)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)于精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具成形制造技術(shù)。
目前國內(nèi)對(duì)于PCD、PCBN刀具刃磨主要是應(yīng)用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)直線修磨。
研究是基于五軸數(shù)控輪電蝕和線電蝕原理的PCD、PCBN刀具精密刃磨成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線刃的精密高效成形。
數(shù)控多軸電蝕磨技術(shù)是一種先進(jìn)的復(fù)合磨削技術(shù)，是解決超硬材料（HV 3500－7000）如聚晶金剛石（PCD）和聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具精密成形磨削的關(guān)鍵技術(shù)。它運(yùn)用電蝕輪（或鉬絲）與工件間電火花加工的原 理，利用數(shù)控五軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具主切削刃的成形電蝕磨削加工。與傳統(tǒng)的金剛石砂輪磨削加工相比，生產(chǎn)效率大幅度提高。通過CAM數(shù)控軟件的開發(fā)，可以加工 各類復(fù)雜的曲線刃形、階梯刃形的聚晶金剛石鏜銑刀具，形成具有光滑連接、各點(diǎn)后角一致的主切削刃精確形狀。尤其是采用線電蝕磨削，使過去無法加工的復(fù)雜形 狀刀具的主切削刃磨削問題以及內(nèi)刃修磨問題得到圓滿解決。
刀具涂層技術(shù)：單層涂層材料結(jié)構(gòu)簡單，無法滿足刀具對(duì)涂層的綜合性能要求。研究基于梯度功能的富鋁多層復(fù)合硬涂 層技術(shù)，使涂層材料具有優(yōu)良的綜合性能，達(dá)到國外先進(jìn)水平，滿足刀具在高速高效切削條件下的使用要求。在高效復(fù)合涂層刀具的設(shè)計(jì)中，涂層材料的成分種類、 涂層厚度和涂層結(jié)構(gòu)優(yōu)化是獲得具有梯度功能復(fù)合涂層的保證。在涂層制備過程中，刀具基體表面預(yù)處理技術(shù)和涂層工藝過程控制技術(shù)是關(guān)鍵。本項(xiàng)目采用機(jī)械處 理、濕法清洗、粒子刻蝕等綜合處理工藝技術(shù)，得到適合涂層的理想表面，最大程度提高涂層的結(jié)合力。在富鋁涂層的制備過程中，采用多層結(jié)構(gòu)和成分漸變的層構(gòu) 設(shè)計(jì)工藝，通過控制每層的厚度和成分，達(dá)到最佳的力學(xué)性能。一方面，通過控制層厚，抑制晶粒的生長，獲得納米涂層。同時(shí)，多層結(jié)構(gòu)有利于吸收涂層生長過程 中產(chǎn)生的微裂紋現(xiàn)象，從而消除裂紋，獲得連續(xù)性涂層。另一方面，通過控制成分變化，采取成分漸變的處理工藝，有利于消除涂層過程中的應(yīng)力，同時(shí)，漸變的層 構(gòu)設(shè)計(jì)有利于提高涂層結(jié)合力。在涂層成分控制方面， 調(diào)整Al：Ti的原子比，增加Al的含量，形成富鋁涂層，抑制切削過程中因溫度升高形成TiO2，有效提高涂層的高溫力學(xué)性能。通過提高涂層的表面硬度和 抗氧化溫度，有效提高刀具的耐磨性，延長刀具的使用壽命，使涂層刀具適合高速切削和干式切削，克服傳統(tǒng)涂層因加工過程中溫度升高而失去其力學(xué)性能的缺點(diǎn)。
刀具應(yīng)用技術(shù)：所謂適用的切削數(shù)據(jù)庫其內(nèi)涵是，針對(duì)具體工件材料、加工精度、表面質(zhì)量和加工效率等要 求，選用適用的刀具并推薦優(yōu)化的切削參數(shù)，解決好刀具與工件材料的適配性問題。高速高效切削特征和本質(zhì)與普通切削加工相比有顯著差別，因而沿用已有的普通 切削數(shù)據(jù)庫顯然是不合適的。目前國內(nèi)合理、適用的切削數(shù)據(jù)還十分缺乏，這在很大程度上限制了高速高效切削技術(shù)的推廣與應(yīng)用，制約了高速高效切削刀具國產(chǎn)化 進(jìn)程。我國汽車制造企業(yè)在從工業(yè)發(fā)達(dá)國家大量購進(jìn)先進(jìn)的高速數(shù)控加工中心時(shí)，卻由于技術(shù)封鎖而無法引進(jìn)高速切削數(shù)據(jù)庫等工藝技術(shù)，嚴(yán)重影響先進(jìn)加工中心的 正常應(yīng)用，造成固有資產(chǎn)的潛在浪費(fèi)。對(duì)于汽車制造部門，如何選擇刀具，如何用好刀具，充分發(fā)揮加工設(shè)備能力，充分體現(xiàn)高性能刀具的良好性價(jià)比，實(shí)現(xiàn)高效低 成本加工，一直是汽車零部件生產(chǎn)線上主旋律。而對(duì)于刀具制造企業(yè)，新開發(fā)的刀具在進(jìn)入市場之前需要進(jìn)行切削性能評(píng)估，切削性能試驗(yàn)對(duì)刀具的進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu) 化切削用量的獲取最有效。
高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最核心技術(shù)是基于切削力模型、切削溫度模型、刀具磨損模型和工件加工表面質(zhì)量模型的智能預(yù)測(cè)技術(shù)。高速切削數(shù)據(jù)來源有三方面：文獻(xiàn)資料、生產(chǎn)實(shí)際、切削試驗(yàn)。
