1.現代切削技術的發展
　　
　　20世紀90年代以來，激烈的市場競爭推動以機械制造技術為先導的先進制造技術以前所未有的速度和廣度向前發展。高生產率和高質量是先進制造技術追求的兩大目標。高速切削、精密和超精密切削是當前切削技術的重要發展方向，已成為切削加工的主流技術。
　　
　　高速切削技術
　　
　　高速切削的主要內容包括高速軟切削、高速硬切削、高速干切削、大進給切削等。高速切削是一個相對概念，對其切削速度范圍的界定目前國內外專家尚未達成共識。通常認為高速加工時的切削速度比常規切削速度高5～10倍以上。
　　
　　中國工程院院士艾興教授在所作“高速切削刀具材料的發展及其合理應用”主題報告中指出，在高速切削時，隨著切削速度的提高，切削力減小，切削溫度的增加漸趨緩慢，生產效率和加工質量提高，從而可降低制造成本，縮短產品開發周期。高速切削大致可使切削力減小15%～30%，表面質量提高1～2級，切削速度和進給速度提高15%～20%，制造成本降低10%～15%。高速切削現已廣泛應用于航空、航天、汽車、摩托車、模具、機床等工業中對鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、高溫耐熱合金、碳纖維增強塑料等復合材料的加工中，其中以鋁合金和鑄鐵的高速加工最為普遍。目前高速加工各種材料的切削速度：普通鋼和鑄鐵為500～2000m/min(鉆、鉸削100～400m/min，攻絲100m/min，滾齒300～600m/min)，淬硬鋼(35～65HRC)為100～400m/min，結構鋁合金為3000～4000m/min，高硅鋁合金為500～1500m/min，鎳基、鈷基、鐵基和鈦合金等超級合金為90～500m/min。高速加工追求的切削速度目標為：銑削加工：鋁及其合金為10000m/min，鑄鐵為5000m/min，普通鋼為2500m/min；鉆削加工(機床主軸轉速)：鋁及其合金為30000r/min，鑄鐵為20000r/min，普通鋼為10000r/min。大進給目標：進給速度Vf=20～50m/min，每齒進給量fz=1.0～1.5mm/z。
　　
　　高速切削技術不只是切削速度的提高，它的發展主要取決于刀具技術(包括刀具材料、涂層刀具結構、刀柄和裝夾系統、刃磨和動平衡、檢測和監控系統等)和高速機床技術(包括電主軸、直線電機進給系統、數控與伺服系統、軸承及潤滑、刀庫等)的進步，而正確選用刀具與機床經常起著決定性作用。德國Darmstadt工業大學H.Schulz教授在“高速切削機床”一文中詳盡介紹了選用高速機床時應注意的問題，給與會代表很大啟發。
　　
　　隨著環境保護法律法規的嚴格實施，作為綠色制造工藝的干切削日益受到人們的高度重視。據國外企業統計，在集中冷卻加工系統中，切削液占加工總成本的14%～16%，刀具成本僅占2%～4%。據測算，如果20%的切削加工采用干式加工，制造總成本可降低1.6%。因此，干切削是未來切削加工的發展方向。目前倡導的干切削并不是簡單地去掉原有工藝中的切削液，也不是消極地通過降低切削參數來保證刀具使用壽命，而需要采用耐熱性更好的新型刀具材料及涂層，設計合理的刀具結構與幾何參數，選擇最佳切削速度，形成新的工藝條件。干切削是實現清潔高效加工的新工藝，是制造技術向高速切削發展總趨勢的組成部分，也是隨著人類社會進步和生產力發展而出現的新型切削方式，它的推廣應用推動著刀具材料、涂層技術、機床結構、加工條件和刀具結構技術的不斷發展。目前，干切削技術在車削、鏜削和銑削上的應用日益廣泛，在鉆削、拉削和滾齒方面也有重大突破。上海大眾汽車有限公司、上海交通大學、哈爾濱理工大學、哈爾濱工業大學等單位在“干切削及其應用”等有關論文中詳細介紹了干切削的機理和實施該工藝的途徑，以及采用激光輔助加工干切削、使用最少量潤滑液(MQL)的準干切削(Near Dry Cutting)、用壓縮空氣冷風切削以及采用氮氣進行干切削等加工方法。
