8月20~22日，中国机械工程学会生产工程分会2023切削学术年会暨工具技术杂志社青年学者学术论坛在中北大学学术交流中心举行，来自切削领域的高等院校、研究院所和制造企业的50多位专家学者参加了会议。
会议首先由中北大学机械工程学院党委书记孙旭东发表欢迎致辞。孙旭东书记介绍了学院的学科发展情况，他表示：“很高兴我们学院有机会承办这次会议，通过与院校学者之间的研究成果的探讨，拓展本院师生的科研思路，同时也将增强与参会企业之间的沟通。本次会议是学术界思想碰撞和交流、协同创新的重要学术平台，与会专家共同分享研究成果、交流经验开拓视野，巩固友谊，相信通过本次年会将促进切削领域走向新发展、推出新成果、助推我国制造业创新能力和竞争力的提升，同时也将为切削领域青年学者们的未来发展提供新动力”。
本次会议共有14个主题报告进行了交流，研究成果涉及复合材料加工、刀具在线智能监测、切削及磨削理论研究、刀具新材料研究、涂层研发制备、激光加工以及超声加工等方面。
上海交通大学陈明教授作“先进航空制造技术”报告，就面向航空领域的陶瓷基复合材料高效低损伤加工技术、航空叠层复材构件制孔技术、航空多材料复合结构制造技术、金属蜂窝芯材料高效精密加工技术、航发叶片钛合金前缘包边铣削加工形性协同加工技术、基于切削物理仿真的航空结构件自适应加工技术等方面进行阐述。
中北大学武文革教授报告为“刀具嵌入式合金薄膜应变测力传感器工艺参数耦合作用对其电学及力学性能的影响研究”，报告针对机械加工过程中切削力测量的问题，采用结构集成与信息集成的方法实现切削力测量用合金薄膜传感器的应变结构和惠斯通电桥一体化方式，利用磁控、离子束溅射沉积薄膜技术及湿法刻蚀等半导体技术，将弹性薄膜应变传感器沉积嵌入刀具结构中，将加工过程中的刀具切削力变形映射到薄膜应变传感器的输出信号。这种与刀具一体化的薄膜传感器结构与切削力在线测量方法为切削加工系统的切削力测量与智能监控与检测的发展提供了新的研究手段和理论依据。
天津大学林彬教授作“钢材磨削过程中的残余应力分析”的报告。报告面向高质量发展需求，以残余应力为研究目标，提出一种可实现残余应力现场快速检测的仪器和检测方法，针对钢材磨削加工工艺，证明传统的以磨削表面裂纹和烧伤为标志来判断已磨削表面完整性方法存在明显不足。部分材料对残余拉应力较敏感，加工表面会产生裂纹和烧伤等表现形式，还有部分材料并未产生表面裂纹或烧伤，但表面已产生显著的拉应力，这会对材料的疲劳损伤产生影响。本研究将磨削原理与人工智能深度学习理论相结合，通过调整磨削参数实现对磨削表面残余应力的准确预测和控制。
河南理工大学焦锋教授的“纵向超声振动辅助钻削单向CFRP机械钻削力建模”报告介绍了单向CFRP复合材料纵向超声辅助钻削力的建模方法，包括修磨麻花钻切削刃建模、超声振动下刀具动态切削角分析、未变形切削厚度建模以及不同切削区切削力的建模。研究中提出的切削力建模方法对于优化CFRP复合材料纵向超声辅助钻削工艺，提高加工质量和效率具有重要意义。
南京航空航天大学徐锋教授作“高性能类金刚石涂层摩擦学性能研究”报告。本研究采用高功率脉冲磁控溅射法以石墨为碳源在35Cr2Ni4MoA高强度钢基体上沉积了DLC/CrN多层交替和梯度偏压DLC多层复合薄膜，研究了调制比和梯度偏压增量对DLC多层复合薄膜力学、摩擦学和电化学腐蚀性能的影响。结果表明，DLC/CrN多层交替复合薄膜能够显著降低薄膜的残余内应力，提高薄膜的抗塑性变形和抗裂纹扩展能力，且多层膜的硬度仅出现略微的降低。相较于单层DLC薄膜，DLC/CrN多层膜具有更小的磨损率，更高的腐蚀电位和更低的腐蚀电流密度。在梯度偏压DLC薄膜中，梯度结构的设计实现了薄膜残余内应力与sp3杂化键含量之间的平衡，摩擦磨损试验表明，DLC薄膜的耐磨性与硬度、残余应力以及硬度与弹性模量的比值有关，梯度偏压DLC多层膜的磨损率随偏压梯度增量的减小而减小，偏压梯度增量为5V的DLC膜的摩擦系数和磨损率最低，电化学腐蚀试验表明，梯度偏压增量为5V和10V的梯度DLC多层膜表现出更好的耐腐蚀性。
