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2010年12月27日,由东风有限装备公司刃量具厂、长春市一汽工具厂、上海工具厂有限公司、汉江工具厂、珠江工具厂五家国内制造企业联手承担的国家十一五科技支撑计划《汽车关键零部件高效能刀具开发》课题,在十堰通过由中国机械工业联合会、中国刀具及汽车行业专家们组成的评审组的验收。
《汽车关键零部件加工高性能刀具的开发》课题于2007年12月正式启动,项目主要针对乘用车及重型卡车发动机、变速箱等关键零部件高速高效加工工艺要求,以开发先进的复合刀具或复杂专用刀具结构为重点,通过刀具结构设计,几何形状优化设计,高速旋转刀具系统安全性设计,热处理工艺创新等,形成自主开发能力。
专家组表示,《汽车关键零部件高效能刀具开发》课题有力地带动了我国工具制作企业对高性能刀具的研究和发展,提升了我国刀具设计制造的整体水平,增强了我国精密刀具和涂层刀具参与国际竞争的实力,降低了对进口数控刀具的依附程度,形成研究开发和产业化配套之间的良性循环,打造以技巧为先导,以产品为载体的发展新局面,是汽车工具行业产、学、研、用四方结合的一个很好平台。

大力振兴装备制造业,是党的十六大提出的一项重要任务,是树立和落实科学发展观,走新型工业化道路,实现国民经济可持续发展的战略举措。十六大明确了加快振兴装备制造业的目标:到2010年,发展一批有较强竞争力的大型装备制造企业集团,增强具有自主知识产权重大技术装备的制造能力。建设和完善一批具有国际先进水平的国家级重大技术装备工程中心,初步建立以企业为主体的技术创新体系。逐渐形成重大技术装备、高新技术产业装备、基础装备、一般机械装备等专业化合理分工、相互促进、协调发展的产业格局。

核心摘要:
汽车关键零部件高性能刀具的开发要围绕汽车关键零部件中有关刀具设计、刀具制备、刀具切削性能评价、切削过程切削力

意见要求,以结构调整为主线,优化装备制造业产品和产业结构;以科技进步为支撑,大力提高装备制造企业自主创新能力;以重点工程为依托,推进重大技术装备自主制造;以市场为导向,发展壮大一批大型装备制造企业和工程公司;以装备制造业振兴为契机,带动相关产业协调发展;以专业人才培养为重点,加强技术创新队伍建设。因此,未来5至10年是我国装备制造业发展的黄金时期,同时也是投资装备制造行业龙头企业历史性的重大机会。国家“十一五”提出要把制造业中的基础件和通用件作为重点领域优先发展。2006年6月28日《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》。意见指出,装备制造业是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性产业,十一五期间,我国将大力振兴装备制造业。全球制造业向中国转移的趋势不可逆转,中国正在成为世界制造中心。这种产业转移趋势,既是国际分工的结果,也符合中国崛起的需要。

汽车关键零部件高性能刀具的开发要围绕汽车关键零部件中有关刀具设计、刀具制备、刀具切削性能评价、切削过程切削力-切削温度耦合作用机理、刀具切削数据库等关键共性技术,开展金属切削加工基础理论研究和试验技术研究。针对汽车关键零部件高性能切削加工要求,开展高性能刀具设计制造过程中的关键技术研究,分别是高速高效切削刀具的设计技术、成形技术、先进涂层技术、应用技术。

我国的技术装备制造业与国际先进水平相比,差距较大,远远不能满足国民经济发展的需要,存在的主要问题是:

