现代切削技术的发展与应用？
切削作为制造技术的主要基础技术，是汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业、新兴模具工业、电子工业等部门的主要加工技术，也是这些工业部门快速发展的重要因素。
虽然近净成形技术和堆积成形技术是很有前途的新技术，但切削作为制造技术主要基础技术的地位并没有改变。相反，切削技术已经进入了一个快速发展的新时期——现代切削技术阶段。因此，了解和掌握现代切削技术的发展机理，了解其技术特点和发展趋势，以及如何应用现代切削技术提高加工效率，是当前机械加工行业的重要课题。
1，现代切削技术的发展机理
切割从19年底到20世纪初成为专业技术，已经走过了整整一个世纪。切削技术自问世以来，对工业化国家的工业化和经济发展发挥了重要作用，做出了重要贡献。虽然在这个过程中，切削技术本身也取得了很大的进步，但直到20世纪70年代，它在整体上并没有超出传统切削技术的范围。其最突出的标志是工具的开发和生产与工具的使用和使用者基本分离，没有相互促进和发展的机制。
由于与切削技术密切相关的计算机、微电子、材料科学等新兴科学技术的迅速发展，切削技术也随着制造业和制造技术的发展而迅速发展，进入了现代切削技术的新阶段。与传统切削技术相比，现代切削技术不仅体现了更快的切削速度和更高的加工效率，而且形成了新的发展机制，成为推动制造业和现代制造技术发展的重要技术因素。
在切削技术问世后的很长一段时间内，有一个问题一直困扰着刀具行业和刀具使用者，那就是如果使用昂贵的好刀具进行切削，虽然可以提高切削效率，但会增加制造成本，使用者认为得不偿失。所以很多用户不愿意花更多的钱去买一个好的工具，或者担心买了好的工具后工具很快会磨损，把工具寿命设置的很长。这些观念和做法阻碍了刀具的更新，影响了刀具制造商开发新刀具的积极性，制约了切削效率的提高和切削技术的进步。
事实证明，如果在使用好的刀具时不注重提高切削效率，仅仅追求延长刀具寿命，在降低制造成本方面只能得到非常有限的效果，甚至可能适得其反。提高切削技术与为用户和社会创造可观效益之间的内在联系，已经被越来越多的刀具制造商和刀具使用者所认识和接受，并转化为推动切削技术进步的强大动力。短短20年左右的时间，切削技术被推向了现代切削技术的新阶段。
现代切削技术的发展机理可以概括为:一方面，提高切削效率而不是一味强调刀具寿命带来的效益极大地鼓舞了刀具制造商，并以此为基础建立了“创新技术、创新刀具、提高切削效率、服务用户”的全新经营理念，为切削这一传统制造技术注入了新的活力，使刀具制造商成为发展现代切削技术的主力军；另一方面，这一理念被越来越多的刀具使用者所接受，形成了“积极采用切削技术新成果，应用先进刀具提高加工效率，降低制造成本，提高企业竞争力”的新思维，使得制造业对先进刀具的关注和需求空前高涨，成为推动切削技术快速发展的强大力量。这种“拉动”不是切割技术发展的简单加速，而是切割技术新的发展机制和动力，使其从脱离使用的传统切割技术过渡到面向用户需求、与使用紧密结合的现代切割技术新阶段。
2.现代切削技术的技术特点和发展趋势。
切削已进入现代切削技术的新阶段，这不仅体现在切削技术的发展是建立在刀具制造商和刀具使用者相互联动的机制上，而且表现出以下明显的技术特征和发展趋势。
(1)新型切割技术彻底突破传统切割技术。
高速、高效切削、硬切削、干切削等新技术应用于汽车、航空、模具、装备制造等切削加工“大户”，不仅成倍提高了加工效率，也促进了产品开发和工艺创新。近年来，模具行业的快速发展可以说是与高效的模具切割技术一起成长的。大型模具的高速铣削和淬硬模具的铣削改变了传统的模具加工技术，大大缩短了模具开发周期。
