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本發(fā)明公開(kāi)了一種梯度涂層刀具及其制備方法，該梯度涂層刀具基體材料為高速鋼，基體表面具有多層涂層，涂層為添加MoS2、BN和LaF3的硬質(zhì)合金層和Al2O3基陶瓷層交替的梯度疊層涂層。刀具涂層采用激光熔覆方法制備，制備步驟為：(1)前處理；(2)熔覆硬質(zhì)合金層；(3)熔覆Al2O3基陶瓷層；(4)交替熔覆硬質(zhì)合金層和Al2O3基陶瓷層；(5)后處理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該刀具表面梯度涂層兼顧Al2O3基陶瓷和硬質(zhì)合金的特點(diǎn)，具有較高的硬度和良好的韌性；MoS2、BN和LaF3的加入使得該刀具在較大切削溫度范圍內(nèi)均具有良好的自潤(rùn)滑功效。該涂層刀具可應(yīng)用于干切削和難加工材料的切削加工。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：該項(xiàng)目以某企業(yè) CIMS 應(yīng)用工程為背景，針 對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具管理的需求開(kāi)發(fā)的一套系統(tǒng)，可與企業(yè) ERP 系統(tǒng)集成。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介：系統(tǒng)采用 C/S 模式，運(yùn)行在 Windows 環(huán)境，安 裝操作方便。 技術(shù)水平及專(zhuān)利與獲獎(jiǎng)情況：已經(jīng)在天津市某企業(yè)成功運(yùn)行四年，效果良好。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：可提高數(shù)控刀具利用率，降低企業(yè)資金占用，有天津大學(xué)科技成果選編 可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 應(yīng)用領(lǐng)域：離散制造業(yè)。 技術(shù)轉(zhuǎn)化條件（包括：原料、設(shè)備、廠房面積的要求及投資規(guī)模）：服務(wù)器 一臺(tái)，Windows2000 Server，SQL Server 數(shù)據(jù)庫(kù)。 合作方式及條件：轉(zhuǎn)讓實(shí)施。 

本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)螺紋旋風(fēng)成型刀具裝置，該刀具裝置安裝在直線運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置上，刀具與刀具軸一起做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)與機(jī)殼一起沿軸線做直線運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為螺旋線，可以在刀具旋轉(zhuǎn)軸線與工件軸線平行時(shí)切削內(nèi)螺紋；由于采用滾針軸承支撐刀具軸，機(jī)殼支撐筒可以做成較小直徑，使刀具能夠在較小的內(nèi)孔中切削。機(jī)殼支撐筒的外圓柱軸線與刀具軸的軸線偏置，使機(jī)殼支撐筒各角度的壁厚不一樣，切削處的壁厚較薄，而對(duì)面承受載荷處較厚，在有利于進(jìn)刀切削的情況下，提高承載效率。本發(fā)明的內(nèi)螺紋旋風(fēng)成型刀具裝置采用離合器聯(lián)接，能夠方便地實(shí)現(xiàn)與不同的驅(qū)動(dòng)單元耦合，提高了適應(yīng)性，擴(kuò)展了使用范圍。

在機(jī)械加工總工作量中，約三分之一為孔加工，而深孔加工過(guò)程由于排屑困難、切削溫度高、軸線定向性差是孔加工工藝中的難點(diǎn)。生產(chǎn)實(shí)際中深孔加工的效率往往很低，加工精度也難以保證。本項(xiàng)目主要解決在中、大批量生產(chǎn)條件下，深孔加工刀具的設(shè)計(jì)與制造問(wèn)題以及相應(yīng)的切削技術(shù)。采用先進(jìn)的刀具材料、合理的切削幾何結(jié)構(gòu)、有效的排屑及冷卻潤(rùn)滑方式，可大大提高孔加工刀具的耐用度和加工精度，生產(chǎn)效率增長(zhǎng)一倍以上。 替代國(guó)外同類(lèi)刀具，刀具壽命提高兩倍以上，刀具轉(zhuǎn)速可達(dá)3000rpm以上。 各種發(fā)動(dòng)機(jī)中的各種材料的氣門(mén)導(dǎo)管孔、凸輪軸孔、細(xì)油孔，各種管孔的精加工。

