高温合金等难加工材料以其优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能和断裂韧性等综合性能，广泛用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。在难加工材料复杂曲面加工过程中，存在着切削力大、刀具磨损严重、切削温度高、加工硬化严重等一系列问题，对其表面质量保证构成威胁。 课题组在国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金等项目资助下，开展了难加工材料复杂曲面表面质量控制基础理论研究，取得了如下主要创新成果： （1）提出了运用协调切屑流动思想进行空间曲线刀具强化刃设计的方法，建立了近余弦和近正弦强化刃的数学模型，设计了强化刃口的几何结构，改善了切削区状态。 （2）建立了切削参数和刃口结构与切削力、切屑形态和刀具磨损之间的映射关系，揭示了强化刃口结构对切屑产生、卷曲及流出作用机制。 （3）建立了强化刃刀具切削颤振系统动力学模型，根据ZOA 算法颤振稳定性极限原理，提取机床-刀具系统、工件-夹具系统的模态参数，获得了叶片类复杂曲面构件加工过程中的稳定性极限区域图。 （4）提出了一种运用四元数插值光顺刀轴方向进行高温合金等难加工材料复杂曲面的数控加工方法，显著提高了叶片型面和叶片叶缘的表面质量。 （5）建立了考虑振动因素的难加工材料切削加工表面粗糙度预测模型，基于改进的NSGA-II 遗传算法，实现了最优表面粗糙度和最大材料去除率的多目标综合优化。 以上创新成果已在哈飞、东安发动机、哈汽轮机厂等企业进行了应用，涉及国防、航空航天、发电等领域，突破了难加工材料复杂曲面表面质量控制技术瓶颈，创造了非常显著的经济与社会效益。

黑龙江科技大学

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