針對汽車關(guān)鍵零部件的加工特色及其特殊的切削工藝要求凛未,以開發(fā)先進的復(fù)合刀具或?qū)S玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點辫继,通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進行消化吸收和創(chuàng)新硼婿,參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計锌半;對引進的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、幾何形狀優(yōu)化寇漫、熱處理工藝創(chuàng)新刊殉。
研究乘用車及重型卡車用發(fā)動機、變速箱州胳、傳動系齒輪用高精度滾记焊、剃、插齒輪刀具以及弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計原理栓撞,開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備遍膜;研發(fā)發(fā)動機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?a target="_blank" class="mmstipl3" href="http://www.atkqc.com/lathe/">車銑刀腐缤、曲軸高速內(nèi)/外銑刀捌归、鏜銑刀等一批高精度、高效率岭粤、高可靠性惜索、專用化的“三高一專”的高速高效復(fù)合切削刀具惰衬。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)過程中的幾項關(guān)鍵技術(shù)進行重點研究铡碧,分別是刀具設(shè)計技術(shù)、刀具成形技術(shù)羔题、刀具涂層技術(shù)和刀具應(yīng)用技術(shù)愧蔬。
刀具設(shè)計技術(shù):目前國內(nèi)刀具設(shè)計主要依賴于經(jīng)驗并面向傳統(tǒng)。
切削加工領(lǐng)域鉴何,無刀具安全性可言茴夯。本項目是基于反求工程、刀具參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進行精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具設(shè)計矢妄,滿足高速高效切削性能要求屁茁;反求工程技術(shù)是現(xiàn)代設(shè)計制造技術(shù)中不可缺少的重要方法,應(yīng)用激光快速掃描系統(tǒng)汇氛,獲得關(guān)于樣品實體特征的離散點數(shù)據(jù)组伐,再通過空間重構(gòu)技術(shù)求得樣品的三維仿真模型捍睡,從而達到快速優(yōu)化設(shè)計的目的。精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具結(jié)構(gòu)復(fù)雜硕帖,設(shè)計精度高唧取,應(yīng)用反求工程技術(shù)可以大大縮短刀具的設(shè)計周期,滿足設(shè)計要求划提。汽車零部件制造中高速高效切削工藝應(yīng)用普及枫弟,因而在精密復(fù)合整體硬質(zhì)合金數(shù)控刀具設(shè)計中,必須對高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)的靜力學(xué)模型和動力學(xué)模型進行分析腔剂,對高速高精度刀具系統(tǒng)的動平衡性能以及刀體和夾緊機構(gòu)的失效機理進行研究媒区,利用先進的反求工程軟件、硬件技術(shù)平臺和動平衡試驗系統(tǒng)掸犬,開展刀具設(shè)計研究工作。
目前國內(nèi)對于PCD绪爸、PCBN刀具刃磨主要是應(yīng)用機械方法實現(xiàn)直線修磨湾碎。
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)奠货,實現(xiàn)復(fù)雜曲線刃的精密高效成形介褥。
數(shù)控多軸電蝕磨技術(shù)是一種先進的復(fù)合磨削技術(shù),是解決超硬材料(HV3500-7000)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)递惋。它運用電蝕輪(或鉬絲)與工件間電火花加工的原理柔滔,利用數(shù)控五軸聯(lián)動實現(xiàn)對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炬伶,生產(chǎn)效率大幅度提高浅腥。通過CAM數(shù)控軟件的開發(fā),可以加工各類復(fù)雜的曲線刃形吻拼、階梯刃形的聚晶金剛石鏜銑刀具鱼雇,形成具有光滑連接、各點后角一致的主切削刃精確形狀局权。尤其是采用線電蝕磨削礼猪,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)簡單拒徐,無法滿足刀具對涂層的綜合性能要求硅盹。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)良的綜合性能莽每,達到國外先進水平又竞,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)計中残匈,涂層材料的成分種類菲藏、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)合涂層的保證视事。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)鍵庆揩。本項目采用機械處理俐东、濕法清洗、粒子刻蝕等綜合處理工藝技術(shù)订晌,得到適合涂層的理想表面虏辫,最大程度提高涂層的結(jié)合力。在富鋁涂層的制備過程中锈拨,采用多層結(jié)構(gòu)和成分漸變的層構(gòu)設(shè)計工藝砌庄,通過控制每層的厚度和成分,達到最佳的力學(xué)性能奕枢。一方面娄昆,通過控制層厚,抑制晶粒的生長缝彬,獲得納米涂層萌焰。同時,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)象谷浅,從而消除裂紋篱瀑,獲得連續(xù)性涂層。另一方面椅砸,通過控制成分變化送县,采取成分漸變的處理工藝,有利于消除涂層過程中的應(yīng)力嫡服,同時桌偎,漸變的層構(gòu)設(shè)計有利于提高涂層結(jié)合力。在涂層成分控制方面饼痘,調(diào)整Al:Ti的原子比收谭,增加Al的含量,形成富鋁涂層全僧,抑制切削過程中因溫度升高形成TiO2旧败,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公杰,有效提高刀具的耐磨性暮孕,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许起,克服傳統(tǒng)涂層因加工過程中溫度升高而失去其力學(xué)性能的缺點十偶。
