切削刀具被誉为工业的“牙齿”。随着5G通讯、电子制造、新能源汽车、模具和航空航天等行业的迅速发展,以光学玻璃、蓝宝石、陶瓷、石墨等为代表的硬脆材料零部件应用愈加广泛,加工质量要求不断提高,对加工工具提出了更高的要求。这些硬脆材料零部件加工难度高,效率低、刀具寿命短;传统的磨削加工无法兼顾质量与效率的要求。因此对加工刀具设计与制造提出了新的挑战。
广东工业大学王成勇教授团队,拥有多年超硬材料刀具设计制造、硬脆材料和激光加工研究的丰富理论与应用研究成果,首创提出了硬脆材料多微刃叠加铣削加工方法,发明并首次定义了一种新型刀具-微刃切削刀具,研发了超硬材料微刃刀具的制造装备与成套制造工艺,申请国内外多项专利。在国家自然科学基金、广东省自然科学基金重点项目、广东省重点研发领域计划等项目的支持下,通过与汇专科技、原点智能等持续的产学研合作研发,已经在若干标杆企业实现了微刃刀具、微刃刀具激光加工装备的产业化生产,以及微刃刀具在大批量硬脆材料产品高效高质加工的产业化应用。
王成勇教授命名定义的微刃切削刀具,是指在宏观切削刃上设计制造复杂不规则的微米尺度微刃,并增加切削刃数量,通过无数微刃的复杂切削与切削轨迹运动,来实现精密切削。由于微刃切削刀具结构复杂,切削刃精度要求高,而刀具材料硬度高,采用常规的磨削、电加工难以实现,目前市面上原有的激光机床都无法满足微刃刀具高效高质等加工要求。为此,王成勇教授进一步提出了激光车削、激光铣削和激光磨抛等加工定义及方法来实现刀具全激光制造的新概念与相关激光加工技术,并研发了采用微刃刀具高效高质加工多种材料的工艺技术。微刃刀具的提出、设计、激光制造与硬脆材料加工应用工艺技术,在一定程度上颠覆了传统的超硬材料刀具设计制造与硬脆材料磨削加工的理念。同时,相关激光加工装备工艺技术等,也可在多个领域具有高附价值的拓展应用。
原点智能聚焦工业母机赛道,自公司创立之初,即开始与广东工业大学开展产学研合作,2015年承接广东工业大学主持研发的激光-机械复合加工机床的制造与研发,2017年与广东工业大学(主持)共同承担广东省应用型科技研发专项研发精密医疗器械五轴联动加工中心,2019列为广东工业大学牵头超硬刀具与硬脆材料高效精密加工技术及装备”项目成果鉴定承担单位之一,2020年与广东工业大学(主持)等联合承担广东省重点领域研发计划“激光与增材制造”重大科技专项“超快激光七轴五联动精密加工刀具装备研发与应用”项目等。原点智能通过与王成勇教授团队等的合作,利用王成勇教授提出的激光车、激光铣、激光车铣复合等概念与相关技术,联合开发成功激光车床、激光铣床、激光车铣复合加工机床等系列激光加工机床及其相关工艺,实现了包括各类微刃刀具、焊片式铣刀、PCD铣磨头、可转位刀片等在内的一系列超硬材料的车削、磨削、铣削和抛光的全激光制造,以及多种材料的激光铣削、钻孔加工。2021年在南海区支持下,与广东工业大学王军教授等合作开展激光水射流加工装备研发。2022年初,原点智能为王成勇教授团队捐赠200万元用于激光加工技术的研究。2021年联合培养广东工业大学研究生3名;2022年起通过广东省研究生联合培养基地(佛山)联合招收并培养研究生,2022年已招收从事激光加工与数控装备研究方向硕士研究生6名。
以下文章来源于“中国激光界”月刊,全面介绍了王成勇教授团队在新型超硬微刃铣刀上的研发历程与成果,以及超硬刀具全激光制造技术的设计思路和通过产学研合作形成的相关产业结果。相关视频可以在B站上观看(https://www.bilibili.com/video/BV1sr4y1F7LA?spm_id_from=333.337.search-card.all.click)。现转载此文,希望有益于增强对广东工业大学与原点智能的超硬刀具激光制造装备与加工工艺技术等的认识,共同不断发展激光全制造装备、激光加工技术与应用技术,推动中国制造业高端装备与工具技术的发展。
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