人類社會(huì)邁入21世紀(jì)的時(shí)候，從世界范圍看，我們正處于制造技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期。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(jì)末也取得很大進(jìn)步，進(jìn)入了以發(fā)展高速切削、開(kāi)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(mén)，如汽車、航空航天、能源、軍事、模具、電子等的主要加工技術(shù)，也是這些工業(yè)部門(mén)迅速發(fā)展的重要因素。因此，在制造業(yè)發(fā)達(dá)的美、德、日等國(guó)家保持著快速發(fā)展的勢(shì)頭。金屬切削刀具作為數(shù)控機(jī)床必不可少的配套工藝裝備，在數(shù)控加工技術(shù)的帶動(dòng)下，已進(jìn)入“數(shù)控刀具”的發(fā)展階段，顯示出“三高一�！保�即高效率、高業(yè)度、高可靠性和專用化）的特點(diǎn)。  

    1.二十一世紀(jì)初切削加工技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì) 

   （1）高速切削將成為切削加工的新工藝 

    當(dāng)前，以高速切削為代表的干切削、硬切削等新型切削工藝已經(jīng)顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力，這是制造技術(shù)為提高加工效率和質(zhì)量、降低成本、縮短開(kāi)發(fā)周期對(duì)切削加工提出的要求。因此，發(fā)展高速切削等新型切削工藝，促進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展是現(xiàn)代切削技術(shù)發(fā)展最顯著的特點(diǎn)。當(dāng)代的高速切削不只是切削速度的提高，而是需要在制造技術(shù)全面進(jìn)步和進(jìn)一步創(chuàng)新上（包括數(shù)控機(jī)床、刀具材料、涂層、刀具結(jié)構(gòu)等技術(shù)的重大進(jìn)步），達(dá)到切削速度和進(jìn)給速度的成倍提高，并帶動(dòng)傳統(tǒng)切削工藝的變革和創(chuàng)新，使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高，表1是現(xiàn)階段切削加工的最新水平。 

表1 現(xiàn)階段高速切削的技術(shù)水平 

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銑 CBN銑削灰鑄鐵 1000~2000m/min 

削 PCD銑削鋁合金 4000~7000m/min 

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車　氮化硅陶瓷車削灰鑄鐵 500~700m/min 

　　CBN車削淬火鋼（60HRC） 100~200m/min 

削　CBN車削灰鑄鐵剎車盤(pán) 700~1000m/min 

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鉆　整體硬質(zhì)合金鉆頭鉆灰鑄鐵 100m/min 

削 

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攻　鈷高速鋼絲錐加工可鍛鑄鐵 61m/min 

螺�。∕14×1.5） 

紋 

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滾　硬質(zhì)合金滾刀加工16MnCr5 350m/min 

齒　金屬陶瓷滾刀加工16MnCr5 600m/min 

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    硬切削是高速切削技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，即用單刃或多刃刀具加工淬硬零件，它與傳統(tǒng)的磨削加工相比，具有效率高、柔性好、工藝簡(jiǎn)單、投資少等優(yōu)點(diǎn)，已在一些應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生較好的效果。在汽車行業(yè)，用CBN刀具加工20CrMo5淬硬齒輪（60RHC）內(nèi)孔，代替磨削，已成為國(guó)內(nèi)外汽車行業(yè)推廣的新工藝。在模具行業(yè)用CBN刀具高速精銑淬硬鋼模具，采取小的走刀步距，中間不接刀，完成型面的精加工，大大減少了拋光的工作量，顯著縮短了模具的開(kāi)發(fā)周期，已成為模具制造業(yè)的一項(xiàng)新工藝。在機(jī)床行業(yè)用CBN旋風(fēng)銑精加工滾珠絲杠（64CRH）代替螺紋磨削，用硬質(zhì)合金滾刀加工淬硬齒輪等都顯現(xiàn)出很強(qiáng)的生命力。 

   （2）實(shí)現(xiàn)難加工材料加工技術(shù)的重大突破  

    長(zhǎng)期以來(lái)，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，不僅切削效率低，而且刀具壽命短。隨著制造業(yè)的發(fā)展，21世紀(jì)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(shí)，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(wèn)世，而每一種新型材料的采用都對(duì)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(dòng)機(jī)、傳動(dòng)器零件中硅鋁合金的比例在持續(xù)增加，并開(kāi)始引入鎂合金和新的高強(qiáng)度鑄鐵以減輕汽車重量，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(jìn)一步增加，能否高效加工這些材料，直接關(guān)系到我國(guó)汽車、航空航天、能源等重要工業(yè)部門(mén)的發(fā)展速度和制造業(yè)整體水平，也是對(duì)切削技術(shù)的最大挑戰(zhàn)。我們必須從21世紀(jì)初開(kāi)始探索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(lái)的世紀(jì)性難題，創(chuàng)新加工技術(shù)，開(kāi)發(fā)包括激光在內(nèi)的新“刀刃”和加工方法。 