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,針對具體工件材料、加工精度惦积、表面質(zhì)量和加工效率等要求接校,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狮崩。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蛛勉,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)合理睦柴、適用的切削數(shù)據(jù)還十分缺乏诽凌,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)化進程坦敌。我國汽車制造企業(yè)在從工業(yè)發(fā)達國家大量購進先進的高速數(shù)控加工中心時侣诵,卻由于技術(shù)封鎖而無法引進高速切削數(shù)據(jù)庫等工藝技術(shù),嚴(yán)重影響先進加工中心的正常應(yīng)用狱窘,造成固有資產(chǎn)的潛在浪費杜顺。對于汽車制造部門,如何選擇刀具牧稳,如何用好刀具茫绅,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比闰袒,實現(xiàn)高效低成本加工,一直是汽車零部件生產(chǎn)線上主旋律鞭碳。而對于刀具制造企業(yè)悴觅,新開發(fā)的刀具在進入市場之前需要進行切削性能評估,切削性能試驗對刀具的進一步改進和優(yōu)化切削用量的獲取最有效山滔。
高速切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)最核心技術(shù)是基于切削力模型轰蜗、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)測技術(shù)莉紊。高速切削數(shù)據(jù)來源有三方面:文獻資料自葡、生產(chǎn)實際、切削試驗幼潮。
在目前我國高速切削數(shù)據(jù)還很缺乏的前提下恤仁,尤其是針對難加工材料的高速切削數(shù)據(jù)更加缺乏的形勢,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)測技術(shù)的研究顯得更加緊迫和重要坯苹。
技術(shù)創(chuàng)新點隆檀、突破點汽車關(guān)鍵零部件一般是以鋼材、鑄鐵和鋁合金等材料為主粹湃,但其加工大多是在專用數(shù)控機床上進行恐仑,切削工藝比較特殊,而且需要高速高效的生產(chǎn)節(jié)拍。
刀具成形技術(shù):該技術(shù)內(nèi)容分為兩大部分裳仆,分別是復(fù)雜空間線刃成形的多軸聯(lián)動數(shù)控磨削技術(shù)和超硬材料電蝕磨削技術(shù)腕让。
基于主切削刃空間成形原理的多軸聯(lián)動數(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的數(shù)控工具磨床多軸聯(lián)動來實現(xiàn)歧斟,有關(guān)砂輪空間截型的運動軌跡精確描述是獲得精確主切削刃的關(guān)鍵技術(shù)纯丸,通過CAD/CAM三維仿真切削軟件的運用,進行階梯面构捡、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液南。通過CAM前瞻功能,對加工系統(tǒng)的干涉問題進行研究勾徽,獲得優(yōu)化的磨削工藝滑凉,確保實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)上斗黍,通過二次開發(fā)二娄,形成自主知識產(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)。
針對汽車關(guān)鍵零部件的加工特色及其特殊的切削工藝要求掷佑,以開發(fā)先進的復(fù)合刀具或?qū)S玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點苇恤,通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進行消化吸收和創(chuàng)新,參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計霹壁;對引進的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進行結(jié)構(gòu)設(shè)計供窝、幾何形狀優(yōu)化、熱處理工藝創(chuàng)新剿稼,形成自主開發(fā)和創(chuàng)新能力百涕。
研究乘用車及重型卡車用發(fā)動機、變速箱茂禁、傳動系齒輪用高精度滾斩角、剃、插齒輪刀具以及弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計原理瞻窗,開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備伶丐;研發(fā)發(fā)動機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)斗杼亍④囥姷痘┗辍⑶S高速內(nèi)/外銑刀、鏜銑刀等一批高精度辙芍、高效率啡彬、高可靠性、專用化的“三高一尮使瑁”的高速高效復(fù)合切削刀具庶灿。
圍繞汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)項目中有關(guān)刀具設(shè)計、刀具制備、刀具切削性能評價往踢、切削過程切削力-切削溫度耦合作用機理腾誉、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)理論研究和試驗技術(shù)研究峻呕。針對汽車關(guān)鍵零部件高性能切削加工要求利职,開展高性能刀具設(shè)計制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)研究,分別是高速高效切削刀具的設(shè)計技術(shù)瘦癌、成形技術(shù)撼盈、先進涂層技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)填丢,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)节讹。
