“十一五”国家科技支撑计划重点项目“高速高效切削工具的研究开发”课题申请指南

一、指南说明

     “十一五”国家科技支撑计划重点项目《高速高效切削工具的研究开发》依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的任务要求设置。

此次发布的课题申请指南，重点支持高速高效刀具切削性能评价与设计技术、能源装备关键零件高性能数控刀具的开发、汽车关键零部件高性能数控刀具的开发、航空航天难加工零件高性能数控刀具的开发、高速列车关键零件高性能数控刀具的开发、数控机床用高速工具系统开发、高速高效刀具表面改性技术、超硬刀具研究与开发、超硬材料砂轮的开发、先进切削工艺与装备技术、共性技术研究等的研究和开发。

本项目拟支持上述技术领域的研究，实施年限为3年。
    本项目公开发布课题指南，通过评审择优选择课题承担单位。

    二、指南内容
    课题1、高速高效刀具切削性能评价与设计技术
    1、主要研究内容
    开发高速高效刀具设计平台和切削性能试验测试平台，为高速高效刀具的设计制造奠定应用基础。开发高速高效刀具切削性能试验测试平台，测定切削过程中的切削力、切削功率、切削温度、刀具损坏及刀具寿命。在高性能刀具材料组份设计、综合物理机械性能检测分析的基础上，建立基于切削可靠性的刀具性能优化设计模型，对高性能刀具性能进行多目标综合优化设计。
    在反求分析和CAE仿真分析基础上，对刀具进行几何参数和结构设计，建立高速高效整体式和可转位回转刀具的结构设计体系，开发高速高效刀具三维CAD参数化设计平台，并编写相应软件。
    2、具体考核指标
    高速高效刀具切削性能试验测试平台；高速高效刀具性能设计体系和综合优化设计技术；提交高速高效刀具三维CAD模块化、参数化设计软件。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过300万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位以高校为主，须在工具技术领域具有较高的学术研究水平和基础技术研究成果，有较强的科研开发实力和完善的研究、试验条件。鼓励 “产、学、研”联合申报。

    课题2、能源装备关键零件加工高性能数控刀具的开发
    1、主要研究内容
    针对大型水电、火电、核电等发电设备制造业及石油化工设备制造业中关键零件加工对高性能数控刀具的急需，研究以大进给、大切深为代表的强力切削技术，开发适合高强度合金钢等不同材料及复杂曲面零件加工用大型、重型成型铣刀系列及与配套刀片，开发大型齿轮刀具和重型拉削刀具；开发适合高速、干式切削高强度合金钢的新型硬质合金刀具，石油管螺纹高性能硬质合金刀具及石油管强力切削刀具等系列新产品。
    2、具体考核指标
    研制开发高精度异型成形铣刀系列及其配套刀片30-40种；研究开发模数大于40mm的齿轮刀具系列产品、大于40″的锥齿轮加工刀具；大重型、高精度拉削刀具系列产品，形成石油钢管加工强力切削刀具及高钢级石油管螺纹刀具系列产品，形成批量生产能力。获得2-3项专利技术和3-5项技术标准。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过500万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在上述研究领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报。

    课题3、汽车关键零部件加工高性能刀具的开发
    1、主要研究内容
    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。研究适合干切削、强力切削的齿轮刀具设计原理，开发相关加工技术，研制适合高速精密加工的齿轮刀具系列产品；研发缸体/缸盖加工精密镗铣削刀具和高精度孔加工复合刀具系列产品；曲轴/凸轮轴高效加工用车拉、车铣复合切削刀具、高速内/外铣削、镗削刀具等高速高效复合切削刀具。
    2、具体考核指标
    研究开发高速干切滚刀、高效重载双切滚刀、高速高效小径加长滚刀、整体硬质合金滚刀、高精度径向剃齿刀等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，形成批量生产能力。研究开发缸体/缸盖加工聚晶金刚石镗铣刀系列、整体硬质合金精密复合孔加工以及曲轴/凸轮轴高速内/外铣刀、车拉刀等高效精密复合刀具20-30种，形成批量生产能力。降低对进口刀具的依赖程度。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过500万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在上述研究领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报。