　　
　　精密和超精密切削
　　
　　發展尖端技術、國防工業和微電子工業都離不開通過精密和超精密加工制造的精密零件和產品。通常將加工精度在0.1～1μm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1μm的加工稱為精密加工；而將加工精度高于0.1μm，加工表面粗糙度小于Ra0.01μm的加工稱為超精密加工。超精密加工可達到納米(nm)級水平。該領域主要包含三個分支：①精密和超精密切削加工；②精密和超精密磨削加工；③精密電子束和離子束等特種加工。
　　
　　用金剛石刀具實施超精密切削已由過去只能加工銅、鋁及其合金等有色金屬，擴展到加工塑料、陶瓷和復合材料。為了切除極薄切屑，要求金剛石刀具切削刃的刃口半徑p極小，經精密研磨的單晶天然金剛石刀具的刃口半徑p<0.05～0.1μm，研磨質量高的甚至可達幾個nm，可實現納米級切削。
　　
　　超精密切削技術是一項系統工程，其實施不僅需要超精密機床設備和刀具，還要求超穩定的工作環境、超精密測量、用計算機技術進行實時檢測和誤差補償、以及掌握熟練的操作技能等。河北工業大學提出了“基于流體力學的超精密切削機理分析模型”，考慮了刀具幾何形狀(包括刀刃的刃口半徑)及后刀面處工件彈性恢復的影響，研究了切削力的傳遞機理。北京天地東方超硬材料公司在“超精密金剛石刀具研磨技術的研究”論文中探討了金剛石的晶體定向和晶面選擇，并對影響研磨效率和研磨質量的幾個主要工藝因素進行了試驗研究。香港理工大學介紹了利用超精密測量技術及在加工中進行誤差補償而獲得的具有亞微米級形狀精度及納米級表面粗糙度的非球面光學產品。該校擁有亞洲地區最先進的超精密加工中心，可為香港及大陸地區的精密模具制造商、光學產品制造商及計算機制造商提供加工服務及技術支持。黑色金屬和鈦合金材料的超精密切削難度較大，但近年來該技術也有較大進展。
　　
　　2.刀具材料的發展
　　
　　刀具材料的開發與應用是本次會議的重點議題。近十年來，隨著高強度鋼、高溫合金、噴涂材料等難加工金屬材料以及非金屬材料與復合材料的應用日趨增多，現代刀具已不再局限于目前廣泛使用的高速鋼刀具和硬質合金刀具，陶瓷刀具、金剛石與立方氮化硼等超硬材料刀具、涂層刀具、復合材料刀具已成為今后的發展趨勢，新型刀具材料的應用預示著切削效率將提高到一個新水平。
　　
　　雖然目前可供使用的刀具材料品種較多，但由于高速鋼(HSS)在強度、韌性、熱硬性、工藝性等方面具有優良的綜合性能，因此在切削某些難加工材料以及在復雜刀具(尤其是切齒刀具、拉刀和立銑刀等)制造中仍占有較大比重。由于HSS中的主要元素鎢、鈷等資源緊缺，所以HSS的發展方向為：①發展各種少鎢的通用型高速鋼；②擴大使用各種無鈷、少鈷的高性能高速鋼，如W6Mo5Cr4V2Al(501)、W12Mo3Cr4VCo3N(Co3N)等鋼種；③推廣使用粉末冶金高速鋼(PM HSS)和涂層高速鋼。例如，用ERASTEEL公司生產的ASP2030 PM HSS鋼加TiN涂層制造的插齒刀插削12Cr2Ni鋼制齒輪時，刀具壽命比普通熔煉高速鋼W6Mo5Cr4V2(M2)提高3～4倍。高速鋼是鐵磁性材料，具有較高的剩磁感應和較大的矯頑磁力，而正常的切削溫度不超過650℃，因此高速鋼刀具可進行磁化切削。浙江大學提交的“磁化切削研究”論文中，詳細介紹了磁化原理與方法，分析比較了磁化切削與普通切削在切削力、切削功率、切削熱、加工精度等方面的差別。結果表明，磁化切削可顯著改善高速鋼的切削性能，延長刀具使用壽命，提高加工質量。
　　