創(chuàng)新點:
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)庫敞灸;基于難加工材料高速切削力-熱耦合物理模型漾肩,研究切削參數(shù)優(yōu)化預(yù)測技術(shù),建立面向汽車制造領(lǐng)域的專用切削數(shù)據(jù)庫区酷;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有智能推理掘鱼、判斷及決策的專家系統(tǒng),滿足高端產(chǎn)品切削加工要求丛幌。
基于切削過程動態(tài)特征參量和加工表面質(zhì)量指標(biāo)檢測技術(shù)鸣拦,構(gòu)建刀具切削性能評價體系,為工具企業(yè)懒碍、材料企業(yè)扇述、刀具應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù)支持,為刀具標(biāo)準(zhǔn)化研究提供試驗平臺杯道;研究應(yīng)用反求工程進行汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的優(yōu)化設(shè)計技術(shù);研究應(yīng)用多軸聯(lián)動數(shù)控和電蝕磨削技術(shù)完成空間曲線刃的成形技術(shù)责蝠;研究開發(fā)富鋁多層復(fù)合硬涂層刀具技術(shù)党巾。
進行各類汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化創(chuàng)新,開發(fā)計算機模擬(模擬切削或仿真切削)軟件霜医;改進熱處理計算機控溫系統(tǒng)使控溫精度達到±3℃齿拂;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)肴敛,提高難加工材料的加工效率和工序質(zhì)量穩(wěn)定性署海;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)高速医男、高效切削發(fā)展要求砸狞。
主要技術(shù)指標(biāo)(如形成的知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)刀森、新產(chǎn)品踱启、新裝置、論文專著等數(shù)量研底、指標(biāo)及其水平庵恨,與國內(nèi)外同類技術(shù)或產(chǎn)品的競爭分析,滿足項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修扁、鑄鐵和鋁合金等材料為主诀烫,但其加工大多是在專用數(shù)控機床上進行,切削工藝比較特殊峡逆,材料而且需要高速高效的生產(chǎn)節(jié)拍勃拢。
針對汽車關(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)先進的復(fù)合刀具或?qū)S玫牡毒呓Y(jié)構(gòu)為重點涧俐,通過應(yīng)用反求工程技術(shù)進行消化吸收和創(chuàng)新歉赴,參數(shù)化解析以及高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)安全性進行刀具優(yōu)化幾何設(shè)計;對引進的汽車零部件用復(fù)雜刀具和特殊刀具進行結(jié)構(gòu)設(shè)計偶村、幾何形狀優(yōu)化柄午、熱處理工藝創(chuàng)新,形成自主開發(fā)和創(chuàng)新能力娶架。
研究超重型卡車用大型爽咒、高精度滾剃齒輪刀具以及大型弧齒錐齒輪刀具的設(shè)計原理,開發(fā)相關(guān)加工技術(shù)和裝備窿侈;重點研發(fā)變速箱復(fù)雜精密齒輪加工專用系列齒輪刀具炼幔、發(fā)動機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)妒芳颉④囥姷赌诵恪⑶S高速內(nèi)/外銑刀鏜銑刀等一批高精度、高效率圆兵、高可靠性跺讯、專用化的“三高一專”的高速高效復(fù)合切削刀具殉农。
研究多軸聯(lián)動數(shù)控磨削和電腐蝕加工實現(xiàn)復(fù)雜空間曲線刃的成形加工技術(shù)刀脏。基于高速高效刀具與工件材料切削性能適配性模型超凳,建立通用型切削數(shù)據(jù)庫愈污;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)測技術(shù)轮傍,建立面向汽車制造領(lǐng)域的專用切削數(shù)據(jù)庫暂雹;數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有智能推理首装、判斷及決策的專家系統(tǒng),滿足高端產(chǎn)品切削加工要求埂荤;基于切削過程動態(tài)特征參量和加工表面質(zhì)量指標(biāo)檢測技術(shù)毛围,構(gòu)建刀具切削性能評價體系,為工具企業(yè)屁蕾、材料企業(yè)沸恤、刀具應(yīng)用企業(yè)提供技術(shù)支持,為刀具標(biāo)準(zhǔn)化研究提供試驗平臺躺潘。
應(yīng)用反求工程進行汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具的開發(fā)優(yōu)化設(shè)計真稚;應(yīng)用多軸聯(lián)動數(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)合硬涂層刀具毕亲。
中國已成為世界新的制造和加工中心农帝,汽車、航空航天项蝉、模具舆飒、機械、電子白找、冶金等行業(yè)的蓬勃發(fā)展和興起能真,給刀具行業(yè)的發(fā)展提供了巨大的市場空間。然而扰柠,在經(jīng)濟全球化的趨勢下粉铐,市場經(jīng)濟競爭日趨激烈,世界各大著名刀具公司產(chǎn)品紛紛投放中國市場卤档,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)品蝙泼。
而我國數(shù)控刀具沒有形成規(guī)模,國產(chǎn)化率較低劝枣,主要是一些低檔產(chǎn)品汤踏。在汽車制造業(yè)中,先進的數(shù)控加工刀具主要依賴進口舔腾。
汽車關(guān)鍵零部件高性能刀具開發(fā)的下一步目標(biāo)是要進一步打破國外知名品牌刀具的技術(shù)壟斷茎活,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)計制造水平,國產(chǎn)數(shù)控刀具要形成規(guī)淖镣伲化生產(chǎn)。
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