    课题4、航空航天难加工材料零件高性能数控刀具的开发
    1、主要研究内容
    针对航空航天难加工材料零件加工中复杂薄壁、切削去除量大、高效率、高质量和高精度的加工需求，开展高速切削机理研究，切削加工稳定性技术研究，切削温度与刀具磨损机理研究，表面完整性与加工误差的研究，建立高速切削刀具与参数选择、表面完整性与加工误差预测、难加工材料切削实验测试、加工工艺参数优化及切削参数数据库等技术平台，研究开发适用于航空航天轻合金高速加工、钛合金加工、高温合金加工等专用硬质合金刀片和高速高效精密刀具系列化产品；开发低切削力、低振动新型高速高效刀具的设计与制造技术，提高航空难加工材料的加工技术水平。
    2、具体考核指标
    开发出难加工材料专用硬质合金刀片及高硬耐磨硬质合金刀具系列品种，刀片精度、刀具使用寿命和加工表面光洁度等加工性能达到国际同类产品的水平；研制加工高温合金和钛合金叶片的高效精密铣刀、加工复合材料及钛合金大型整体薄壁结构件的高速高效铣刀和钻头等系列产品8-10种，为航空零件加工提供完整可行的解决方案。取得发明专利和实用新型专利3-4项，编制相关刀具生产标准和用户使用指南。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过500万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在航空航天难加工材料刀具研究领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件，在航空航天制造领域具有一定的市场份额或使用业绩。鼓励“产、学、研、用”联合申报。

    课题5、高速列车关键零件高性能刀具的开发
    1、主要研究内容
    针对高速列车、地铁、轨道交通等领域机车/车厢的车轮、转向架等关键零部件加工难题，开展低成本、高效切削技术的研究，研究重载强力切削刀片设计技术和刀片夹紧技术，开发重载强力切削用高刚性消振刀杆、专用硬质合金刀片、涂层牌号及系列刀具产品，并形成批量生产能力，解决车轮等重载切削中可靠性难题。
    2、具体考核指标
    开发车轮、转向架等专用刀具涂层牌号2-3种，高速轮轨专用刀杆刀具5-8种，并批量生产。车轮切削速度从目前的80m/min提高到120m/min，提高切削效率50%，国内市场满足度提高至30?35%。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过250万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在上述研究领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报。

    课题6、数控机床用高速工具系统开发
    1、主要研究内容
    针对数控机床实现高速高效加工的要求，重点研究以双面过定位夹紧原理为基础的空心短锥刀柄（HSK）、双面接触长锥刀柄（BT）的结构型式，开展刚度设计和动平衡设计等基础理论和共性技术研究，研究高精度双面定位BT、HSK工具系统的高效生产制造工艺和质量检测控制文件，开发适用于生产现场用高精度双面定位刀柄的检测技术和专用检具，开发高精度锥度检测技术及基准锥度规。
    2、具体考核指标
    研制开发高速数控机床用双面定位BT、HSK工具系统系列产品，研制高精度双面定位BT、HSK工具系统关键制造工序的检测装置和仪器；研制高精度双面定位BT、HSK工具系统的基准锥度规，形成年生产10000套高速工具系统的生产能力。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过400万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在上述研究领域具有。较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报。

    课题7、高速高效刀具表面改性技术
    1、主要研究内容
    针对国内制造业对加工刀具复合涂层技术的需求，针对不同机械产品的加工特性，研究出超厚组织致密柱状晶体TiCN、Al2O3等涂层材料沉积工艺，开发高性能涂层材料新牌号及新型刀具涂层工艺，开发纳米多层超硬涂层和复合涂层技术、优化涂层工艺及精细化处理工艺技术。开发出具有自主知识产权、先进实用的CVD、PVD、PCVD涂层制备技术与设备。
    2、具体考核指标
    研究开发TiN/SiNx、TiN/AlN/ SiNx 、TiN/BN、TiN/CrN、TiN/AlN等纳米多层超硬薄膜涂层工艺技术。开发超厚组织致密柱状晶体TiCN、Al2O3等材料涂层材料沉积工艺，其中厚膜Al2O3 涂层材料厚度不小于3μm，柱状晶体TiCN涂层厚度不小于6μm，复合涂层厚度达8～10微米，以适用于高速、重力、干式切削的加工。
    研究基于梯度功能的富铝多层复合硬涂层工艺，其表面硬度大于37Gpa，抗氧化温度达750～800℃，研制开发配套涂层设备。
    研发10～15种刀具、刀片复合涂层工艺，质量稳定，工艺成熟，并形成年产1000万片/支生产能力。开发刀具/刀片大型CVD、PVD、PCVD复合涂层设备，形成年产3～5台套的生产能力。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过450万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在刀具涂层技术领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报本课题。

