裝備制造是我國優(yōu)先發(fā)展的領域，**的切削與刀具技術是**加工系統(tǒng)發(fā)揮功能的重要保證，也是衡量裝備制造業(yè)水平的重要標志。通過04專項課題的研究，滿足了國家發(fā)展的戰(zhàn)略需求，對促進裝備制造業(yè)水平的提升具有重要的現(xiàn)實意義。

自2010年以來，哈爾濱理工大學承擔了“上等數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項（以下簡稱“04專項”）面向航空航天領域的課題共計6項，包括：

1. 牽頭承擔了“航空航天典型零件高速多軸聯(lián)動加工技術”課題（編號：2010ZX04014-051），執(zhí)行期為2010年1月～2011年12月。通過對航空航天領域五軸聯(lián)動加工工藝優(yōu)化、運動規(guī)劃與仿真以及機床動力學特性分析與仿真等技術的研究，改變了上述關鍵參量不匹配的現(xiàn)狀，進而解決了五軸聯(lián)動高速加工效率低下的問題。同時，針對典型零件開發(fā)專用刀具，優(yōu)化了工藝參數(shù)并建立了數(shù)據(jù)庫。以大型難加工整體葉輪、薄壁框架類難加工零件、多特征難加工復雜零件和異形深孔類難加工零件等4種典型零件為驗證對象，對本課題突破的關鍵技術和工藝優(yōu)化系統(tǒng)進行了示范應用，并形成了技術規(guī)范。

2. 牽頭承擔了“航空發(fā)動機典型件與汽車淬硬鋼模具高速切削工藝研究”課題（編號：2009ZX04014-042），執(zhí)行期為2009年3月～2010年12月。通過有效集成高性能機床、**切削刀具和高速精密切削工藝等技術和資源，突破了**航空發(fā)動機結構件和汽車大型覆蓋件淬硬鋼模具等典型零部件的高速切削工藝，形成了航空發(fā)動機傳扭轉接盤和鈦合金膜盤制造能力，將航空發(fā)動機多特征整體構架件和汽車覆蓋件淬硬鋼模具的加工效率提高了30%以上。

3. 承擔了“航空發(fā)動機整體葉盤高效強力復合數(shù)控銑床開發(fā)及應用”課題（編號：2013ZX04001-081）的子項課題，執(zhí)行期為2013年1月～2015年12月。面向**航空發(fā)動機研制和批產(chǎn)需求，針對航空發(fā)動機整體葉盤類復雜零件加工，對整體葉盤高效強力復合數(shù)控銑床設計制造及動態(tài)特性、整體葉盤高效強力復合加工工藝、專用刀具設計制造、多軸數(shù)控加工編程及系統(tǒng)開發(fā)技術進行了研究，研發(fā)出整體葉盤高效強力復合數(shù)控銑床，大幅提高了整體葉盤的加工精度、效率和表面質量，顯著降低了制造成本，同時掌握了整體葉盤高效強力復合數(shù)控銑床的設計、制造和綜合性能檢測等關鍵技術。

4. 承擔了“汽車、航空航天和發(fā)電設備用高效精密數(shù)控刀具高可靠性設計制造與切削性能評價”課題（編號：2012ZX04003051）的子項課題，執(zhí)行期為2012年1月～2014年12月。開展了工件材料高速切削力學行為及其切削加工性評價、刀具高一致性原材料制備及其性能評價、刀具精準化設計理論方法、刀具低缺陷制造技術和刀具智能化應用技術等5個方面的研究工作，建立了工件材料切削加工性能評價體系和刀具性能評價體系，構建了刀具數(shù)字化精準設計平臺、低缺陷制造平臺和智能化應用平臺。

5. 承擔了“航空發(fā)動機盤環(huán)軸零件國產(chǎn)化成套刀具產(chǎn)品開發(fā)及應用”課題（編號：2014ZX04012011）的子項課題，執(zhí)行期為2014年1月～2016年12月。針對盤環(huán)軸類零件切削加工的迫切需求，分別從高溫合金的可加工性、切削過程仿真、刀具可靠性、切削過程穩(wěn)定性和表面完整性等方面展開了研究，重點研究了盤環(huán)軸類零件切削的基礎理論和應用方法，為盤環(huán)軸類零件切削用刀具的國產(chǎn)化開發(fā)與應用提供了理論基礎和共性技術支持。

