选用新型加工材料，可实现零部件的轻型化与弹性化。切削过程中，切割刀具的耐高温性与耐磨性要求更高。另外，超声波辅助工序等复合式流程的潜力表现较强。

当今制造工艺中，高品质工件生产过程的成本优化依然是重中之重。拥有生产型设备刀具是确保高效生产过程的决定性前提。如今，“高性能加工材料”、“新型加工材料”以及“未来加工材料”等词语热度不减，目的在于使得新研发的加工材料能适用于汽车业、航空航天业、机械设备装置构造或医疗科技。图2为加工材料选用过程。当前，选用加工材料不仅在研发领域，更是在培养洞察力的实践方面产生了巨大重要性。

借助合适的工艺，此类新研发材料可投入使用的原始形态或状况须纳入“高级形态”，从而可用于零部件生产等用途。尽管成形工序和创成式工序等其他替代工序的重要性与日俱增，但在该领域，切削工序及其原始价值和影响因素依然发挥着举足轻重的作用。

图1：为生产钛螺纹，切削几何参数已优化，新型涂料也已研发

轻型结构材料与耐高温钢材的切削工序

在航空电动机与涡轮机制造的全新应用领域，研发高弹力轻型零部件已成为最优先任务。不过，这类材料也常遇到能源技术问题（如汽车业和机械制造业）。在其他因素中，加工材料的主要选用标准为工作温度、耐热性、使用寿命、重量和价格等。而最后一项并非仅与材料成本相关：在制定零部件高效生产计划时，须结合整个生产过程所需的成本。

此工序所用刀具各不相同，尤其在几何参数（微观/宏观）、切削材料和涂层方面更是不尽相同。由于切削工程选用此类新型加工材料，会使得切削刀具饱受极值负载，因此，在确保切削工序符合成本效益的问题上，较强耐高温性和耐磨性绝对是至关重要的因素。

图2：新材料加工聚焦于研发、发展和应用

关于新型涂料研发方面，无论是基础研究领域还是可用工业涂料，均取得了实质性进步。最新研发的切削刀具用氧化物涂料或氮氧化物涂料，以及多层和梯度涂层均为典型例子。比如，此类涂料与裸露硬金属相比，可大幅提升切削速度，从而大大节省加工时间，降低加工成本。因此，今后的切削技术有着极其巨大的潜力空间。

经检查高精度螺纹孔生产过程（图1），得出这一生产过程存在特殊难题，其复杂性在于：在完成有关GFE Schmalkalden、德国亚琛工业大学机床及生产工程研究所与行业伙伴的研发项目期间，出现钛质加工难题。总之，新近研发的此类工序涂料具有绝佳几何形态。此外，为了充分发挥这一涂料的全部优势，我们已向用户提供了有关刀具与技术如何搭配的相关建议。

新材料离不开新技术与新刀具

近几年，GFP与CFRP等纤维增强塑料的应用领域已大幅拓展。这些轻型结构材料的广泛使用，还对常见技术、刀具和机械设备的进一步升级提出了需求，避免出现层离现象、纤维投射、复合材料纤维撕裂以及干燥过程温度过高等常见问题。各项调查工作主要围绕切削材料、切削几何参数和涂料在最新或进一步开发与设计后的使用而展开。

图3说明了涂覆新型涂料后，带有绝佳微观几何的切削机如何确保GFP或CFRP复合材料两边缘质量良好，如何实现此刀具与原有技术相比，使用寿命同时延长近30%。相关测试涉及对象为：在针对棱角半径完成高级微观几何优化后，该刀具所涂覆的氮氧化物涂料。

图3：夹层材料加工工序的优化流程链

功能部件规定表面结构的制备

为达到既定运作质量，零部件技术表面结构的研发与运用重要性日益增强（提升摩擦性、降低磨损性、放宽润滑要求与美观度）。珩磨、激光技术运用于内燃机制造，以及导轨结构应用于机床制造等均为典型例子。

各类研发项目期间，已深入研究了借助车削或铣削来加工规定几何形状的零部件表面结构。近段时间，许多机构已经对一种模拟软件开展了研究，利用这种软件可以预测零部件表面的切削加工过程。此外，通过表面结构，还总结出有关刀具几何参数选择（宏观、微观皆有）的相关若干结论。图4正是该基本方法的具体示例。

图4：纹路表面制备过程中的模拟工序

GFE Schmalkalden还就叠加行为下车削或铣削等所谓复合流程的运用作了进一步调查。据此，超声波辅助工序逐渐呈现出了良好前景。尤其对高性能新型加工材料来说，广泛使用也指日可待。因此，开发材料和零部件专用定制处理程序便成为头等任务，以确保上述工序整合进最新加工中心，满足今后切削工序需求。

与研发和运用高强度轻型材料同等重要的是，对进一步开发与生产提出了需求——提升供需链的优化程度，保证工序链顺利使用。切削期间，加工高强度铝质和钛质加工材料、CFRP和GFP，以及开发和利用合适刀具、设备和技术等成为今后最重要的挑战之一。

Frank BarthelmÄ：工程博士，教授，GFE常务董事。GFE系非营利性制造技术和研发协会，总部位于Schmalkalden，邮编：98574，电话：（0 36 83）69 00-0，传真：（0 36 83）69 00-16，E-mail：info@gfe-net.de

METAV技术论坛 切削工艺面向未来

由GFE举办的“切削工艺面向未来”的METAV主题技术论坛已如期召开，为期两个半天。2014年3月12日星期三，“难加工件加工工序”主题论坛将如约而至。2014年3月13日星期四，论坛将围绕“复杂表面与几何工序”这一主题展开。在这一系列讲座上，知名企业和用户将展示今后切削工序的解决方案。