    课题8、超硬材料刀具研究与开发
    1、主要研究内容
    研制开发高强硬超细晶粒硬质合金研究晶粒细化技术，提高硬质合金强度，耐磨性，开发系列超细硬质合金刀具。研究立方氮化硼（PCD、PCBN）超硬刀具的刃口强化设计和钝化加工技术，研究开发聚晶金刚石（PCD）镗铣类刀具设计数据库和电腐蚀加工技术，开发高性能超硬材料刀具烧结制备新工艺，开发系列产品；研制以增韧补强为目标高性能高强韧陶瓷复合刀具、梯度功能陶瓷刀具、多元多尺度陶瓷刀具等。
    2、具体考核指标
    研发数十种超细硬质合金刀具，超细硬质合金材料粒度0.3?0.5?m，0.5?0.8?m，强度大于4000MPa，形成批量生产能力；开发适用于淬硬钢、高温合金、钛合金等难加工材料和有色金属及其合金的PCD、PCBN刀具、陶瓷刀具等超硬刀具数十种，形成规模生产能力。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过200万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以国内工具制造骨干企业为主，须在超硬材料刀具技术领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报本课题。

    课题9、超硬材料砂轮的研究与开发
    1、主要研究内容
    针对发动机曲轴/凸轮轴的高效强力磨削以及复杂刃口刀具的刃磨机床高速攻克复杂形状砂轮工作节块的结构设计及成型技术；对砂轮不同部位的组织结构进行设计，开发特殊成型技术，实现不均匀磨削方式下砂轮的同步消耗。开发新型结合剂―耐热性树脂及低熔点脆性金属的复合结合剂制备技术；通过合理选择砂轮基体材料，研制砂轮基体加工方法及测量技术，采用混料、热压、烧结、粘结、加工等工艺制成复合结合剂金刚石、陶瓷CBN砂轮。应用于高效超硬刀具的精密刃磨与修磨，发动机曲轴、凸轮轴等的高效强力磨削。
    2、具体考核指标
    研发系列高速高效超硬磨料砂轮5-10种。CBN砂轮磨削线速度达到125m/s,砂轮外圆跳动≤0.01mm、端面跳动≤0.02mm；锥孔配合接触面积90％以上；动不平衡精度G0.4级；砂轮的加工效率、耐用度和使用寿命等指标接近或达到国外同类产品水平。替代进口产品在单机或连续生产线上使用，综合磨削成本低于进口产品30%以上。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过100万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位应以超硬材料磨具研究制造企业为主，须在超硬材料磨具技术领域具有较强的技术基础和技术开发队伍，具有较完善的试验、生产条件和一定的市场份额。鼓励“产、学、研、用”联合申报本课题。

    课题10、先进切削工艺技术
    1、主要研究内容
    针对能源装备、汽车、国防军工等重点发展行业中大量应用的高强度钢、硅铝合金、钛合金和高温合金等金属材料加工中存在的加工效率低、刀具磨损快、零件结构复杂、加工精度高、表面完整性要求高等问题，研究基于微量润滑的绿色切削工艺技术，强力切削工艺技术，复合切削工艺技术，低应力切削工艺技术，开发智能低温油雾冷却润滑装备，高效和低应力刀具设计技术，并通过课题的实施在不同行业的企业推广应用高速高效绿色切削工艺技术，进一步提高加工效率和促进机械加工的绿色化。
    2、具体考核指标
    研发干式切削、微量润滑切削、低温切削等绿色切削工艺和应用技术；开发相应的绿色切削辅助工艺装备，并在能源、汽车和航空航天等重点行业推广应用；开发强力切削刀具设计技术与强力切削工艺技术，并在能源等重点行业推广应用；开发复合刀具设计技术与高效切削工艺技术，并在汽车等重点行业推广应用; 开发低应力切削刀具设计技术与低应力切削工艺技术，并在航空航天等重点行业推广应用。
    自主开发高效刀具数控砂轮修整软件与技术，申请专利2-3项。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过300万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位以高校、科研院所为主，须具有先进切削工艺相关领域的技术积累、基础研究和工作业绩，较强的专业科技开发团队和较完善的实验、开发条件。鼓励“产、学、研、用”联合申报，优先选择有示范应用企业参与的课题。