6. 承擔了“復雜數(shù)控刀具革新能力平臺建設”課題（編號：2012ZX04012021）的子項課題，執(zhí)行期為2012年1月～2015年12月。開展了重型刀具的結構和刀片槽型優(yōu)化設計、難加工材料切削過程優(yōu)化、PCD刀具刃口設計制造技術等方面的研究，通過系列化的載荷與刀具性能測試，綜合運用數(shù)字化設計制造（CAD/CAM/CAE等）技術，開發(fā)出難加工材料專用數(shù)控切削刀具、大型復雜零件高效加工刀具、高性能碳纖維復合材料加工刀具和超硬材料刀具等產(chǎn)品。針對上述不同刀具類型，構建了結構設計和性能評價體系，開展了相關刀具穩(wěn)定性的測試研究，開發(fā)了典型件硬切削數(shù)據(jù)庫。

研究成果及應用情況

圍繞以上課題，哈爾濱理工大學獲得了一些研究成果并投入實際應用：

1. 針對多軸聯(lián)動高速切削加工技術的迫切需求，對關鍵零部件復雜型面和薄壁、狹小區(qū)域以及異形深孔高速切削加工中遇到的關鍵共性技術難題開展集中攻關。通過對多軸聯(lián)動高速機床技術、高速切削刀具技術和高速切削工藝優(yōu)化技術的有效集成、革新與示范應用，實現(xiàn)了航空航天典型零部件上等、高效和低成本的生產(chǎn)，提高了我國航空航天復雜零部件整體制造水平和重大裝備自主研制能力。研究成果已在航天科工哈爾濱風華有限公司、中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司、中國航空工業(yè)集團公司北京航空精密機械研究所等多家企業(yè)得到應用。應用該技術成果與原有工藝相比，在滿足甚至提高零件加工精度和表面粗糙度的前提下，一些典型零件的加工效率提高了32.7%，加工成本降低了23.7%，表面粗糙度由低于Ra3.2提高到Ra0.8。該項技術的采用，為多種型號的直升機發(fā)動機難加工零部件、薄壁零件等的制造提供了工藝技術保障和可借鑒的工藝方法與手段，對提升生產(chǎn)制造能力具有明顯的推動作用。

2. 采取“從企業(yè)現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)和提出問題，運用相關理論研究問題產(chǎn)生的原因和解決方法，將研究成果應用于生產(chǎn)，并在生產(chǎn)中完善和發(fā)展”的“實踐-理論-實踐”多次循環(huán)的技術方案，形成了**航空發(fā)動機薄壁關鍵件制造能力，解決了航空發(fā)動機典型件量產(chǎn)技術的瓶頸問題；解決了汽車覆蓋件模具加工質量與生產(chǎn)效率偏低及切削穩(wěn)定性問題；開發(fā)了航空發(fā)動機典型件高速切削數(shù)據(jù)庫與淬硬鋼模具高速切削數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)。

3. 通過開展整體葉盤高效強力復合數(shù)控加工刀具與切削參數(shù)優(yōu)化研究工作，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的整體葉盤高效強力復合數(shù)控加工成套刀具及技術，實現(xiàn)了我國航空領域整體葉盤復雜結構類零件高效低成本加工，滿足了**航空發(fā)動機的快速研制和批產(chǎn)需求。作為課題參與單位，哈爾濱理工大學根據(jù)航天航空制造領域的具體需求，針對航空發(fā)動機整體葉盤高效切削加工，對刀具幾何結構設計、刀具參數(shù)優(yōu)化和工藝參數(shù)優(yōu)化、刀具成形制造以及刀具應用等技術進行了研究，顯著提高了刀具性能的穩(wěn)定性和可靠性；研究了整體葉盤高效強力復合加工工藝優(yōu)化技術，突破了整體葉盤數(shù)控銑削加工的關鍵技術，進而實現(xiàn)了上等、高效和低成本的加工應用，從而提供了理論依據(jù)和共性技術支持。該研究成果將為航空領域高速機床、刀具產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化示范應用提供切削數(shù)據(jù)支撐。