汽车零部件中有大量尺寸不一的阶梯孔、复杂结构内表面和细小深油孔,加工精度要求高。所以对数控复合孔加工刀具和复合涂层刀具的结构、主切削刃形状、刀具材料、动平衡、涂层以及断屑、排屑性能等等都有较高的特定要求。从刀具结构方面来分析,在汽车零部件生产线上,大量使用精密复合孔加工刀具可以简化工序和减少刀具数量,并能保证孔加工精度。如同步进行钻削、铰削或镗孔及倒角的复合阶梯钻铰镗刀,同步加工阶梯孔的精密复合CBN/PCD镗刀,变导程精密复合阶梯铰刀,具有复杂刃形的聚晶金刚石高速高效镗铣刀,用于发动机缸体、缸盖、曲轴及连杆的油道深孔钻削的带内冷却功能的麻花钻及单刃枪钻,等等。发动机缸体缸盖平面加工普遍采用带修光刃的大直径高速盘铣刀进行高速铣削,曲轴加工普遍采用高速内铣刀、高速外铣刀、车拉刀等精密复合刀具。从刀具材料方面来分析,高效复合涂层刀具、精密复合整体硬质合金数控刀具、聚晶金刚石刀具等已占据了主要位置,以适应汽车行业加工高效、精密、环保的要求。

重大技术装备、高性能刀具主要依赖进口,与国际先进水平相比,我国重大技术装备、高性能刀具研制、开发、制造技术落后5至20年。

新葡萄京官网8455,开展刀具设计、刀具制备、刀具切削性能评价、切削过程切削力-切削温度耦合作用机理、刀具切削数据库等方面工作,将有力地带动我国工具制造企业对高性能刀具的研究和发展,提升我国数控刀具设计制造的整体水平,增强我国精密刀具和涂层刀具参与国际竞争的能力,降低对进口数控刀具的依赖程度。形成研究开发和产业化配套之间的良性循环,打造以技术为先导,以产品为载体的发展新局面。

关键部件是装备制造业突出的薄弱环节,关键部件和基础元器件研发制造落后,受制于人,成为装备制造业发展的瓶颈。

自主创新能力薄弱。大型装备制造企业绝大部分为国有企业,分布在老工业基地,历史包袱沉重,改革步伐迟缓,尚未真正建立起现代企业制度和规范的治理结构,技术开发投入很少,原有制造技术已经老化。

缺乏具有总体设计、成套能力和系统服务功能的总承包企业。装备制造业的发展是一个复杂的系统工程,需要研究单位、设计单位、制造企业、安装企业和用户的密切配合。

汽车关键零部件高性能刀具的开发主要内容

汽车关键零部件高性能刀具的开发要围绕汽车关键零部件中有关刀具设计、刀具制备、刀具切削性能评价、切削过程切削力-切削温度耦合作用机理、刀具切削数据库等关键共性技术,开展金属切削加工基础理论研究和试验技术研究。针对汽车关键零部件高性能切削加工要求,开展高性能刀具设计制造过程中的关键技术研究,分别是高速高效切削刀具的设计技术、成形技术、先进涂层技术、应用技术,并以此为理论基础为相关工具骨干企业开发配套的高速高效切削刀具产品系列提供理论指导。

应用反求工程,参数化解析以及高速旋转刀具系统安全性进行刀具优化几何设计;应用多轴联动数控磨削和电蚀磨削技术完成复杂空间曲线刃的成形;应用先进涂层工艺进行新型多层复合硬涂层技术;应用数据库集成进行刀具应用技术推广。本课题的研究对汽车制造及刀具制造业自身的发展均具有重要意义。

研究开发复杂刃形的聚晶金刚石高速高效镗铣刀系列、精密复合整体硬质合金数控刀具系列,形成批量生产能力,降低对进口刀具的依赖程度。

开发高速高效齿轮刀具系列产品,高速齿轮滚刀切削速度达到200m/min以上,形成系列化产品和小批量生产能力。

开发发动机缸体缸盖平面加工及孔加工刀具以及曲轴高速内铣刀、高速外铣刀、车拉刀等精密复合刀具形成批量生产能力。

基于高速高效刀具与工件材料切削性能适配性模型,建立通用型切削数据库;数据库系统具有良好的扩展和模型嵌套功能,满足用户对数据库的查询、录入、更新、修改、删除、优化、传输等功能要求,适用于各类切削数据管理,包括数字、曲线、图表、影像、公式等,达到国内领先水平。

基于难加工材料高速切削力-热耦合物理模型,研究切削参数优化预测技术,建立面向汽车制造领域的专用切削数据库;数据库系统具有智能推理、判断及决策的专家系统,满足高端产品切削加工要求,达到国内领先水平。

