[00973162]高精度圆盘系列刀片技术的研发与应用

该项目属于先进制造领域。剪切刀具是技术密集型和劳动密集型相结合的产品，其广泛用于金属卷材，铝板、不锈钢板、硅钢板、塑料片材、PVC、纸张等的纵向滚剪。在航天航空、汽车制造、矿山机械、五金制造、家电、建材、包装、电力电工等行业需求量较大。根据市场保守预测，到2015年国内数控剪切刀具年需求量约为1000万片左右，而符合高精度条件的圆盘刀更是供不应求。目前圆盘系列刀片由于精度限制，分切产品宽度不一，切口不整齐、粗糙，存在毛刺，而刀片精度提高的技术瓶颈主要体现在制造和安装两个方面。在圆盘系列刀片制造过程中，因加工刀片的工装易热处理变形、平面度不高，造成高精度圆盘系列刀片加工精度低，同时刀片的变形层易出现反弹，加工时需对刀片二次磨削，生产效率低、成本高。而在圆盘系列刀片安装使用过程中，因刀轴高速旋转、固定刀片的刀座平面度不高、刀片与刀轴的配合间隙大，进而使刀片分切时出现偏摆，使得分切精度低下。该项目围绕以上问题，从加工刀片的工装以及固定刀片用刀座入手，对影响其制造和安装的各个方面进行了研究分析，项目成果主要体现在以下四个方面。 ①系统研究了刀片工装材料与热处理变化对精度的影响，揭示了材料变化与热处理方式对工装硬度、端面圆跳动等的影响机理，攻克了圆盘系列刀片工装制造高精度的难题，国内首次获得了端面圆跳动值保持在0.001mm以下的工装，表面平整、不易变形，为圆盘刀片的加工提供了精准的平台，提高了刀片加工精度，生产出的圆盘系列刀片厚度平行度由0.005mm提高到国际水平0.002mm，产品合格率由99.1%提高到99.5%。 ②揭示了刀片变形层的反弹机理，创新了刀片加工的方案，避免了刀片加工时的反弹，改变了圆盘系列刀片固定平面，快速消除了刀片的变形层，省去了对变形层的砂轮磨削，提高了生产效率，如其中的圆盘剪机刀片的生产能力由21000个/年提高到27000个/年。 ③研究了刀片安装精度的影响因素，揭示了刀片安装精度提高的内在机理，攻克了安装用刀座的高精度制造难题，国内首次获得了端面圆跳动值在0.002mm以下的刀片固定用刀座，提高了刀片的安装精度，使得刀片使用时的分切精度提高，延长了刀片的使用寿命，如其中的滚剪刀片，从原先磨一次刀能分切板材300吨提高到1000吨。 ④揭示了刀片工作时高速旋转与配合间隙对刀片分切精度的影响机制，突破刀片用刀座的锁紧技术难题，降低了因高速旋转及配合间隙造成的刀座偏摆，增加了增加了刀片分切的平面度，使得被切材料切口平整光滑。 该技术取得了多项创新性技术成果，截至2014年3月，该技术已授权发明专利2件，而通过该项技术生产的各系列刀片已获得实用新型专利23件。本项目于2009年2月投产，利用该项目技术，生产出九种不同类型的高精度圆盘刀片及其配套的刀座。2013年刀片套装（包括刀片与刀座）销售额达8734.23万元，利润为1055.03万元，截止2013年底，该项目累计销售总额达19608.64万元，累计利润达2374.04万元，为用户直接创造经济效益达6000余万元。