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2019.12.11
随着机械加工业的发展，人们开始大力发展切削新技术，使机床切削速度更快，切削负荷更大、切削温度更高，同时不断有新工艺出现来适应新材料的加工。新的切削技术主要包括非常温切削（液态氮和低温风冷）、干式切削、硬态切削、高压冷却切削、高速与超高速切削、高压切削、激光辅助切削、射流加工、水蒸气切削以及微量润滑切削等。
一、高速切削技术
目前对于高速切削速度的范围也没有确切的界定，通常认为高速切削的切削速度应高于常规切削速度的5～10倍以上，进给速度一般为2～25m/min，有的可高达60～80m/min。加工材料和加工方法不同，高速切削速度范围也有所区别，例如铸铁的高速切削速度范围为900～3000m/min，而铝合金和钛合金材料的高速切削速度范围则分别为1000～7000m/min和100～1000m/min；高速车削的切削速度范围一般为700～7000m/min，而高速铣削和高速磨削的切削速度范围则分别为600～6000m/min和5000～10000m/min。
（一）高速切削技术的特点
高速切削技术已经成为集高效、优质、低耗于一体的先进制造技术，与常规切削相比，高速切削主要有以下优点：
（2）切削力小。虽然高速切削的切削速度很高，但由于切削参数较小，因此同常规切削相比，剪切变形区反而变窄，剪切角增大，使切屑的流出速度大大加快，切削变形反而减小，因此高速切削的切削力比常规切削力降低30%～90%，所以高速切削特别适合于加工机床丝杠、飞机上的机翼壁板等细长轴类、薄板及薄壁类等刚度较差的零件，目前采用高速切削加工飞机上的薄壁零件的壁厚最小可达3～5μm。
（4）加工精度高。高速切削时工件基本处于“无振动”的平稳状态，加之切削力和切削热的影响较小，所以更容易获得较高加工精度的零件。例如高速切削淬硬钢材料时能获得的表面粗糙度值Ra＜0.6μm，高速铣削灰铸铁工件时，其表面粗糙度值Ra可低至0.63μm，相当于磨削的工艺水平，因此高速切削特别适用于光学仪器及精密制造工业等领域。
（5）可加工难加工材料。由于高速切削具有较小的切削力和切削变形，所以刀具不易磨损，可用于加工某些难加工的材料。如航空航天工业大量采用铝合金、镁合金、镍合金及钛合金等材料，这些材料普遍具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐冲击等特性，传统的加工方法存在切削温度高、切削变形大、加工质量差、刀具磨损严重及加工效率低等问题，而高速切削则能有效地减少刀具的磨损，延长刀具使用寿命，提高生产效率，并获得较高的加工表面质量。
（二）高速切削加工技术的应用
高速切削技术广泛应用于航空航天、汽车制造、模具工业、电子行业、光学仪器及精密机械等领域，也越来越多地用于切削软材料，如橡胶、各种塑料、木头等。
（1）在航空航天工业中的应用。航空航天产品中有许多具有薄壁、腹板等结构的零件，其刚度较差，加工时易变形，所允许的背吃刀量较小，因而高速切削成为加工此类零件的最佳选择。例如采用整体制造法生产F-15战斗机，由于省略了铆接等中间工艺环节，零件的数量减少了42%，提高了生产效率。
（2）在汽车制造业中的应用。20世纪90年代，高速切削技术逐渐开始用于加工发动机缸盖、缸体和变速箱等汽车零部件，减少了切削工时，降低了成本，保证了加工质量，提高了生产效率。
（3）在模具制造业中的应用。电火花加工是模具制造行业常用的加工方法，但存在加工质量不高，加工效率较低等问题。高速切削不仅能有效缩短模具加工周期，获得较高的模具曲面形状精度和较小的表面粗糙度值，而且还能加工硬度超过60HRC的材料，完全可以代替电火花加工和磨削加工。
二、干切削
干切削加工是一种加工过程不用或微量使用切削液的加工技术，一种对环境源头进行控制、清洁环保的制造工艺。它作为一种新型绿色制造技术，不仅环境污染小，而且可以省去与切削液有关的装置，简化生产系统，能大幅度降低产品生产成本，同时形成的切屑干净清洁，便于回收处理。干式切削如图9-1所示。
干切削对刀具必须要有严格性能要求：
（1）具有优良热硬性、耐磨。干切削切削温度通常比湿切削时高，热硬性高的刀具材料才能有效地承受切削过程高温，保持良好耐磨性。
（2）较低摩擦系数。降低刀具与切屑、刀具与工件表面之间的摩擦系数，一定程度上可代替切削液润滑作用，抑制切削温度上升。
（3）较高的高温韧性。干切削时切削力比湿切削要大，且切削条件差，因此刀具应具有较高的高温韧性。
（4）较高的热化学稳定性，干切削高温下，刀具仍然保持较高化学稳定性，减少高温对化学反应催化作用，从而延长刀具寿命。
（5）具有合理刀具结构几何角度。合理刀具结构几何角度，不但可以降低切削力，抑制积屑瘤产生，降低切削温度，而且还有断屑、控制切屑流向功能。刀具形状保证了排屑顺畅，易于散热。
干切削相对于采用切削液的传统湿式加工而言，是环境污染源头控制的清洁制造工艺，具有以下特点：
（1）形成的切屑干净、清洁、无污染，易于回收和处理。
（2）省去了与切削液有关的传输、回收、过滤等有关装置及费用，简化了生产系统，节约了生产成本。
（3）金属切削当中，一般刀具成本占整个加工成本的4%～7%，切削液及处理费用占16%左右，干切削省去了切削液处理有关的费用。
（4）不污染环境，也不发生与切削液有关的安全及质量事故，在车、铣、钻、铰及镗削等加工中得到了成功应用。