加强刀具技术研究提高制造业竞争力——访国家杰出青年科学基金获得者,山东大学机械工程学院教授刘战强

():您长期从事高速切削加工理论(特别是切屑形成机理)、刀具磨损、铣削稳定性、加工表面完整性等方面的研究,请介绍下您在这几方面开展了哪些创新性研究?取得了哪些研究成果? 刘战强:与普通切削加工技术相比,高速切削加工在切屑形成机理、刀具磨损、切削加工稳定性及加工表面完整性等方面均存在显著差别.加工塑性金属材料时,随切削速度提高,切屑形态由连续带状转变为锯齿状乃至碎断状,切屑形态对刀具寿命和加工表面质量具有重要影响,研究切屑形成过程的力学控制机制及其与切削条件之间的关系至关重要.课题组在研究过程中依据自己发明的超高线速度获取方法和高速切削条件下切屑根部获取方法,结合力学、能量学及材料学分析,提出了绝热剪切-韧性断裂复合型锯齿状切屑形成模型,揭示了切屑变形规律和集中剪切带的启动与扩展路径.     

航空发动机刀具切削加工现状与发展

为了提高航空动力机械切削加工的生产效率,促进航空发动机整体制造技术提升,增强市场竞争力,近年来,国内航空发动机制造企业非常重视先进切削刀具的推广与应用工作,并逐渐认识到可转位刀具及高效、高性能切削刀具与传统刀具相比,有明显的优越性.     

未来刀具

刀具技术在航空制造等领域进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的新阶段。不断寻求开发新型刀具材料、优化刀具结构设计、研究刀具涂层技术以及先进切削润滑冷却工艺成为迫切要求。     

重视刀具应用技术提高切削加工效率

自20世纪80年代开始,在世界制造业的发展和制造技术进步的带动下,切削技术和刀具逐渐进入了高速、高效、创新工艺的发展新阶段,切削加工效率有了成倍的提高,为制造业的发展作出了重要的贡献。创新的、高效的切削工艺和先进刀具已成为制造业中航空航天、汽车、模具、电站设备制造等工业部门和装备制造业的基础工艺和关键技术。高速切削、干切削、硬切削等新的切削方式正在改变一些行业的传统加工工艺,显现出强大的生命力。至今,应用创新的切削工艺和先进刀具,提高加工效率和加工质量,降低制造成本,从而提高企业的竞争实力已成为工业发达国家…     

高压冷却下切削GH4169切屑形态影响因素研究

高温合金属于典型的难加工材料,PCBN刀具切削GH4169时,切削力大,切削温度高,切屑形态很难得到有效控制。高压冷却作为新型的加工技术,能够有效降低切削温度,提高切屑的折断能力。首先,对高压冷却下切屑弯矩进行理论分析,获得切屑弯矩理论模型;其次,基于试验研究不同切削参数、冷却压力和刀具倒棱参数对切屑长度、卷曲半径和切屑宽度的影响规律,为进一步促进切屑控制提供一定的借鉴作用。     

先进刀具技术现状分析及发展趋势

高速切削作为先进制造技术的一项全新的共性基础技术,已经成为现代切削加工技术的重要发展方向。先进刀具在机械加工中起到了越来越重要的作用,选择合理的刀具材料、涂层及几何参数将是实现高效切削加工的关键。因此,刀具作为切削加工工艺系统中最活跃的因素已经成为实现高速切削加工的必要条件。     

聚焦战略需求,开展航空构件成形与连接关键技术研究——走进江西省航空构件成形与连接重点实验室

江西省航空构件成形与连接重点实验室依托南昌航空大学航空制造工程学院,围绕航空发动机、大飞机、高空高速无人机、高级教练机等飞行器开展关键构件成形与连接的基础理论、关键技术研究和成套装备的开发、应用。实验室充分利用学校在航空制造领域的技术优势,围绕航空产业急需的关键航空制造技术开展研究,以突破关键技术严重依赖国外的瓶颈、建设一流技术创新平台、提升产业核心竞争力为目标,在航空制造先进焊接技术、航空构件精密成形技术、高效高精密加工技术和航空构件增材制造技术等领域建立创新平台,开展基础理论与应用技术研究,研发高精尖装备,并以项目为牵引,创新高校人才培养模式、为航空工业提供人才支撑。     