4. 圍繞可轉位刀片斷屑槽型精準設計和超硬刀具制備及其切削性能評價等展開了研究，掌握了高可靠性可轉位刀片斷屑槽型精準設計和超硬刀具低缺陷制備技術，開發(fā)了切削加工數(shù)據(jù)庫軟件。建立了被加工材料切削加工性與刀具切削性能評價體系，為國產(chǎn)刀具性能的可靠性和穩(wěn)定性接近國際**水平提供了關鍵共性支撐技術，從而提高了我國重型機械、電站設備、汽車及航空航天行業(yè)在國際市場的競爭力。

5. 從刀具-切屑-工件材料界面作用機制及切削過程有限元模型、盤環(huán)軸類零件切削過程刀具可靠性、盤環(huán)軸類零件切削過程穩(wěn)定性、盤環(huán)軸類零件已加工表面完整性及HPC刀具的研究與開發(fā)等方面，揭示了盤環(huán)軸類零件的高效切削機理，為盤環(huán)軸類零件切削用刀具的國產(chǎn)化開發(fā)與應用提供了理論基礎和共性技術支持。

6. 針對航空航天領域典型零部件及不同材料產(chǎn)品，通過系列化的載荷與刀具性能測試，研發(fā)了難加工材料高效專用數(shù)控切削刀具產(chǎn)品；通過重型刀具的結構和刀片槽型優(yōu)化設計，研發(fā)并**了大型復雜零件重型刀具；研究了PCD刀具刃口設計制造技術，開發(fā)出高性能碳纖維復合材料加工刀具；針對上述不同刀具類型，進行了結構設計和性能評價，并開發(fā)出典型件硬切削數(shù)據(jù)庫。

課題實施推動了學校的科研工作

在以劉獻禮教授為團隊負責人的課題組的通力合作下，哈爾濱理工大學在高速切削專有技術、工藝優(yōu)化、典型件示范加工應用、切削數(shù)據(jù)庫及刀具開發(fā)等方面取得了多項研究成果。這些成果是各兄弟院校與科研院所、企事業(yè)單位相互協(xié)作的結果，是課題組各位成員積極探索、大膽實踐的結果，更是專項辦領導、各位****、關注、指導和支持的結果。

多年來，哈爾濱理工大學高度重視科研工作，堅持教育科研導向，依靠科研提高教師素質、提高教育教學質量、提高學校聲譽并增強市場競爭力。通過承擔或參與04專項課題，進一步推進了學校的科研工作，從整體上提高了學校的素質教育，打造了科技校園。希望課題組圍繞中國制造2025及互聯(lián)網(wǎng)+，緊密結合國家科技發(fā)展方向，進一步加強科研立項，促進學術氛圍的增強，提高科研產(chǎn)出，積極探索和推進科研成果的推廣和轉化工作。

結語

中國正在成為世界制造大國，裝備制造成為我國優(yōu)先發(fā)展的領域，**的切削與刀具技術是**加工系統(tǒng)發(fā)揮功能的重要保證，也是衡量裝備制造業(yè)水平的重要標志。通過04專項課題的研究，滿足了國家發(fā)展的戰(zhàn)略需求，對促進裝備制造業(yè)水平的提升具有重要的現(xiàn)實意義。

我國在裝備制造業(yè)革新方面的國際競爭力總體水平較低，目前，在國際競爭上以低價換市場，使我國成為制造業(yè)大國，而不是制造業(yè)強國。造成這種差距的主要原因是機械加工技術的基礎研究薄弱，高科技含量低，缺乏自主革新能力。提高我國裝備產(chǎn)品的國際市場競爭力，擁有眾多的原創(chuàng)性制造理論與技術是主要前提，而切削刀具技術是具有代表意義的實用和共性基礎技術。在現(xiàn)有基礎上，圍繞國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的需要，結合老工業(yè)基地改造的機遇，加強現(xiàn)代切削與刀具技術開發(fā)，對掌握**切削刀具基礎理論、增強自主設計開發(fā)能力，提升我國切削加工技術研究水平，取得一批具有自主知識產(chǎn)權的革新成果，培養(yǎng)一批高水平的研究人才，帶動我國機械制造學科總體水平提升，增強裝備制造業(yè)國際競爭力具有重要促進作用。

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