本發(fā)明多級(jí)偏塊單筒振動(dòng)磨涉及一種能產(chǎn)生特殊慣性激振能力的振動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)磨，屬于振動(dòng)利 1 用工程技術(shù)領(lǐng)域。包括磨筒、上質(zhì)體、下質(zhì)體、振動(dòng)電機(jī)、主振彈簧、減振彈簧和底板；磨筒安裝在上質(zhì) 體上；上質(zhì)體與下質(zhì)體之間通過(guò)主振彈簧及上質(zhì)體和下質(zhì)體上的彈簧導(dǎo)柱相聯(lián)接；下質(zhì)體通過(guò)減振彈簧支 承在底座上；振動(dòng)電機(jī)倒裝在上質(zhì)體的托板下；所述振動(dòng)電機(jī)包括定子部分、轉(zhuǎn)子部分和多級(jí)偏組件， 定子部分由定子鐵心、定子繞組、軸承座和機(jī)殼組成；轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組所組成； 在轉(zhuǎn)子軸兩端分別裝有多級(jí)偏塊組件；所述多級(jí)偏塊組件安裝在轉(zhuǎn)子軸左右兩端，包括主偏塊、副偏塊、 多級(jí)偏塊、多級(jí)偏塊軸和多級(jí)軸承。

采用離子輔助沉積電弧離子鍍?cè)O(shè)備復(fù)合強(qiáng)流脈沖電子束和離子束進(jìn)行刀具的預(yù)處理，得到表面硬質(zhì)膜和內(nèi)表面的強(qiáng)化層，從而顯著提高刀具在高速切削條件下的使用壽命。

2017年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 我國(guó)刀具消耗全球第一，但高效刀具長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，難以滿(mǎn)足加工成本進(jìn)一步降低和重大裝備研制國(guó)產(chǎn)化水平進(jìn)一步提高的要求，實(shí)現(xiàn)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化的需求已迫在眉睫。針對(duì)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，構(gòu)建了刀具形性協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)體系；突破刀具材料-結(jié)構(gòu)-性能一體化協(xié)同制備關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明形性可控的微納復(fù)合金剛石涂層刀具制備新技術(shù)；提出復(fù)雜型線高速鋼刀具高效精密成形新方法；發(fā)明重載高效切削超硬刀具刃口成形新技術(shù)。開(kāi)發(fā)出金剛石涂層刀具、復(fù)雜型線高速鋼刀具和超硬刀具等系列化產(chǎn)品與高效切削應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在高端裝備制造業(yè)中規(guī)模化應(yīng)用。 金剛石涂層技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在國(guó)內(nèi)已建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金剛石涂層刀具生產(chǎn)線，研制出系列化金剛石涂層刀具，通過(guò)中國(guó)商飛工藝認(rèn)定；還批量應(yīng)用于成飛多機(jī)型和航天一院型號(hào)產(chǎn)品研制，替代進(jìn)口，保障了重大裝備研制技術(shù)安全。復(fù)雜型線高速鋼組合拉刀為國(guó)內(nèi)首臺(tái)套，國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)的系列組合拉刀和輪槽銑刀，打破了國(guó)外壟斷，為我國(guó)三大汽輪機(jī)廠重點(diǎn)新產(chǎn)品研制提供刀具技術(shù)。相關(guān)成果還應(yīng)用于上飛波音737平尾梁緣條生產(chǎn)線、寶鋼管螺紋生產(chǎn)線和通用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋生產(chǎn)線。研究成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)刀具行業(yè)科技進(jìn)步作用顯著；對(duì)企業(yè)降本增效作用顯著，促進(jìn)了高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利40項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)80項(xiàng)，軟件著作權(quán)9項(xiàng)，出版著作4部，SCI/EI收錄論文301篇，榮獲2017年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 金剛石涂層刀具 金剛石涂層刀具 金剛石涂層刀具應(yīng)用（C919部裝現(xiàn)場(chǎng)） 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀 燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀 燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng) 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