　　硬質合金刀具材料的發展主要體現在兩個方面：①細晶粒(1～0.5μm)和超細晶粒(<0.5μm)硬質合金材料及整體硬質合金刀具的開發，使硬質合金的抗彎強度大大提高，可替代高速鋼用于制造小規格鉆頭、立銑刀、絲錐等量大面廣的通用刀具，其切削速度和刀具壽命遠超過高速鋼。整體硬質合金刀具的使用可使原來采用高速鋼刀具的大部分應用領域的切削效率顯著提高。過去細晶粒多應用于K類(WC+Co)硬質合金，近年來P類(WC+TiC+Co)和M類(WC+TiC+TaC或NbC+Co)硬質合金也向晶粒細化方向發展。為提高硬質合金的韌性，通常采取增加Co含量的方法，由此引起的硬度降低現在可通過細化晶粒得到補償，并可使硬質合金的抗彎強度提高到4.3GPa，已達到并超過了普通HSS鋼的抗彎強度，從而改變了過去普遍認為P類硬質合金適于切削鋼，而K類硬質合金只適于加工鑄鐵和鋁等有色金屬的刀具選材格局。細晶粒硬質合金的另一優點是刀具刃口鋒利，尤其適于高速切削粘而韌的材料。②涂層技術的發展從過去只能涂覆單一的TiC、TiN涂層，已進入開發厚膜、復合和多元涂層的新階段。新開發的TiCN、TiAlN多元、超薄、超多層涂層與TiC、TiN、Al2O3等涂層的復合，加上新型抗塑性變形基體的應用，在改善涂層韌性、涂層與基體結合強度、涂層耐磨性方面已有重大進展，全面提高了硬質合金刀具材料的切削性能。目前，在硬質合金可轉位刀片表面涂覆金剛石的技術已獲得突破，從而使硬質合金刀具不僅在加工黑色金屬領域而且在加工有色金屬領域的切削效率全面提高。
　　
　　此外，陶瓷、金剛石和立方氮化硼等超硬刀具材料也得到了迅速發展，其脆性有了重大改進，韌性明顯提高，使用可靠性大大改善，已可作為常規刀具材料應用于實際生產。作者及北京理工大學提交的“超硬刀具材料的新進展”等論文，闡述了超硬刀具材料的發展、性能及應用場合，重點介紹了近年來出現的幾種超硬刀具材料新品種及其實驗研究數據，對超硬刀具的推廣應用具有現實意義。
　　
　　近年來，我國在刀具材料開發方面已有長足進步，開發出了包括CVD金剛石薄膜在內的涂層刀具和厚膜金剛石刀片、Ti(C，N)基硬質合金(金屬陶瓷)、梯度結構硬質合金、Al2O3基復合陶瓷和Si3N4基陶瓷、聚晶人造金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)和超細晶粒硬質合金等各種新型刀具材料，并可實際應用于高速切削和干切削等加工場合。武漢大學研制出一種C3N4/TiN薄膜，膜的硬度接近超硬材料，將其涂覆在高速鋼鉆頭上可使鉆頭壽命大大提高。一些國產的SiC晶須增強陶瓷刀片和復合氮化硅陶瓷刀片的性能已超過國外同類刀片的性能。如獲國家發明二等獎的新型復合氮化硅刀片FD02和FD03，切削對比試驗表明其切削壽命為Al2O3-TiC(AT6)復合陶瓷刀具的6.38倍，為進口Al2O3-ZrO2增強陶瓷刀具的8.2倍，為K10(YG6)硬質合金刀具的78.3倍。
　　
　　3.新型刀具的開發與傳統刀具的改進
　　
　　當前刀具結構的變革正朝著可轉位、多功能、專用復合刀具和模塊式工具系統的方向發展，各種精密、高效、優質的可轉位刀具已應用于車削、銑削、鉆削等領域，成為刀具結構發展的主流。上海大眾汽車有限公司、長春一汽集團公司和東風汽車集團公司已在生產中廣泛使用各種新型刀具和數控機床模塊式工具系統，如各種機夾可轉位刀具、陶瓷刀具、PCD和PCBN等超硬刀具、金剛石和CBN鉸刀、硬質合金球頭銑刀和筒式拉刀等，對提高工效、保證產品質量起到了重要作用。SecoTools(上海)公司在“PCBN刀具材料的新進展及其在銑削中的應用”論文中介紹了他們開發的SECOMAX 新品種???CBN300，它是在CBN30基礎上采用粗顆粒(22μm)粉末和新的燒結工藝研制出的新牌號，具有很高的抗沖擊性能，它的應用使PCBN刀具從傳統的車削淬硬鋼(>45HRC)和冷硬鑄鐵等硬材料、以車代磨等加工領域跨入到銑削加工領域。該刀具已在上海通用汽車公司(SGM)新建的發動機柔性生產線上使用，取得了良好效果。該刀具銑削發動機缸體平面時，切削速度高達2000m/min，刀具壽命為普通PCBN刀具的4倍。Seco Tools公司還推出了結構新穎、具有冷卻通道、可更換硬質合金頭部的鉆頭，其頭部有三種不同幾何形狀，P型硬質合金刀頭適用于切削鋼，K型硬質合金刀頭適于切削鑄鐵，而刀刃銳利的M型刀頭適于鉆削高強度鋼和耐腐蝕鋼。