与此同时，传统的车、铣、钻等切削工艺的界限不断被打破，一些新的切削方法不断涌现。比如新推出的铣刀可以作为钻孔和铰孔的孔加工刀具，减少了换刀时间，提高了加工效率；再如能高效去除型腔内金属的镶块铣刀，加工曲轴的车-车-拔工艺，复合车削中心以铣代车的车削工艺，用硬质合金螺纹铣刀代替硬质合金丝锥的高速螺纹加工工艺等。此外，随着各种复合机床和“一台机床或一次装夹完成全部加工”技术的发展，传统的切削技术将进一步改变。
(2)刀具材料和涂层技术取得重大进展。
新型切削技术对传统切削技术的突破应归功于刀具材料的改进和涂层技术的发展。
刀具材料的发展体现在各种刀具材料性能的全面进步，提高了切削各领域的加工效率。其中，要特别强调两类刀具材料的进展，即超硬刀具材料PCD、CBN和硬质合金材料的进展。
PCD和CBN材料具有高硬度和特别好的耐磨性，有望成为高速切削的推动者。然而，由于它们的脆性，在问世后的很长一段时间内，它们的实际应用进程缓慢。近年来，通过控制和调整制造工艺、配方组成、组织粒度等因素，PCD和CBN材料的韧性显著提高，品种增多，应用领域扩大，使超硬刀具材料应用于高速切削的希望成为现实。
硬质合金作为一种工具材料，一直存在硬度和韧性的矛盾。虽然多年来其在车、铣、孔加工等切削加工中的应用为全面提高加工效率发挥了重要作用，但其韧性差的缺陷并未得到明显改善。如今，超细硬质合金制成的整体硬质合金钻头和立铣刀已得到广泛应用，切削速度比高速钢刀具可提高数倍，从而使硬质合金真正成为应用最广、综合性能最好的刀具材料。硬质合金材料的另一个重要进展是梯度硬质合金材料的发展，使涂层硬质合金刀片基体表层富含钴，提高了硬质合金刀片刀刃的韧性，不仅减少了崩刃，而且可以使用抗塑性变形能力好的基体材料，提高了刀片的承载能力，显著提高了涂层硬质合金刀片的切削性能。
近10年来，涂层技术取得了巨大的进步。在CVD涂层领域，中温CVD的TICN和AL2O3厚膜涂层提高了叶片的耐磨性和抗裂纹扩展能力。PVD涂料的发展尤其引人注目。不仅出现了TIALN、ALTIN、ALCRN、TISIN、AL2O3等耐磨涂层，还出现了MOS2、DLC、WC/C等各种润滑涂层，以及梯度涂层、纳米涂层等新型涂层结构，大大提高了涂层的性能。目前，涂层技术的发展方兴未艾，并以其功能多、效果好、发展快等优点成为提高刀具切削性能最有效的手段。
(3)刀具新品牌、新产品的创新速度大大加快。
刀具作为一种工具，是制造系统中最具活力的技术因素，它处于不断创新的过程中。
在现代切削技术阶段，刀具的发展有两个特点:一是创新速度加快。两年一届的北京国际机床展览会(CIMT)已成为全球刀具制造商的“新产品发布会”，新材料牌号、新涂层产品、新刀具(刀片)结构、新刀柄和夹紧技术、新加工方法层出不穷。二是树立系统优化的创新理念。在系统优化的基础上，一个新开发的涂层硬质合金品牌往往可以提高切削效率20%以上，有的甚至可以达到50%以上。一种新的工具产品可以提供一种新的加工效果，或者显著提高加工效率。例如，近年来流行的大进给量铣刀，每齿进给量为3.5 ~ 4.0 mm/z，是一般铣刀的10倍。再比如刮转刀片的进给量可以翻倍。
(4)拓展了现代切削技术的内涵。
切削进入现代切削技术的新阶段后，许多新的相关技术也相应出现，拓展了切削技术的内涵。比如高速切削技术最早应用于旋转刀具，主要是铣削。早期以主轴转速超过10000 r/min作为高速切削的门槛。围绕这一目标，开发了加工中心相关技术，包括高速主轴、快速进给、高加(减)速技术和适合高速切削的数控系统。
