21世紀初切削加工技術(shù)發(fā)展的主要趨勢

    切削加工作為制造技術(shù)的主要基礎(chǔ)工藝，隨著制造技術(shù)的發(fā)展，在20世紀末也取得了很大的進步，進入了以發(fā)展高速切削、開發(fā)新的切削工藝和加工方法、提供成套技術(shù)為特征的發(fā)展新階段。它是制造業(yè)中重要工業(yè)部門，如汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、能源工業(yè)、軍事工業(yè)和新興的模具工業(yè)、電子工業(yè)等部門主要的加工技術(shù)，也是這些工業(yè)部門迅速發(fā)展的重要因素。因此，在制造業(yè)發(fā)達的美、德、日等國家保持著快速發(fā)展的勢頭。

    金屬切削刀具作為數(shù)控機床必不可少的配套工藝裝備，在數(shù)控加工技術(shù)的帶動下，進入了“數(shù)控刀具”的發(fā)展階段，顯示出“三高一專”（即高效率、高精度、高可靠性和專用化）的特點。

    顯而易見，在21世紀初，盡管近凈成形技術(shù)、堆積成形技術(shù)是非常有前途的新工藝，但切削加工作為制造技術(shù)主要基礎(chǔ)工藝的地位不會改變。從當前制造業(yè)發(fā)展的趨勢中可以看到，制造業(yè)發(fā)展和人類社會進步對切削加工提出的雙重挑戰(zhàn)，這也是21世紀初切削加工技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

高速切削將成為新工藝

    當前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示很多的優(yōu)點和強大的生命力，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。

    因此，發(fā)展高速切削等新的切削工藝促進制造技術(shù)的發(fā)展是現(xiàn)代切削技術(shù)面臨的新任務(wù)。當代的高速切削不是切削速度的少量提高，是需要在制造技術(shù)全面進步和進一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，包括數(shù)控機床、刀具材料、涂層、刀具結(jié)構(gòu)等技術(shù)的重大進步，才能達到的切削速度和進給速度的成倍提高，才能使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高。

    把當前的高速切削水平實用化，使我國機加工整體切削效率提高1～2倍，縮小與工業(yè)發(fā)達國家的差距，是我國從事切削加工與刀具技術(shù)的專業(yè)人員在新世紀的努力目標和面臨的重大挑戰(zhàn)。

    硬切削是高速切削技術(shù)的一個應(yīng)用領(lǐng)域，即用單刃或多刃刀具加工淬硬零件，它比傳統(tǒng)的磨削加工有效率高、柔性好、工藝簡單、投資少等優(yōu)點，已在一些應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生較好的效果。在汽車業(yè)，用CBN刀具加工20CrMo5淬硬齒輪（60HRC）內(nèi)孔，代替磨削，表面粗糙度可達0.22μm，已成為國內(nèi)外汽車行業(yè)推廣的新工藝。

創(chuàng)新加工技術(shù)

    長期以來，難加工材料如奧氏體不銹鋼、高錳鋼、淬硬鋼、復(fù)合材料、耐磨鑄鐵等一直是切削加工中的難題，切削效率低，刀具壽命短。隨著制造業(yè)的發(fā)展，在21世紀這些材料的用量將迅速增加，加工的矛盾將更加突出。與此同時，產(chǎn)品的材料構(gòu)成將不斷優(yōu)化，新的工程材料也不斷問世，而每一種新型材料的采用都對切削加工提出了新的要求。如在切削加工比較集中的汽車工業(yè)，其發(fā)動機、傳動器零件中的硅鋁合金的比例在持續(xù)增加，并開始引入鎂合金和新的高強度鑄鐵，以減輕汽車的重量和節(jié)省能耗。

    又如在航空航天工業(yè)，鈦合金、鎳基合金以及超耐熱合金、陶瓷等難加工材料的應(yīng)用比例和加工難度也都將進一步增加。能否高效加工這些材料，直接關(guān)系到我國汽車、航空航天、能源等重要工業(yè)部門的發(fā)展速度和制造業(yè)的整體水平，是對切削技術(shù)的最大挑戰(zhàn)。我們必須從現(xiàn)在開始探索，以從根本上解決難加工材料大量使用及其品種性能多樣化帶來的世紀性難題，創(chuàng)新加工技術(shù)，開發(fā)包括激光在內(nèi)的新的“刀刃”和加工方法。

滿足制造業(yè)的需求

    進入21世紀以后，產(chǎn)品多樣化和個性化的趨勢進一步加劇，制造業(yè)的產(chǎn)品更新速度會大大加快。每一種新產(chǎn)品的開發(fā)都意味著零件功能、結(jié)構(gòu)、材料的重大變更，也是對切削加工提出的開發(fā)任務(wù)，就像大家熟知的如螺桿泵、等速萬向節(jié)、底徑定心的花鍵、電子工業(yè)印刷線路板等產(chǎn)品，無不反映著切削技術(shù)和刀具的成果。今后隨著產(chǎn)品更新速度的加快，將構(gòu)成對切削加工新的挑戰(zhàn)。不僅如此，當前利用切削加工的柔性及現(xiàn)代切削加工和刀具技術(shù)的成果，革新零件加工方法，顯示出投入少、產(chǎn)出大、見效快的特點。正如在上世紀九十年代新建的轎車發(fā)動機、傳動器生產(chǎn)線上所集中展示的那樣：缸體孔系的整體硬質(zhì)合金鉆削工藝、缸蓋的金剛石高速銑削工藝、同步器齒輪的筒式拉削工藝等新的加工工藝，使新建生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍時間縮短、產(chǎn)品質(zhì)量提高，投資大量減少，充分顯示出切削加工的巨大潛力。

    在這種背景下，制造業(yè)對切削加工新技術(shù)、新產(chǎn)品的需求在現(xiàn)在將達到空前的高度，這既是對切削技術(shù)的挑戰(zhàn)，也是對我國切削行業(yè)陳舊體制的挑戰(zhàn)。