鈦合金由于具有比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐蝕性好、高溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為航空航天、石油化工、交通運(yùn)輸及生物醫(yī)學(xué)等高端裝備制造領(lǐng)域的關(guān)鍵工程材料之一。因其低熱導(dǎo)率、高化學(xué)活性、低彈性模量和加工硬化等問(wèn)題，使鈦合金成為最典型的難加工材料。我國(guó)鈦合金高速、高精度加工所用的高端刀具基本依賴(lài)進(jìn)口，研發(fā)新型鈦合金切削加工高端刀具已經(jīng)成為解決制約我國(guó)高端裝備制造業(yè)快速發(fā)展的關(guān)鍵，是我國(guó)急需解決的卡脖子問(wèn)題之一。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:2017年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)我國(guó)刀具消耗全球第一，但高效刀具長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，難以滿(mǎn)足加工成本進(jìn)一步降低和重大裝備研制國(guó)產(chǎn)化水平進(jìn)一步提高的要求，實(shí)現(xiàn)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化的需求已迫在眉睫。針對(duì)高效切削刀具國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)，構(gòu)建了刀具形性協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)體系；突破刀具材料-結(jié)構(gòu)-性能一體化協(xié)同制備關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明形性可控的微納復(fù)合金剛石涂層刀具制備新技術(shù)；提出復(fù)雜型線高速鋼刀具高效精密成形新方法；發(fā)明重載高效切削超硬刀具刃口成形新技術(shù)。開(kāi)發(fā)出金剛石涂層刀具、復(fù)雜型線高速鋼刀具和超硬刀具等系列化產(chǎn)品與高效切削應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在高端裝備制造業(yè)中規(guī)模化應(yīng)用。金剛石涂層技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在國(guó)內(nèi)已建立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的金剛石涂層刀具生產(chǎn)線，研制出系列化金剛石涂層刀具，通過(guò)中國(guó)商飛工藝認(rèn)定；還批量應(yīng)用于成飛多機(jī)型和航天一院型號(hào)產(chǎn)品研制，替代進(jìn)口，保障了重大裝備研制技術(shù)安全。復(fù)雜型線高速鋼組合拉刀為國(guó)內(nèi)首臺(tái)套，國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，主要性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)的系列組合拉刀和輪槽銑刀，打破了國(guó)外壟斷，為我國(guó)三大汽輪機(jī)廠重點(diǎn)新產(chǎn)品研制提供刀具技術(shù)。相關(guān)成果還應(yīng)用于上飛波音737平尾梁緣條生產(chǎn)線、寶鋼管螺紋生產(chǎn)線和通用汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋生產(chǎn)線。研究成果對(duì)促進(jìn)我國(guó)刀具行業(yè)科技進(jìn)步作用顯著；對(duì)企業(yè)降本增效作用顯著，促進(jìn)了高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。項(xiàng)目獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利40項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)80項(xiàng)，軟件著作權(quán)9項(xiàng)，出版著作4部，SCI/EI收錄論文301篇，榮獲2017年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。金剛石涂層刀具金剛石涂層刀具金剛石涂層刀具應(yīng)用（C919部裝現(xiàn)場(chǎng)）汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子輪槽拉刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子輪槽銑刀應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)類(lèi)型:發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨(dú)立研究獲得政府支持情況:國(guó)家級(jí)計(jì)劃/專(zhuān)項(xiàng)類(lèi)別:國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃、上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)重大項(xiàng)目

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油微小孔、微透鏡陣列模具、微小葉輪、微流道芯片、骨切削修復(fù)等難加工材料微小零件精密加工，開(kāi)展了微細(xì)刀具設(shè)計(jì)、刃磨制備及切削技術(shù)等方面研究。實(shí)現(xiàn)超小直徑高長(zhǎng)徑比微細(xì)鉆頭、變芯厚變槽寬硬質(zhì)合金微細(xì)鉆頭、橫刃修磨硬質(zhì)合金微細(xì)鉆頭、異型結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金微細(xì)銑刀、超小直徑超硬微細(xì)球頭銑刀等微細(xì)刀具的設(shè)計(jì)制造及應(yīng)用。突破超小直徑微細(xì)刀具的設(shè)計(jì)和刃磨關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)12微米直徑納米顆粒硬質(zhì)合金銑刀的精密刃磨；形成了直徑50微米微細(xì)銑刀與鉆頭的精密刃磨制造與批量生產(chǎn)能力；突破了50微米超硬材料PCD/CBN微細(xì)銑鉆刀具的精密刃磨制造技術(shù)。 圖1：通過(guò)自研微細(xì)球頭銑刀實(shí)現(xiàn)直徑5mm微小葉輪精密加工