高效切削与高完整性加工技术

高效加工是满足日益提高的产品精度和生产效率要求的必要措施.选择合适的高效切削加工工艺和高完整性加工技术,可以在大幅降低生产成本的同时实现加工工件的高尺寸精度和高表面完整性.对高效切削加工工艺及高完整性技术进行综述,介绍和分析包括高速切削技术、复合加工技术、先进加工刀具、高效冷却技术和新型高完整性加工原理及其技术应用.研究表明,切削高速度、刀具高效率、机床高复合、冷却高环保以及新型高完整性加工技术是高效切削及切削后续工艺的重要发展方向.     

绿色切削技术的研究现状及发展

与湿切削相比,由于缺少了切削液的冷却、润滑和辅助排屑等功能,干切削过程中刀具、工件和切屑之间摩擦以及刀具磨损加剧;切削力、切削热和切削区温度急剧增加;同时,加工精度和工件表面质量变差.但是,干切削具有对大气和水环境无污染、切屑上无残液从而降低了清洁处理成本、对人的健康无害且不会损伤皮肤或造成过敏等优点.而且通过改进刀具技术、机床性能和切削工艺可以消除干切削的不利影响.     

高速切削刀具新技术

高速切削已经成为切削加工的主要发展方向。为真正实现切削加工的高速化,不仅要研究开发与高速切削相适应的刀具材料,还要不断改进刀具结构及刀具监控系统。本论坛汇集专家、用户和厂商等多方观点,力求为高速切削刀具的发展和应用提供一些借鉴。     

超硬刀具和材料的研究与应用

超硬复合材料是一种非常有发展前途的刀具材料,金刚石和立方氮化硼是其中的2种,在应用领域具有较好的互补性.先进的切削技术离不开先进的刀具,超硬刀具符合现代高速、高效、低成本以及环保的要求,是一种理想的切削刀具.切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术之一.据统计,国外切削加工在整个制造加工中所占比例约为80%～85%,国内则高达90%.     

航空复杂壳体深小孔的高效精密加工技术

针对某类复杂壳体深小孔数量多、孔径小、长径比大、精度要求高的特点,在优化设计枪钻切削刃及冷却孔结构的基础上,将枪钻、直槽内冷钻等新型孔加工刀具与加工技术应用到卧式加工中心上,研究开发孔径Φ2~Φ10、长径比20~60深小孔的高效加工方法和加工工艺,优化得到符合要求的最佳切削参数,并建立深小孔高效加工切削参数数据库。实践表明,这一技术将深小孔加工效率提高30%以上,加工质量显著改善,有效解决了深小孔的高效精密加工问题。     

超声椭圆振动精密切削

传统超声振动切削加工中刀具后刀面与工件已加工表面的高频摩擦使刀具承受交变拉压应力,导致刀具疲劳崩刃。超声椭圆振动切削技术使刀具以椭圆振动轨迹对工件进行切削,避免了刀具后刀面与已加工表面的摩擦,有效抑制了刀具的崩刃破损;同时,将刀具前刀面与切屑之间有害的摩擦力变为有利的切削力,增加了刀具的剪切角,降低了切削过程中的吃刀抗力,提高了加工精度。     

先进切削刀具及未来趋势

<正>在刀具和切削过程管理过程中,基于RFID的刀具出入库管理及刀具使用系统已经逐渐走向商业化。同时,基于零件材料及加工特征的切削专家系统的开发,将为刀具的正确选取和工艺的制订提供解决方案。现在和未来一段时期,切削加工技术在飞机、航空发动机的制造过程当中,仍然是零件成形的主要工艺之一。航空航天零件材料向更高的比强度、耐高温、耐腐蚀等特性发展,高强度钢、钛合金、高温合金、复合材料等难加工材料应用越来越广泛;同时,零件中的薄壁、深腔、复杂曲面等特征越来越复杂,尺寸精度和表面质量要求越来越高;此外,航空制造任     