   （3）滿足制造業(yè)對(duì)切削加工新技術(shù)和新產(chǎn)品空前高漲的需求  

    進(jìn)入21世紀(jì)以后，產(chǎn)品多樣化和個(gè)性化的趨勢(shì)將進(jìn)一步加劇，制造業(yè)的產(chǎn)品更新速度也勢(shì)必大大加快。每一種新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都意味著零件功能、結(jié)構(gòu)、材料的重大變更，也是對(duì)切削加工提出新的開(kāi)發(fā)任務(wù)。如螺桿泵、等速萬(wàn)向節(jié)、底徑定心花鍵、機(jī)床一刀具新型HSK接口、航空工業(yè)整體鋁合金構(gòu)件、電子工業(yè)印制線路板等產(chǎn)品，無(wú)不反映著切削技術(shù)和刀具的成果。不僅如此，當(dāng)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，也顯示出投入少、產(chǎn)出大、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。正如在20世紀(jì)90年代新建的轎車發(fā)電機(jī)、傳動(dòng)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、曲軸的“車一車?yán)�”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，不僅使新建生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍加快，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，而且給企業(yè)在21世紀(jì)投資新項(xiàng)目、革新現(xiàn)有加工方法、發(fā)揮切削加工特長(zhǎng)、增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力方面作出了示范。這種背景下，制造業(yè)對(duì)切削加工新技術(shù)、新產(chǎn)品的需求在21世紀(jì)初將達(dá)到空前的高度，這既是對(duì)切削技術(shù)的挑戰(zhàn)，也是對(duì)我國(guó)制造行業(yè)傳統(tǒng)觀念的挑戰(zhàn)。  

   （4）迎接人類社會(huì)進(jìn)步對(duì)切削加工的挑戰(zhàn)  

    高速切削派生的另一項(xiàng)新工藝是干切削。20世紀(jì)末，人類社會(huì)在環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡等方面獲得了高速共識(shí)，并成為全球的共同行動(dòng)綱領(lǐng)。當(dāng)前，一個(gè)以降耗、節(jié)能、節(jié)材、減廢、有利于環(huán)境保護(hù)和人身健康的、實(shí)行清潔安全生產(chǎn)的“綠色工程”已在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家興起。實(shí)行“綠色工程”，開(kāi)發(fā)“綠色制造技術(shù)”是新世紀(jì)切削加工發(fā)展的重要課題。切削加工中的切削液對(duì)環(huán)境的污染、對(duì)操作者健康的傷害，成為當(dāng)前治理的重點(diǎn)，但是對(duì)切削液所造成危害的治理增加了制造的成本，導(dǎo)致干切削新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并出現(xiàn)了微量潤(rùn)滑切削、冷風(fēng)切削等準(zhǔn)干切削新工藝。當(dāng)前倡導(dǎo)的干切削并不是簡(jiǎn)單地把原有工藝中的切削液去掉，降低切削效率，而是進(jìn)行傳統(tǒng)切削工藝的重大變革，為新世紀(jì)提供一種清潔、安全、高效的新工藝，這是對(duì)切削技術(shù)包括刀具材料、涂層、結(jié)構(gòu)的全面挑戰(zhàn)。而節(jié)省刀具材料的貴重金屬資源消耗，開(kāi)發(fā)刀具重磨、回收等新技術(shù)也成為切削加工對(duì)人類文明和社會(huì)進(jìn)步應(yīng)盡的責(zé)任。
   

2.加快關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 

   （1）新型刀具材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用  

    刀具材料的發(fā)展是切削加工技術(shù)發(fā)展的首要因素。當(dāng)前刀具材料的發(fā)展有兩個(gè)重要的趨勢(shì)：一是硬質(zhì)合金刀具應(yīng)用范圍繼續(xù)擴(kuò)大，碳氮化鈦基硬質(zhì)合金（金屬陶瓷）、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金、梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金及硬質(zhì)合金與高速鋼兩種粉末復(fù)合的材料等將代替相當(dāng)一部分高速鋼刀具，包括鉆頭、立銑刀、絲錐等簡(jiǎn)單通用刀具和齒輪滾刀、拉刀等精密復(fù)雜刀具，使這一類刀具的切削速度有很大的提高。硬質(zhì)合金將在刀具材料中占主導(dǎo)地位，覆蓋大部分常規(guī)的加工領(lǐng)域。二是超硬刀具材料的使用將明顯增加，隨著CBN韌性的進(jìn)一步改善，它在切削刀具中的比例將有顯著的提高。PCD和單晶金剛石是高新精密加工有色金屬，陶瓷、玻璃、石墨等非金屬材料最佳的刀具。隨著汽車、航空航天、電子、軍工等部門(mén)對(duì)這些材料需求的增加，PCD的應(yīng)用也將更加廣泛。 