齐鲁工业大学衣明东教授作“高性能金属陶瓷刀具的研制与应用”报告。采用放电等离子与高频感应耦合烧结技术制备具有连续梯度微观结构和力学性能的（Ti，W）C金属陶瓷刀具，研究了耦合烧结工艺对刀具微观结构和力学性能的影响，分析了金属陶瓷刀具的烧结致密化行为。研究结果表明，趋肤效应是形成微观结构与力学性能的连续梯度分布的关键因素。由于耦合烧结过程存在趋肤效应和脉冲电流放电效应，通过刀具表面层和内部层之间的电流密度的差异，产生不同的烧结效果。表层晶粒尺寸较大，金属相少，硬度较高；内部晶粒细小，金属相多，强度和韧性良好，这种特性使刀具兼顾了表层较高的硬度和内部的强度和韧性。切削试验表明，采用该刀具进行干切削加工，淬火钢等难加工工件材料的表面粗糙度明显改善，刀具寿命也大幅度延长。
天津职业技术师范大学研究生张蕊代表王铁钢教授作“用于高效干切削难加工材料的几种刀具涂层研发”报告。报告基于涂层的高硬度，从增韧、耐热和减摩等方面改善涂层性能，主要对三个系列刀具涂层的力学性能和耐磨性能进行研究，并进行切削实验对比。以具有高硬度和高熔点的ZrB2涂层和高韧性的Zr-B-N纳米复合涂层为研究对象，通过添加适量氧元素来改善其耐热能力。通过调控多层结构的异相界面，优化纳米多层涂层的力学性能和摩擦学性能，提高涂层硬质合金刀具的使用寿命和加工效率；通过在纳米复合涂层AlCrSiN中掺杂Mo元素，利用其非晶界面和纳米晶晶粒小、硬度高等特点，结合Mo元素易与O反应生成层间剪切模量低的MoO3润滑膜，从而研制高性能的AlCrSiN/Mo自润滑刀具涂层。
重庆大学肖贵坚副教授作“规模化微结构激光砂带协同加工机理研究”报告。结合砂带磨削快速去除材料及高表面完整性和超短脉冲激光加工微纳结构高精度的优势，提出激光砂带协同加工方法，以提高规模化微结构加工效率，拓展微纳结构加工技术。采用“双倾斜”聚焦，对脉冲激光焦点进行加工过程中的离焦控制，以实现激光砂带加工过程中能量的精准调控；分析不同激光扫射频率与不同线速度下砂带非均布磨料之间在时域上的作用影响关系，结合实际砂带磨粒分布，运用概率密度函数预测有效切削磨粒与激光光斑相互作用区域；通过实验方法研究激光砂带协同加工过程中涉及的激光能量、焦点位置、扫描速度及频率、砂带线速度、磨料粒度及材料、磨削压力等工艺参数对材料去除的影响规律。
国防科技大学关朝亮副研究员作“半球谐振子磨抛加工技术”报告。半球谐振陀螺是一种长寿命、高可靠性的惯导级固体波动陀螺，由球壳和中心支撑杆构成的半球谐振子是陀螺仪核心零件，其加工精度和加工后的振动特性直接决定陀螺的工作性能。报告重点介绍了半球谐振子超精密磨抛关键技术与装备。研究表明，半球谐振子是控形和控性两方面都要求极高的典型零件，超精密加工技术能够帮助其实现高品质因数和极低频差加工；超精密基础部件的研究突破可为发展谐振子磨抛及在位检测专机提供帮助。
四川大学鲜广博士作“涂层TiCN基金属陶瓷刀具切削性能研究”报告。报告指出，刀具表面涂层的生长和特性具有明显的基底效应，金属陶瓷刀具制备过程中采用的粉末形貌、成分、粒度、芯/环/粘结相界面结构以及表面预处理状态都会对涂层刀具最终的性能产生重要影响。基于金属陶瓷的材料设计与冶金过程控制，开发了高熵粘结相、高熵陶瓷相的高性能Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料，并通过三个典型的切削加工案例介绍了PVD、CVD涂层金属陶瓷刀具优异的综合性能，在高速干式切削7075航空铝合金、GH4069高温合金和H13淬硬模具钢时表现出与某进口商用涂层硬质合金刀片更长的耐磨性和使用寿命。
