展望我國切削加工與刀具技術的發展趨勢
摘要：介紹國內外先進制造技術與高速加工的發展趨勢，認識刀具在切削加工中的重要性，刀具新材料、刀具新結構、與刀具相關新技術的應用，以及幾點啟示和建議。
一、先進制造技術發展階段與思考
1、當我們進入21世紀的時候，從世界范圍觀察，我們正處在先進制造技術空前快速發展的時期。由于數控機床（NC）的問世，發展一系列數控加工技術，如加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）、甚至出現了與傳統機床完全不同的虛擬軸機床（又稱六條腿機床），和與機床同時相輔相成發展起來的高速加工新技術、新刀具、新工藝的緊密結合，使機械加工中的勞動強度大大降低，輔助時間大大縮短，產品質量和生產效率大大提高，成為制造業乃至全球經濟的發展起到巨大的推動作用。以美國為例，制造業在美國被譽為產出最多的經濟部門，在90年代為美國國內生產總值（GDP）增長的貢獻達到29%。
2、今天，大力發展數控加工技術及裝備，已成為世界各國政府的戰略決策，用數控裝備武裝現代工業和改造傳統工業也成為世界各國制造業發展方向。在90年代后期如德、日、美、意四國的機床產值數控化率已達到51.75%以上。數控機床已成為當今制造技術的主要裝備，數控加工技術成為先進制造技術的主流，開創著整個現代制造業的新時代。黨的十六大明確指出：“大力振興裝備制造業”。新中國的裝備制造業經過幾代人的前仆后繼，尤其是20多年的改革開放和現代化建設，已經建立起比較完整、獨立的工業體系，具有了一定的物質技術基礎，總體生產規模已居世界第四位。許多經濟學家預測，中國將成為繼英國、美國、日本后的又一個“世界工廠”和“制造大國”。
3．應當清醒地看到，我們雖然有了舉世公認的飛速發展，但與日新月異的世界制造業發展相比，無論在市場競爭力，產品水平和發展后勁上仍存在較大差距。僅就我國目前切削加工整體水平與先進工業國家相比相差20年，相當一部分生產企業還較普遍采用焊接式刀具，或幾十年一貫制的老工藝方法，這些都需要我們急待解決。為了促進生產力的發展，增強企業競爭力，我們只有抓住機遇，迎接挑戰，更新觀念，引進創新，大力推廣和采用新技術、新工藝、新材料，才能與時俱進改變我們的落后面貌。
二、高速加工（高速切削）發展的必然趨勢
1、首先回顧百年來切削發展史：1900年當時的刀具材料為碳素工具鋼，如果加工一根直徑φ100mm，長500mm的碳鋼軸件，需要100分鐘才能完成，而在2000年的今天，刀具材料為硬質合金涂層刀具和立方氮化硼刀具，加工上述同樣一根軸，僅需要一分鐘完成，切削效率提高100倍。充分說明機床和刀具技術發展到一個新的階段。切削加工（含磨削）不僅現在而在整個21世紀仍是機械制造業的主導加工方法，絕大部分機械零件需機械加工完成。目前切削加工約占整個機械加工工作量的95％，據有關專家估計，21世紀的切削加工仍將占機械加工的90％以上，因此提高切削加工水平仍然是一個重要的研究課題。
2、提高切削效率首先要求機床不斷更新換代，高速主軸采用陶瓷軸承，液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承、磁浮軸承后，其主軸轉速可達10000－50000轉／分；小型機床可達100000轉／分。進給速度：滾珠絲杠可達40－60米／分，直線電機可達90－120米／分?？梢钥闯鲚o助運動已達到了主運動的水平，為高速加工創造了最重要的保證條件。再加上刀具新材料、新工藝、新結構的不斷研究創新，從而使切削加工進入了高速加工，即新一輪的高速與超高速切削發展新階段，與50年前的高速切削水平有了一個質的飛躍。
3、目前國際上對高速加工尚無統一定義。有兩種提法：一種是以切削速度在1000米/分以上稱為高速加工。另一種從被加工材料和刀具材料兩個方面考慮，即切削速度與進給速度高于常規值的5――10倍的加工方法稱為高速加工。舉例如下：
銑削：CBN銑削鑄鐵、切削速度可達1000－2000米／分。
PCD銑削鋁合金、切削速度可達4000－7000米／分。
車削：氮化硅陶瓷車削灰鑄鐵、切削速度可達500－700米／分。
CBN車削淬火鋼（HRC60），切削速度可達100－200米／分。
CBN車削鑄鐵剎車盤，切削速度可達700－1000米／分。
鉆削：整體硬質合金鉆頭鉆灰鑄鐵，切削速度可達100米／分。
攻螺紋：鈷高速鋼絲錐（M14×1.5）加工可鍛鑄鐵，切削速度可達61米／分。
滾齒：硬質合金滾刀加工16MnCr5，切削速度可達350米／分。
金屬陶瓷滾刀加工16MnCr5，切削速度可達600米／分。
4、高速加工的機理：早期有薩洛蒙“采用較高的切削速度”理論，在1931年曾獲德國專利，文中指出：“在一定的切削速度（比常規加工高5-10倍）下，在切削刃處的切屑去除溫度將會開始降低……”“這種高速加工將……提高生產率?！睂嶒炓妶D：對于鋼鐵這種溫度降低程度較小，對于鋁和