　　
　　對傳統刀具和高效刀具的設計、制造及使用。廣東韶關學院設計的徑向錯位量較大(為每轉進給量的2～3倍)的單組階梯式可轉位面銑刀、燕山大學研制的可加工硬度55HRC以上大內齒輪(模數m=12mm，齒數z=97)的負前角刮削硬質合金球形滾刀、西安交通大學設計的前角可控的等螺旋角錐形立銑刀、山西太原理工大學設計的齒向開槽的新型插齒刀等，在結構上都有一定特點與創新，用于生產中均取得了較好效果。
　　
　　電鍍金剛石鉸刀加工出的孔具有尺寸分散度小、幾何形狀精度高(可達2μm)、表面粗糙度值小(5 切削機理的研究與刀具CAD
　　
　　南京航空航天大學對高溫合金、鈦合金、不銹鋼等難加工材料的高速切削進行了系統試驗研究，發現切削變形為集中剪切滑移，且滑移區很窄，形成鋸齒狀不連續切屑，其變形機理完全不同于連續性切屑。為此，作者根據最小能量原理，利用集中剪切滑移的臨界條件，推導出集中剪切滑移條件下的切削方程式，為進一步發展高速切削工藝技術建立了理論基礎。
　　
　　山東大學探討了高速切削時工件材料與刀具材料的匹配、切削方式、刀具幾何參數、切削參數、振動和切削液等因素對已加工表面粗糙度的影響，為高速切削加工時切削參數的選擇和表面質量的控制提供了依據。
　　
　　哈爾濱理工大學、哈爾濱工業大學等對PCBN刀具干切削不同硬度的GCr15軸承鋼的切削力、切削溫度、已加工表面完整性等進行了切削試驗研究，發現存在區分普通切削與硬態切削的臨界硬度，并得出GCr15軸承鋼的臨界硬度為50HRC。在臨界硬度附近進行切削時，刀具磨損嚴重，加工表面質量最差。
　　
　　上海水產大學建立了“工程材料切削加工性的人工神經網絡綜合評判模型”，各評價指標的權值是從足夠多的訓練樣本中提出的，避免了人為確定權值和隸屬函數的主觀性，使評價結果更具客觀性和可比性。
　　
　　大連理工大學建立了球頭銑刀銑削的計算機預報模型，并進行了數值仿真研究，對改進銑刀設計、優化切削用量和監控切削參數均有現實意義。
　　
　　Jr.S.Prakash等學者在會上介紹的“微型硬質合金銑刀切削時刀具壽命的預報模型”，J.Wang等人介紹的“斜角切削時允許后刀面磨損的切削預報模型”等均與實驗結果相吻合，為精密切削和微量切削提供了理論依據。
　　
　　CAD/CAM技術的應用可保證刀具設計和制造的高效率和高質量，本次會議上也有不少這方面的論文。例如，焦作工學院在AutoCAD2000平臺上開發了一種“成形車刀CAD”軟件，對成形車刀的智能設計、參數化繪圖具有重要意義。
　　
　　4.差距與建議
　　
　　雖然近十年來我國工具工業有了長足進步，切削技術迅速提高，但與國外先進水平相比仍有巨大差距。據專家分析，我國切削加工及刀具技術的水平與工業發達國家相比大致要落后15～20年。近年來國內轎車工業引進了幾條具有國際20世紀90年代水平的生產線，但所用工具的國內供給率只能達到20%的低水平。為改變這種狀況，我國工具行業需要加速進口刀具國產化的步伐，必須更新經營理念，從主要向用戶“賣刀具”轉到為用戶“提供成套切削技術，解決具體加工問題”的經營方向上來。要根據自身產品的專業優勢，精通相應的切削工藝，不斷創新開發新產品。用戶行業則應增大刀具費用的投入，充分利用刀具在提高效率、降低成本、縮短Intranet/Extranet，實現最大程度的資源(如切削數據庫)共享。建議有關部門將產、學、研各部門的科研力量組織起來，集中優勢，一方面積極引進國外先進刀具制造技術，提高刀具產品水平，加快刀具產品(尤其是數控刀具產品)的國產化步伐；另一方面應結合生產實際，系統地推廣使用各種先進刀具和先進切削技術。我們相信，通過正確的政策引導和企業的有序競爭，完全有可能使我國的切削加工與刀具技術趕上國外先進水平，并做到有所發展與創新。