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項目階段:在研

高精密微小幾何特征零件在航空航天、國防、醫(yī)療等領域的產值已超過千億美元。目前，我國主要用傳統(tǒng)設備對這些零件進行微細銑削，存在著精度低、耗能高、占地空間大等突出問題。另外，超精密微細銑削設備依賴進口，價格昂貴，且高端超精密微細銑削設備還對我國禁運，嚴重阻礙了我國高精密微小幾何特征零件的精密加工與相關應用行業(yè)的發(fā)展。通過本項目高精密微細銑削加工關鍵技術研發(fā)與應用，解決了以上突出問題，取得了高精密微細銑削加工關鍵技術與裝備的重大突破，打破了國外技術封鎖。創(chuàng)新研究成果如下： 1.發(fā)明了系列超精密微細銑削機床，提出了小型超精密微細銑削機床創(chuàng)成式精準設計方法，解決了超精密微細銑削機床的創(chuàng)新研發(fā)問題。與國內目前用于微細銑削的主要加工機床相比，精度提高了一個數量級、節(jié)約了70%的能源和75%以上的占地空間。 2.發(fā)明了系列微細球頭銑刀，切削部旋轉包絡球面直徑為50μm～1000μm，前刀面與后刀面均為直紋面，從原理上保證了切削刃輪廓制備誤差≤±2μm。提出了微細銑刀的直紋面組合設計方法，研發(fā)出了其制造關鍵技術，解決了超硬微細銑刀的創(chuàng)新研發(fā)問題。 3.發(fā)明了微細銑削用工件姿態(tài)微調整裝置，工件上表面調整精度達1.7μm，減少了超精密微細銑削時40%的工件調整時間。提出了微細銑削工件姿態(tài)微調整夾具設計方法與技術，解決了工件姿態(tài)微調整夾具裝置的剛度與阻尼優(yōu)化匹配的問題。 4.提出了微細銑削的微觀關系模型與微細銑削臨界工藝參數分析優(yōu)化方法，解決了塑性材料微細銑削尺度效應所對應臨界條件的判定、硬脆性材料塑性切削判定準則不統(tǒng)一的問題，為超精密微細銑削裝備研發(fā)與應用提供了關鍵支撐理論與技術。 本項目研究成果通過了山東省教育廳組織的鑒定，鑒定委員會認為，該研究整體技術達到國際先進水平，所研發(fā)的微細球頭銑刀達到國際領先水平。 取得自主知識產權國家發(fā)明專利23項，實用新型專利5項，發(fā)表論文67篇，其中被SCI/EI收錄47篇。所自主研發(fā)的關鍵技術，市場需求度高，不但能夠替代進口產品，而且具有國際市場競爭的優(yōu)勢，社會效益顯著。 本項目成果附加值高，已在多家企業(yè)推廣應用，近3年，新增產值149590.2萬元，新增利潤21520.6萬元，經濟效益重大。

?  成果簡介：具有車、銑、車銑、鉆、鏜、絞、螺紋等多種加工功能，適合加工各種材料如鋼件、鋁及銅質零部件和各種復雜三維結構件。帶有自主開發(fā)的國際市場上最高轉速、最小刀具適配器的自動換刀電主軸，可配備32把刀具的國際上最小的刀庫；可實現精密微小型復雜結構件一次裝夾完成全部或大部分工序的完整性加工。機床行程：X向320mm；Y向60mm；Z向270mm；車削主軸轉速：0-8000rpm，銑削主軸轉速：0-60000rpm，加工精度IT6級；車銑最低粗糙度Ra為0.3mm；重復定位精度