在目前我國高速切削數(shù)據(jù)還很缺乏的前提下，尤其是針對(duì)難加工材料的高速切削數(shù)據(jù)更加缺乏的形勢(shì)，開展基于難加工材料高速切削過程物理模型的切削參數(shù)優(yōu)化預(yù)測(cè)技術(shù)的研究顯得更加緊迫和重要。
技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)、突破點(diǎn)汽車關(guān)鍵零部件一般是以鋼材、鑄鐵和鋁合金等材料為主，但其加工大多是在專用數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，切削工藝比較特殊，而且需要高速高效的生產(chǎn)節(jié)拍。
針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件的加工特色及其特殊的切削工藝要求，以開發(fā)先進(jìn)的復(fù)合刀具或?qū)Ｓ玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新，參數(shù)化解 析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進(jìn)行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)；對(duì)引進(jìn)的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幾何形狀優(yōu)化、熱處理工藝創(chuàng)新，形成自主開發(fā) 和創(chuàng)新能力。
研究乘用車及重型卡車用發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)系齒輪用高精度滾、剃、插齒輪刀具以及弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計(jì)原理，開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備；研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸 蓋高精密鏜銑削系列刀具和高精度孔加工復(fù)合刀具、曲軸凸輪軸高效加工用車?yán)�、車銑刀、曲軸高速內(nèi)/外銑刀、鏜銑刀等一批高精度、高效率、高可靠性、專用 化的“三高一專”的高速高效復(fù)合切削刀具。
圍繞汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)項(xiàng)目中有關(guān)刀具設(shè)計(jì)、刀具制備、刀具切削性能評(píng)價(jià)、切削過程切削力-切削溫度耦合作用機(jī)理、刀具切削數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵共性 技術(shù)，開展金屬切削加工基礎(chǔ)理論研究和試驗(yàn)技術(shù)研究。針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件高性能切削加工要求，開展高性能刀具設(shè)計(jì)制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)研究，分別是高速高 效切削刀具的設(shè)計(jì)技術(shù)、成形技術(shù)、先進(jìn)涂層技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)，并以此為理論基礎(chǔ)為相關(guān)工具骨干企業(yè)開發(fā)配套的高速高效切削刀具產(chǎn)品系列提供理論指導(dǎo)。 創(chuàng)新 點(diǎn)：
基于高速高效刀具與工件材料切削性能適配性模型，建立通用型切削數(shù)據(jù)庫；基于難加工材料高速切削力－熱耦合物理模型，研究切削參數(shù)優(yōu)化預(yù)測(cè)技術(shù)，建立面向汽車制造領(lǐng)域的專用切削數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有智能推理、判斷及決策的專家系統(tǒng)，滿足高端產(chǎn)品切削加工要求。
基于切削過程動(dòng)態(tài)特征參量和加工表面質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建刀具切削性能評(píng)價(jià)體系，為工具企業(yè)、材料企業(yè)、刀具應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù)支持，為刀具標(biāo)準(zhǔn)化研究提 供試驗(yàn)平臺(tái)；研究應(yīng)用反求工程進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)；研究應(yīng)用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控和電蝕磨削技術(shù)完成空間曲線刃的成形技術(shù)；研究開發(fā)富鋁 多層復(fù)合硬涂層刀具技術(shù)。
進(jìn)行各類汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化創(chuàng)新，開發(fā)計(jì)算機(jī)模擬（模擬切削或仿真切削）軟件；改進(jìn)熱處理計(jì)算機(jī)控溫系統(tǒng)使控溫精度達(dá)到±3℃；解 決高性能刀具材料的鍛造技術(shù)、熱處理技術(shù)和磨削技術(shù)，提高難加工材料的加工效率和工序質(zhì)量穩(wěn)定性；研究各類切齒刀具及其在不同切削環(huán)境下的涂層材料的應(yīng)用 問題，適應(yīng)高速、高效切削發(fā)展要求。
