任务来源：本项目来源于国家自然科学基金项目、国家数控重大专项子项和哈尔滨市科技成果转化项目 目的与意义：本项目开发的加工技术及刀具适合于航空航天业、汽车工业、船舶重工、发电设备、汽轮机制造等行业设备制造部门中，主要解决难加工材料典型零件的机械加工与刀具技术问题。对钛合金、不锈钢、铜合金、耐热钢、高温合金等材料制成的各种零部件，运用本项目产品可获得较高的加工效率与生产效益。 技术原理：难加工材料整体叶盘高效切削复合刀具开发研究：分析叶盘流道的结构特征，针对盘铣、插铣、侧铣切削方式对加工过程进行仿真分析，并分析钛合金整体叶盘材料加工变形规律；分析整体叶盘难加工材料刀具-切屑-工件接触界面作用机理研究，揭示刀具的磨损特性和寿命变化规律，进行刀具刃口刃形保持性研究，从而为整体叶盘加工专用高效刀具刃形设计与制备方法提供依据；进行高效强力复合数控铣削盘铣、插铣、侧铣刀具设计与优化，为高速加工发动机典型零部件刀具的优选与专用刀具的开发提供支持。 难加工材料零部件加工超硬刀具数字化设计与制造技术研究：进行PCD刀具切削钛合金机理及切削过程仿真分析；进行PCBN刀具切削高温合金机理及切削过程仿真分析；进行超硬刀具磨损、破损机理分析及超硬刀具寿命预报模型研究；进行超硬刀具数字化设计开发；进行超硬刀具低缺陷制造及使用技术研究，形成超硬刀具成形制造技术，刀具刃口钝化处理技术。 新材质、新槽型硬质合金数控刀片产品化开发：进行三维复杂刀片槽型优化及其CAD技术的研究；刀具失效机理的研究；刀具材质与结构优化技术（含有限元分析）研究；基于三维复杂槽型刀片铣削力、铣削温度数学模型及其三维应力场、三维温度场分析的刀具破损分析技术的研究；基于参数化的数控刀片CAD/CAM技术的研究。 性能指标： （1）开发了具有自主知识产权的盘铣刀8个品种，8个规格；插铣刀8个品种，8个规格；球头刀3个品种，9个规格； （2）开发了超硬刀具7个品种，12个规格，形成小批量生产； （3）开发了新槽型、新材质牌号硬质合金数控刀片22个品种，31个规格，形成小批量生产； （4）应用所开发的刀具及数控刀片，使应用企业提高生产效率30%以上； （5）所开发的刀具及数控刀片寿命不低于进口同类刀具、刀片的寿命； （6）所开发的刀具及数控刀片价格为进口同类产品的1/2～1/3（超硬刀具除外），超硬刀具为70%～80%。 成果的创造性、先进性：提出了难加工材料整体叶盘盘铣-插铣-侧铣一体化高效加工方法，进行高效强力复合数控铣削盘铣、插铣、侧铣刀具设计与优化，开发整体叶盘开槽专用变切宽三面刃铣刀、双后角内冷式抗振侧铣专用刀具；研究了超硬刀具加工高温合金、钛合金等难加工材料的磨损、破损机理，并建立了该类超硬刀具寿命预测模型，搭建超硬刀具数字化设计平台，形成超硬刀具低缺陷制造及使用技术，开发难加工材料用聚晶金刚石双齿背铣刀及大容屑槽专用超硬刀具、非对称式铣削超硬刀具；建立了三维复杂槽型铣刀片冲击破损和粘结破损的数学模型，揭示了该类刀片的失效机制，形成了系统的刀片槽型设计优化方法，开发了新材质、新槽型系列化铣刀片。国内外未见相同文献报道，解决了生产上的关键技术问题，提高了生产率，降低了生产成本。 经济效益： 针对难加工材料加工开发的方肩铣APMT系列铣刀片、RDMW系列圆刀片、SNEU系列铣削刀片、LNMT系列铣削刀片及LNE齿轮加工系列刀片等产品由厦门金鹭特种合金有限公司进行示范应用、成果转化和销售推广，2017年1月1日至2019年10月31日，新增销售收入25736.16万元，新增利润6665.03万元，节支总额537.25万元，且后续市场销售前景较好。 开发的LNE系列齿轮加工刀片应用于江苏盛安资源股份有限公司，提高齿轮加工质量和生产能力，新增销售收入3472.29万元，新增利润802.1万元；提高生产效率30%以上，减少齿轮加工备件和装调、修配工艺成本，降低工时费、刀具费等，共节支403万元。 社会效益：研究成果可为航空航天典型零件的数控加工刀具设计与开发，在刀具几何结构设计、刀具参数优化和工艺参数优化等技术开展研究，实现刀具性能稳定性和可靠性的提高，为国产刀具性能的可靠性和稳定性接近国际先进水平刀具提供一定的支撑技术。目前，制造业进口先进刀具的应用达到了80%左右，已经形成对外国刀具的强依赖现状，这种强依赖会产生严重的经济性问题和战略性问题。本课题的研究成果可以减少刀具、刀片大量进口，节约外汇，将对促进企业切削加工设备的高效使用起到积极作用。研究成果将在国内航空航天业、汽车工业、船舶重工、发电设备、汽轮机制造领域具有广泛的应用前景，本课题的成果将对国民经济，尤其是装备制造业具有较重要的推动作用。

哈尔滨理工大学

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