本軟件為系列化葉輪專用CAM軟件，可完成整體離心葉輪和軸流葉輪的四坐標以及五坐標數控加工編程工作，葉輪幾何形狀可以是直紋面葉輪或自由曲面葉輪；也可以完成葉片的三坐標數控加工編程。用戶只需輸入葉輪數據和加工工藝參數，軟件即可自動生成特定機床的數控加工代碼。    主要功能： 1）曲面造型功能：根據葉輪設計數據，計算機自動生成葉片以及葉輪的幾何形狀，并顯示在計算機屏幕上，可通過鼠標進行平移、旋轉和縮放操作。 2）刀具軌跡的生成：在葉輪粗加工中，主要針對立銑刀，采用高效的刀位軌跡排布算法，縮短刀具走刀長度，提高加工效率；精加工階段，針對常用的球頭刀或者切削刃為二次回轉曲面的非標準刀具，規(guī)劃出刀具加工軌跡，非標準刀具尺寸可根據葉輪數據由軟件給出。粗加工和精加工的刀具軌跡以圖形方式輸出。 3）刀具干涉檢查與修正：對生成的每一個加工刀位，自動進行干涉檢查，并自動修正干涉刀位。對于最終無法修正的刀位，給出刀具與葉片的干涉量，并通過計算機屏幕顯示干涉刀位位置，供設計人員重新選擇合適的刀具。 4）后置處理：可根據用戶不同的數控機床結構，調用相應的后置處理程序，生成符合用戶機床要求的數控加工代碼。    技術特點： 1）本系列軟件既能完成離心葉輪的整體加工編程，又能完成軸流葉輪的加工編程；兩種葉輪的葉片可為直紋面也可為自由曲面。 2）粗加工采用高效的刀具軌跡，無走刀浪費。 3）對于自由曲面葉輪，精加工可采用二次回轉面刀具，加工效率可大幅度提高； 4）對于直紋面葉輪，采用側銑法加工，對每一步刀位都采用獨特的算法進行了優(yōu)化，使得加工過切量為最小，提高了加工精度。 5）對于干涉到位，給出了干涉量和干涉位置，便于設計人員選擇刀具或修改葉輪的設計數據。 6）對葉片前緣和尾緣進行了修圓，提高了加工質量。    應用范圍： 1）鼓風機、壓縮機內的離心葉輪； 2）飛機發(fā)動機葉輪、軍事裝備推進器中使用的葉輪； 3）微型葉輪式人工心臟中的葉輪。

?  成果簡介：精密內孔加工特別是硬淬材料和高粘性材料的內孔加工，砂輪的損耗十分嚴重，而內孔加工精度和表面質量對砂輪幾何形貌及磨削性能的變化十分敏感，因此，需要采用高耐磨的具有良好保持性的超硬砂輪及其磨削技術，本項目可針對不同材料的內孔磨削要求，提供高效的砂輪設計與制造及其應用技術。該技術主要應用于強化鑄鐵、軸承鋼、不銹鋼、陶瓷等材料的精密內孔加工。比普通砂輪提高耐用度10倍以上，磨削粗糙度Ra≤0.4。?  項目來源：自行開發(fā)?&

本發(fā)明公開了一種內腔鉆孔多刀具加工裝置。包括裝在箱體內的刀具機構、傳動驅動機構和進給機構以及支撐連接在箱體外壁與工件之間的支撐機構；傳動驅動機構連接刀具機構驅動刀具旋轉，進給機構連接刀具機構控制其徑向移動，刀具機構包括沿圓周均布的多組刀具組件，每組刀具組件徑向安裝并朝向工件內壁。本發(fā)明可在零件內腔中同時加工多個周向的盲孔或通孔，加工不需要額外的夾具，裝夾十分方便，并且能自動快速定心，大大的提高了加工效率。

本發(fā)明公開了一種基于聲壓力的自動化微加工裝置。包括功率放大器、高速攝像機、圖像采集卡、工控機和加工模塊，加工模塊包括驅動座、換能器、擱物臺和用于與換能器配合實現加工的微刀，微刀通過微鑷放置于擱物臺上，驅動座中心盲孔的內邊緣沿圓周一圈間隔均布裝有換能器，換能器均向驅動座中心傾斜安裝，驅動座中心放置有用于放置加工工件的擱物臺；微刀依次載入每一個離散點的位置運動，實現在水平方向及縱向進給方向的運動，完成加工。本發(fā)明的裝置具有加工精度高、結構簡單、易操作、易實現自動化個性微加工等優(yōu)勢。