开发的刀具相关技术有HSK刀架、7∶24双面接触刀架、高速旋转刀具安全技术、刀具动平衡技术等。为了用整体硬质合金这种通用刀具进行高速加工，需要提高刀具夹紧的精度和刚度，相继开发了液压卡盘、热卡盘、缩力卡盘等新型刀具卡盘和刀具调整技术。此外，为了提高刀具的利用率，降低刀具管理的成本，开发了刀具管理软件、切削数据库等配套技术，用现代信息技术提高切削加工的整体水平。
3.如何应用现代切削技术提高加工效率？
目前，机械切削行业发展形势一片大好。那么，如何应用现代切割技术来提高企业的加工效率呢？可以从以下几个方面入手:
(1)提高刀具材料性能，发展涂层技术。
近年来切削技术迅速发展的一个重要标志是刀具材料性能的不断提高和涂层技术的迅速进步，特别是车刀和铣刀用硬质合金材料及其可转位刀片的大量和广泛应用。各工具公司新开发的硬质合金刀片品牌似乎如雨后春笋，品种涵盖切削加工的各个领域。通常引入一个新品牌可以提高切割效率20% ~ 30%，有的甚至达到100%。因此，全面调查企业长期使用的旧材料，淘汰一些老品牌，采用相应的新材料和新品牌，特别是用有涂层的品牌替代无涂层的品牌，对提高加工效率可以起到立竿见影的效果。
(2)开发新的工具结构
新型刀具结构的快速发展对提高加工效率起着重要作用。例如山维克焦曼新推出的CORODRILL880硬质合金可转位浅孔钻，由于刀具(刀片)结构的显著改进，与原浅孔钻相比，进给速度或切削速度可提高近一倍，加工效率可提高70%左右，并能获得更好的加工精度和表面质量。再比如哈尔滨汽轮机厂，在生产国内首台60万千瓦超临界汽轮机组时，就遇到了加工大直径深孔的问题。如果使用传统的孔加工工具进行加工，每个孔需要6.7H的时间，无法完成加工任务。
后来工厂采用了肯纳金属公司的复合钻，每个孔的加工时间只有0.5H，减少了93%左右的加工时间。40天没有完成的约200个深孔的加工任务，5天全部完成。可见，企业应积极利用丰富的先进刀具资源来提高加工效率或解决生产中遇到的加工问题，并以此为契机，不断提高切削技术和刀具在企业中的应用水平。
(3)开发和采用新工具。
近年来，工具行业为一些机械行业开发了新的工具，这些工具具有效率高或技术创新的特点，对推动行业加工技术的进步发挥了重要作用。如为模具行业开发的镶铣(钻)刀、多功能铣刀、大进给铣刀、喇叭铣刀等，对提高模具加工效率、创新模具加工技术起到了非常重要的作用。因此，企业应及时了解和收集本行业刀具的最新进展，为我们所用，使企业始终保持先进的切削水平和领先的加工效率。
此外，在切削技术上也有一些成果，如可转位刀片如旋转刀具、刮削车刀、带前角的螺旋刃铣刀等，可以替代一般的高速钢刀具，整体硬质合金钻头、立铣刀等。这些刀具对提高量大面广的车、铣、钻工序的加工效率具有普遍作用，早已被生产实践所证明。但不可回避的事实是，仍有相当多的企业由于各种原因没有完全采用这部分技术，仍在使用早已落后的工具，从而长期制约着企业的发展。企业要有计划、有步骤地采用通用的先进切削技术和刀具，迅速改变刀具的落后面貌。
我国是切削技术相对落后的国家，现有的技术和产品已经不能满足制造业重要工业部门对先进刀具的需求。因此，加快切削技术的发展，掌握现代切削的核心技术，对于我国建设制造强国，完成新型工业化的历史任务，实现振兴装备制造业的目标，不仅具有重要的现实意义，而且日益迫切。
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