声音

飞机整体铝合金构件的开发、发动机钛合金与高温合金零件的高效加工、新型纤维增强材料的大量应用都离不开先进的切削技术和刀具。工业发达国家的航空工业发展历程证明,重视和发展切削刀具是发展航空航天工业的必备条件。     

车铣复合切削加工技术及其应用研究进展

综述了车铣复合切削过程中的运动学原理、刀具磨损、切屑形貌、切削力和表面完整性方面的最新研究进展；阐述了车铣复合在航空零部件和轴类零件加工中的应用；展望了车铣复合切削加工的研究方向。     

航空难加工材料切削加工技术与刀具应用调查报告

随着全球工业技术的不断发展,各个领域对一些重要零部件材料的机械性能和力学性能(强度、硬度、耐热性、抗磨性、抗拉强度和抗压强度等)的要求在不断提高,特别是航空领域。普通工程材料难以用于航空结构件中,目前高强度难加工材料和低密度轻质材料成为航空结构件的两大类主要材料。随着航空产品中难加工材料使用的增加,难加工材料的切削加工已成为一个难题。如果仍然采用传统材料的加工工艺、加工方法和加工刀具,无论在加工效率还是加工质量上都会大打折扣,且无法保证较低的加工成本。如何实现这些难加工材料的高效加工,既要保证加工效率和加工质量,又要控制加工成本,成为生产中面临的重要问题,必须了解难加工材料的切削加工特性,掌握切削规律和应用的切削工艺。合理的刀具选型和优化的加工方法对于提高难加工材料的加工效率和延长刀具寿命非常重要,特别是在航空零部件的难加工材料加工中尤为重要。本调查以"航空难加工材料切削加工技术与刀具应用"为主题,主要调查对象涉及刀具厂商、航空企业用户和科研机构。其中,刀具厂商包括山特维克可乐满、山高、伊斯卡、瓦尔特、森拉天时、猛龙刀具、德国蓝帜金属加工技术集团、哈量集团、京瓷、埃莫克法兰肯等;航空企业用户包括沈阳飞机工业(集团)有限公司、沈阳黎明发动机(集团)有限公司、西安飞机工业(集团)有限公司、哈尔滨飞机工业集团有限公司和北京航空制造工程研究所等;科研机构包括北京航空航天大学、南京航空航天大学、中国航空工业研究发展中心等。通过对难加工材料切削加工和适用刀具的分析,得到不同工况下难加工材料切削时的注意问题及刀具选择,希望为加工难加工材料、合理选择刀具及提高加工效率提供参考。     

复合材料后加工技术的研究现状及发展趋势

分析了国内外复合材料后加工技术的研究现状和发展趋势,重点阐述了复合材料切削力和切削温度、切削刀具材料及结构、特种加工技术、表面质量评价技术研究等方面的研究成果,同时提出了建议。     

面向高端装备制造需求,聚焦高性能精密制造研究 —— 走进精密与特种加工教育部重点实验室

大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室2003年11月由教育部批复立项,2007年7月通过教育部验收后被批准对国内外开放。实验室定位于先进制造领域中精密与特种加工技术应用基础研究,面向机械制造学科前沿和国家战略性新兴产业高端装备制造发展需求,聚焦高性能零件精密制造,重点围绕精密/超精密加工理论与技术、特种加工及复合加工技术、精密测量与加工过程数字化控制技术、微系统与微制造技术等开展科学研究和技术创新,培养高素质、高水平的创新型人才,为我国高端装备制造技术发展提供理论与技术支撑。     

拉削高温合金时的切屑控制问题

切屑控制问题已经进行了很多的研究。但多数的工作,目的在于如何使切屑折断,较少研究如何控制切屑的卷曲,以便改善切削过程,提高刀具寿命和表而质量。特别是对于拉削高温合金时切屑的控制研究,至今还很少见。拉削是断续切削加工,切屑、较短而薄,切屑控