天津大学傅国宇讲师作“先进纳米复合材料超精密加工刀具损伤机理研究”报告。针对纳米复合材料精密加工中刀具损伤机理，以微铣削作为突破口，对石墨稀复合材料刀具损伤进行研究。本课题研究了不同石墨烯含量的复合材料表面表征以及微铣加工后的刀具磨损量，分析了无涂层刀具、DLC类金刚石涂层刀具、金刚石涂层刀具对表面成型精度的影响规律，基于不同切削速度、不同涂层类型刀具的磨损情况以及其对表面粗糙度的影响研究，建议在纳米复合材料超精密加工中使用 DLC 铣刀。未来将逐步引入电化学加工和光学加工，以探索下一代复合材料的加工性能，筛选出可生产、可加工和可应用的新一代超级复合材料。
南京理工大学殷增斌教授作“高温合金高效切削陶瓷刀具的微波制造装备与技术”报告。报告面向航空航天高温合金构件高效加工的重大需求，研制了兼具低温辅热和高温保温功能、高精度温控的陶瓷刀具微波高温烧结装备，提出了高性能陶瓷刀具跨尺度设计方法，发明集成超声辅助素坯成型与微波烧结的陶瓷刀具“结构—性能—功能”一体化制造技术，研制了切削性能优良的SiAlON、Al2O3、Si3N4陶瓷刀具及兼具温度感知功能的智能陶瓷刀具，成果切实解决了生产中高温合金构件高效加工难题，有效避免了高端陶瓷刀具完全依赖进口的“卡脖子”风险。
中北大学叶林征教授作“硬脆性材料超声空化微磨粒流体抛光改性研究”报告。报告阐述涡轮叶片曲面、气膜孔、径向凹槽等异型曲面表面精度和表面性能直接影响航空航天发动机推重比、寿命和可靠性。依靠材料表面空泡的强烈溃灭及产生的高能微射流，空化效应具有金属表面可控改性的能力。研究了微纳尺度下空泡溃灭微射流微切削机理，建立了微射流冲击流固耦合三维模型，并考虑尺度效应建立了微射流微切削力模型，为微射流微切削提供了一种定量化方法。基于空泡动力学及荧光分析法探究了双频超声增强空化机理，进行了双频超声空化微磨粒流体抛光改性研究，试验后，材料表面硬度提升、晶粒尺寸细化以及表面粗糙度降低，证明了此种方法的有效性。
四川大学蒋睿嵩副研究员报告为“陶瓷基复合材料超声辅助加工技术研究”，内容主要涉及陶瓷基复合材料车、铣磨、钻削工具和工艺研究。研究结果表明：在合适的加工参数下，采用聚晶金刚石刀具加工陶瓷基复合材料能取得较好的加工效率和表面质量；针对陶瓷基复合材料粗糙度的检测，由于材料各向异性、自身孔隙缺陷等原因，加工表面不适宜于采用接触式探针检测方法，推荐使用非接触式光学扫描，并采用三维表面表征参数在一定的扫描区域下对表面质量进行检测及评估。
会议设有交流研讨环节。来自高校、科研院所、刀具、机床及航空等企业代表就学科建设和发展以及产学研融合进行了热烈交流。会议代表认为，要重视和加强原创性科研开发，以应对国际形势的发展和变化。同时，科研成果要落地，以切实解决工程应用领域的实际问题；认识到机械制造是装备制造的基础技术，要有对切削事业的情怀不懈努力；加强产学研用的融合创新，在刀具企业进行试验，在用户企业验证。建议高校可以从基础研究的角度出发，为制造企业后续的工艺技术应用和发展提供更多的支持和帮助，不仅仅是工艺本身，还可以拓展到刀具、装备以及后续的机加技术等。切削工作者要有使命感，为国家的制造技术发展肩负起责任，要上升到用切削机理的理念解决企业刀具开发及应用问题，在高校科研性工作的基础上，加强持续性研究，着重解决工程应用问题。加快企业切削及刀具专业化人才的培养，避免机械通才在应用层面的短板。
成都工具研究所有限公司高级专务商宏谟教授级高工作会议总结性发言。商宏谟教授就切削领域围绕绿色制造和智能制造，提出不要局限于切削学科本身的创新，要实现交叉融合和跨界创新。要坚持四个面向，面向世界科技前沿，积极开发原创性成果；面向经济主战场，重视工程界实际应用，解决难加工材料等实际问题；面向重大需求，力争进入重大工程，持之以恒；面向生命健康，比如医疗刀具新兴学科。
会议代表还参观了中北大学校区和陈列馆，中北大学有着悠久的历史，在国家国防建设制造技术方面做出了重要贡献，得到会议代表的一致赞扬。