基于切削过程动态特征参量和加工表面质量指标检测技术,构建刀具切削性能评价体系,为工具企业、材料企业、刀具应用企业提供技术支持,为刀具标准化研究提供试验平台,达到国内领先水平。

汽车制造业具有技术密集程度高、生产批量大、综合性强的特征,在任何一个主要工业化国家的国民经济中,它都占有举足轻重的地位。目前汽车已成为我国许多地方振兴制造业的龙头产品,汽车制造业也早已成为拉动GDP快速增长的重点支柱产业。装备制造业是一切工业的基础,发展汽车制造业也同样离不开先进的装备制造技术。

数控机床是发展汽车制造业和新兴高新技术产业的最基本的装备技术,当今世界各国制造业广泛采用数字化制造技术,以提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。自从2002年起,我国一直是世界机床消费第一大国和机床进口第一大国。我国在汽车工业及传统工业的技术改造过程中,大量引进高档数控机床,使数控加工技术向高速、复合、智能、环保的方向发展。

在数控加工中,素有数控机床“牙齿”之称的数控刀具同样是最基本的装备技术,并成为数字化制造过程中最活跃的因素,对生产效率和加工质量影响极大,尤其对汽车零部件生产线而言,批量大,效率高,节拍快,因而切削刀具正在向高效、高精度、高可靠性和专用化方向发展。目前大型汽车制造企业、独资及合资汽车制造企业非常重视高速高效切削工具的综合性能比,大量采用高速高效切削工具和先进的切削技术,用性能价格比优越的切削刀具,对提高中国汽车制造业的金属切削水平,提高中国汽车制造业的制造水平有着及其重大的意义。

汽车零部件中有大量尺寸不一的阶梯孔、复杂结构内表面和细小深油孔,加工精度要求高。所以对数控复合孔加工刀具和复合涂层刀具的结构、主切削刃形状、刀具材料、动平衡、涂层以及断屑、排屑性能等等都有较高的特定要求。从刀具结构方面来分析,在汽车零部件生产线上,大量使用精密复合孔加工刀具可以简化工序和减少刀具数量,并能保证孔加工精度。

如同步进行钻削、铰削或镗孔及倒角的复合阶梯钻铰镗刀,同步加工阶梯孔的精密复合CBN/PCD镗刀,变导程精密复合阶梯铰刀,具有复杂刃形的聚晶金刚石高速高效镗铣刀,用于发动机缸体、缸盖、曲轴及连杆的油道深孔钻削的带内冷却功能的麻花钻及单刃枪钻,等等。发动机缸体缸盖平面加工普遍采用带修光刃的大直径高速盘铣刀进行高速铣削,曲轴加工普遍采用高速内铣刀、高速外铣刀、车拉刀等精密复合刀具。从刀具材料方面来分析,高效复合涂层刀具、精密复合整体硬质合金数控刀具、聚晶金刚石刀具和聚晶立方氮化硼刀具等已占据了主要位置,以适应汽车行业加工高效、精密、环保的要求。

目前,我国数控刀具没有形成规模,国产化率较低,主要是一些低档产品。在汽车制造业中,先进的数控加工刀具主要依赖进口,在数控刀具应用技术方面,目前由于缺乏合适的高速切削工艺数据库系统,使得数控刀具的使用不尽合理,多数高速切削机床仍然工作在较低的主轴转速水平上,没有充分发挥高速数控机床固有的高效精密加工的优势,造成大量固定资产的潜在浪费。可见,高性能刀具的开发与国产化及其应用技术已成为我国刀具行业发展的瓶颈问题,直接制约着我国装备制造业的振兴以及汽车制造业的健康快速发展。

开展刀具设计、刀具制备、刀具切削性能评价、切削过程切削力-切削温度耦合作用机理、刀具切削数据库等方面工作,将有力地带动我国工具制造企业对高性能刀具的研究和发展,提升我国数控刀具设计制造的整体水平,增强我国精密刀具和涂层刀具参与国际竞争的能力,降低对进口数控刀具的依赖程度。形成研究开发和产业化配套之间的良性循环,打造以技术为先导,以产品为载体的发展新局面。

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