    （2）涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用  

    刀具涂層技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)，對(duì)刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用，涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志，在刀具中的比例已超過(guò)50%。在21世紀(jì)初，涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加，有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù)，并且實(shí)用化，使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用，甚至精密復(fù)雜刀具和成形刀具，這將全面提高加工黑色金屬的切削水平。此外，納米級(jí)超薄、超多層涂層和氮化碳等新型涂層材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用速度將加快，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑。 

   （3）多功能及專用刀具的開(kāi)發(fā)應(yīng)用  

    為了發(fā)揮以車削加工中心和鏜銑類加工 中心為代表的數(shù)控加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高加工效率，對(duì)復(fù)雜零件的加工要求在一次裝夾中進(jìn)行多工序的集中加工，并淡化傳統(tǒng)的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限，是當(dāng)前提高數(shù)控機(jī)床效率、加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的有效途徑。為此，這也對(duì)刀具提出了多功能的新要求，要求一種刀具能完成零件不同工序的加工，減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間，以減少刀具的數(shù)量和庫(kù)存量，有利于管理和降低制造成本。較潰兇的有多功能車刀、銑刀、鏜銑刀、鉆銑刀、鉆一銑螺紋一倒角等刀具。與此同時(shí)，在批量生產(chǎn)線上，使用針對(duì)工藝需要開(kāi)發(fā)的專用刀具或智能刀具，可以提高加工效率和精度，減少投資。 有的專用刀具可將零件的加工時(shí)間降至原來(lái)的1/10以下，效果十分顯著。  

    3.加快觀念更新，攜手發(fā)展 

   （1）工具制造業(yè)要把為用戶提供成套切削加工技術(shù)、革新加工 方法作為發(fā)展方向和服務(wù)內(nèi)容。隨著切削加工技術(shù)的進(jìn)步，工具制造企業(yè)對(duì)參與并影響切削加工的因素有了更加科學(xué)的認(rèn)識(shí)，并用于新產(chǎn)品、新技術(shù)開(kāi)發(fā)，規(guī)格品種多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)。面對(duì)日新月異的刀具材料、涂層牌號(hào)、結(jié)構(gòu)等的新產(chǎn)品和新技術(shù)，以及不斷涌現(xiàn)的各種加工難題，一般用戶很難正確地選擇和應(yīng)用工具行業(yè)的新成果，以達(dá)到最佳的效果。為此，工具企業(yè)要從現(xiàn)在以“賣(mài)刀具”為主走上為用戶“提供成套切削技術(shù)，解決具體加工問(wèn)題”的經(jīng)營(yíng)軌道，并根據(jù)自己產(chǎn)品的專業(yè)化方向，精通相應(yīng)的切削工藝，不斷創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。 

   （2）切削刀具的用戶行業(yè)也要更新觀念，在加快采用數(shù)控機(jī)床的同時(shí)要加大對(duì)刀具的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、縮短交貨期、加快新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的作用。國(guó)外有數(shù)據(jù)表明，刀具費(fèi)用占制度成本2.5%~4%，但它卻直接影響占制造成本20%的機(jī)床費(fèi)用和38%的人工費(fèi)用，因此，進(jìn)給速度和切削速度每提高15%~20%可降低制造成本10%~15%。這說(shuō)明使用好刀具會(huì)增加成本，但效率提高則會(huì)使機(jī)床費(fèi)用和人工費(fèi)用有很大的降低，這正是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)所采取的經(jīng)營(yíng)策略之一。讓工具行業(yè)這個(gè)專業(yè)力量及其成果如何更好地為企業(yè)發(fā)展和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力服務(wù)，是各廠家積極思考的問(wèn)題。 

   （3）切削技術(shù)的發(fā)展要走機(jī)床、工具及產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合的發(fā)展出有路子，這是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)，也是工具行業(yè)正在走的發(fā)展道路，這些國(guó)家的做法反映了21世紀(jì)制造技術(shù)及切削加工發(fā)展的特點(diǎn)。 

    希望經(jīng)過(guò)我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)和制造業(yè)在21世紀(jì)初的共同努力，為推動(dòng)中國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。