主要技術(shù)指標(biāo)（ 如形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新裝置、論文專著等數(shù)量、指標(biāo)及其水平，與國內(nèi)外同類技術(shù)或產(chǎn)品的競爭分析，滿足項(xiàng)目所依托的重大工程建設(shè) 或重大裝備研制的需求情況等）汽車關(guān)鍵零部件一般是以鋼材、鑄鐵和鋁合金等材料為主，但其加工大多是在專用數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，切削工藝比較特殊，材料而且需 要高速高效的生產(chǎn)節(jié)拍。
針對(duì)汽車關(guān)鍵零部件的加工特色及其特殊的切削工藝要求，以開發(fā)先進(jìn)的復(fù)合刀具或?qū)Ｓ玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進(jìn)行消化吸收和創(chuàng)新，參數(shù)化解 析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進(jìn)行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)；對(duì)引進(jìn)的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、幾何形狀優(yōu)化、熱處理工藝創(chuàng)新，形成自主開發(fā) 和創(chuàng)新能力。
研究超重型卡車用大型、高精度滾剃齒輪刀具以及大型弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計(jì)原理，開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備；重點(diǎn)研發(fā)變速箱復(fù)雜精密齒輪加工專用系列齒輪刀 具、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋高精密鏜銑削系列刀具和高精度孔加工復(fù)合刀具、曲軸凸輪軸高效加工用車?yán)丁④囥姷�、曲軸高速內(nèi)/外銑刀鏜銑刀等一批高精度、高效率、 高可靠性、專用化的“三高一專”的高速高效復(fù)合切削刀具。
研究多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控磨削和電腐蝕加工實(shí)現(xiàn)復(fù)雜空間曲線刃的成形加工技術(shù)�；诟咚俑咝У毒吲c工件材料切削性能適配性模型，建立通用型切削數(shù)據(jù)庫；基于難加工 材料高速切削力－熱耦合物理模型，研究切削參數(shù)優(yōu)化預(yù)測(cè)技術(shù)，建立面向汽車制造領(lǐng)域的專用切削數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有智能推理、判斷及決策的專家系統(tǒng)，滿 足高端產(chǎn)品切削加工要求；基于切削過程動(dòng)態(tài)特征參量和加工表面質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，構(gòu)建刀具切削性能評(píng)價(jià)體系，為工具企業(yè)、材料企業(yè)、刀具應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù) 支持，為刀具標(biāo)準(zhǔn)化研究提供試驗(yàn)平臺(tái)。
應(yīng)用反求工程進(jìn)行汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)優(yōu)化設(shè)計(jì)；應(yīng)用多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控和電蝕磨削技術(shù)完成空間曲線刃的成形；開發(fā)富鋁多層復(fù)合硬涂層刀具。
中國已成為世界新的制造和加工中心，汽車、航空航天、模具、機(jī)械、電子、冶金等行業(yè)的蓬勃發(fā)展和興起，給刀具行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的市場空間。然而，在經(jīng) 濟(jì)全球化的趨勢(shì)下，市場經(jīng)濟(jì)競爭日趨激烈，世界各大著名刀具公司產(chǎn)品紛紛投放中國市場，尤其是汽車制造業(yè)中精密復(fù)合孔加工刀具和高效復(fù)合涂層刀具幾乎全部 是國外產(chǎn)品。
而我國數(shù)控刀具沒有形成規(guī)模，國產(chǎn)化率較低，主要是一些低檔產(chǎn)品。在汽車制造業(yè)中，先進(jìn)的數(shù)控加工刀具主要依賴進(jìn)口。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具開發(fā)的下一步目標(biāo)是要進(jìn)一步打破國外知名品牌刀具的技術(shù)壟斷，提高汽車制造業(yè)中精密復(fù)合刀具和高效復(fù)合刀具設(shè)計(jì)制造水平，國產(chǎn)數(shù)控刀具要形成規(guī)�；a(chǎn)。
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