上海交大教授團隊開發(fā)“高效切削刀具技術” 助力高端制造

在航空航天、能源和汽車等高端制造領域，難加工零件的高效切削對刀具耐磨損和長壽命有著很高的要求。我國刀具市場總消費規(guī)模雖然世界第一，但國產(chǎn)高效切削刀具只占約15%，高端制造領域高效切削刀具嚴重依賴進口。上海交通大學機械與動力工程學院教授、制造技術與裝備自動化研究所所長陳明團隊歷經(jīng)20余年，發(fā)明了金剛石刀具涂層制備新技術，研制出涂層成套裝備，構(gòu)建了高效切削刀具制備技術鏈，在國內(nèi)首次建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的金剛石涂層刀具生產(chǎn)線并在行業(yè)內(nèi)推廣。開發(fā)出系列化刀具設計與應用專業(yè)軟件，最終形成7大類18個系列高效切削刀具產(chǎn)品。

成果廣泛應用于航空、航天、汽車、汽輪機和發(fā)動機等重大裝備制造領域。高效切削刀具國產(chǎn)化對我國重大裝備研制技術安全性起到保障作用，助力中國高端制造。

勇于挑戰(zhàn)，持續(xù)創(chuàng)新

切削加工是機械制造基礎工藝，刀具是加工系統(tǒng)關鍵，常常被比喻成機床的牙齒，起到四兩撥千斤的作用。傳統(tǒng)刀具在高速切削中精度保持性差、耐用度低，無法滿足航空航天、能源、汽車等高端制造領域?qū)Φ毒叩母呔群烷L壽命要求。據(jù)統(tǒng)計，我國刀具消耗全球第一，但高效刀具長期依賴進口，難以滿足加工成本進一步降低和重大裝備研制國產(chǎn)化水平進一步提高的要求，實現(xiàn)高效切削刀具國產(chǎn)化的需求已迫在眉睫。

陳明教授團隊在“973”“863”“04”重大專項等項目的支持下，圍繞高效切削刀具的設計、制備與應用等方面開展研究。在研究過程中，他領導的研究團隊注意到國產(chǎn)高效切削刀具在設計方法和標準上的缺失問題，提出了形性協(xié)同精準設計方法，完成了基礎理論創(chuàng)新和關鍵技術突破。開發(fā)出系列化刀具設計與應用專業(yè)軟件，最終形成7大類18個系列高效切削刀具產(chǎn)品。陳明教授團隊針對國產(chǎn)高效切削刀具缺乏關鍵制備技術的難題，發(fā)明了金剛石刀具涂層制備新技術，研制出涂層成套裝備，構(gòu)建了高效切削刀具制備技術鏈。與傳統(tǒng)刀具壽命相比，其開發(fā)的金剛石涂層刀具壽命提高了整整10倍；與此同時，他領導的團隊開發(fā)了系列化大規(guī)格復雜型線刀具，為百萬千瓦級汽輪機和重型燃機國產(chǎn)化提供大規(guī)格型線輪槽銑刀和組合拉刀，打破了國外在該領域的刀具技術壟斷。

促高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展

多年來，在陳明教授的帶領下，上海交通大學切削磨削與刀具研究團隊，已經(jīng)在高速切削技術、高效磨削技術、先進刀具開發(fā)與超硬砂輪應用研究的路上穿越無數(shù)風雨與坎坷，也收獲了掌聲和鮮花。研究團隊在“高速切削技術”方面成果被列入工業(yè)和信息化部“百項技術創(chuàng)新推進計劃”。

目前，研究團隊擁有較為完善的先進儀器設備，并與國內(nèi)汽車、航空航天和發(fā)電設備行業(yè)的代表性企業(yè)建立了長期的“產(chǎn)、學、研、用”合作關系，研制的高效切削刀具也已在中國商飛上海飛機制造有限公司、上海電氣電站設備有限公司上海汽輪機廠等40多家高端裝備制造企業(yè)遍地開花。

高效切削刀具技術上的成功，在一定程度上會對我國重大裝備研制技術安全性起到保障作用，并促進高端制造業(yè)可持續(xù)發(fā)展。