    课题11、共性技术研究
    1、主要研究内容
    针对高速高效切削刀具的设计制造和在机床主机设计制造的应用，开展相关共性技术研究。重点研究高速刀柄与机床接口技术和检测方法，研究HSK／ＢＴ工具系统用基准规锥度量值的传递原则及方法，提出基准规的设计原则、定方法及传递基准，研制符合锥度基准公差的HSK／ＢＴ工具锥柄、专用精度检测仪和系列基准规。开展高速切削刀具安全检测技术研究，开发高速高精度数控工具安全检测技术；开发面向不同重点行业的切削数据库，实现高效切削工艺数据集成化技术、智能化技术、优化技术、实用化及网络支持等技术。
    2、具体考核指标
    研制作为行业锥度实物基准的HSK/BT工具系统精度传递用基准的锥度规各一套；制定高速切削刀具安全与检测体系标准、高速刀柄与机床主轴接口技术标准等8～10项；建成面向行业的高速切削刀具试验与检测技术平台；开发面向不同重点行业的高性能金属切削数据库。
    3、课题实施年限：2007年12月至2010年8月。
    4、国拨专项经费：不超过500万元。
    5、申报条件
    本课题牵头单位以科研院所、高校或面向行业共性技术开发的工具技术研究机构为主，在相关领域具有较好的研究基础和技术积累、专业的科技开发团队和完善的实验条件，鼓励“产学研”联合申报本课题。

    三、申报条件
    1．凡在中华人民共和国境内注册、具有独立法人资格的内资或内资控股的生产企业、事业单位、大专院校等均可申报，不接受个人申请。
    2．对课题申报单位的要求
    （1）申报单位必须是工具制造领域的骨干企业和优势研究单位，具备较强的研究开发能力，良好的运行管理机制，能够提供足够数量的配套资金和相关的配套条件，单位信誉度好。
    （2）在本项目中，同一申报单位只能牵头申请一项课题，参与申请的课题数不得超过两项。
    （3）每个申报课题必须有一定比例的自筹配套资金，由企业牵头申报的课题自筹资金与专项经费比例原则上不低于2：1。
    3．对课题负责人的要求
    （1）课题负责人须具有中华人民共和国国籍，年龄在60岁以下（按签订课题任务书时计算），具备高级职称；每年（含跨年度连续）离职或出国的时间不超过三个月；过去三年内没有国家科技计划信用管理不良记录。
    中央和地方各级政府公务员（包括行使科技计划管理职能的其他人员）不得作为课题负责人。
    （2）每一位课题负责人同期只能主持一项国家主要科技计划（包括自然科学基金、973计划、863计划、科技支撑计划等）课题。作为主要参加人员同期参与的国家科技计划课题数（含负责主持的课题数），不得超过两项；在课题申报阶段，作为主要参加人员，不得参与两项以上课题的申报。有关规定严格按《国家科技计划项目承担人员管理的暂行办法》（国科发计字[2002]123号文件）执行。
    4、鼓励“产、学、研、用”联合申报课题。多个单位联合申报的，各方须签订联合申报合作协议，明确约定课题申报单位、参与单位承担的研究任务、考核指标、责任和专项经费比例等，并作为课题申报书的附件。
    5．每个申报课题须对所研究的内容进行科技查新，并提供由国家或部省级以上科技查新部门出具的查新报告，查新时间应在半年时间以内。
    6．项目组织单位将对课题申请书进行形式审查。凡不符合上述申报要求和《国家科技支撑计划管理暂行办法》相关要求的，视为无效，不进入评审程序。
   

    四、申报要求
    1．本项目自申报指南发布之日起开始受理课题申报，送达申报文件的截止时间为2007年12月7日17：00时整，过时不再受理。
    2．申报文件包括《国家科技支撑计划课题申报书》、《国家科技计划课题预算申报书》、申请函（盖章）、申请单位营业执照或法人代码证（复印件）、自筹资金承诺函、联合申请合作协议、查新报告以及其他证明等。
    申报文件一律用A4纸，宋体四号字打印，课题预算书须单独装订，课题申报书及其附件简单装订成册（不要加塑料封皮）。应在封面及文件要求的地方加盖申请单位公章（至少有一份为正本，并在封面右上角注明），一式十五份并附电子文本，在规定的申报截止时间前送达或寄至指定地点。
    《国家科技支撑计划课题申报书》的格式及编制要求，请登陆科技部门户网站（http://www.most.gov.cn/）下载。《课题预算申报书》格式从国家科技经费预算申报管理中心网站（http://finance.most.gov.cn/）下载。课题预算书编制应参照《关于2006年国家科技计划项目（课题）预算管理有关事项的通知》（国科财函[2006]12号）（见科技部网站www.most.gov.cn）。
    3．申报文件送达地址
    地址：中国机械工业联合会科技工作部，北京市西城区三里河路46号3019房间
    邮  编：100823    
    联系人：苏铮、刘前军  
    联系电话：010-68595234、010-68595090
    电子邮箱：cmif-kj@mei.net.cn
    申请过程中，如对课题申请指南和申请程序有疑问，请及时与联系人进行联系。

                                                           中国机械工业联合会
                                                         二○○七年十一月七日

作者： 发布时间： 2007-11-07 来源：科技部