机械制造领域当前发展的特点是:难切削材料的大量出现使加工难度明显增加;加工中也提出了许多需要迫切解决的课题,如硬切削;为了保护环境,要求少用或不用切削油剂,即实现干切削或半干切削。总之,机械制造面临许多难题,在这样的情况下,为了提高生产率,必须综合利用有关的一切技术进步。特别是航空航天工业系统,由于难加工材料多、结构复杂、研制周期短、单件小批量产品多的特点,如何提高生产率,缩短生产周期,一直是科技人员长期关注的重要问题,也是航空航天系统必须抓紧解决的问题。
从另一方面看,当前科技发展迅速,如何将新的技术和工艺移植过来,十分迫切。值得注意的是,当今世界,科技发展迅速,极大地推动了机械制造各个方面的飞速发展,出现了提高生产率的多种方法和手段。众所周知,单晶天然金刚石刀具的研磨难度很大,一般采用高磷铸铁研磨盘,以金刚石粉末作磨料,效率极低。
最近日本报道,采用低含碳量、低导热率的不锈钢304(日本的牌号)制造成圆盘,将金刚石压在4000r/min的回转盘上,温度控制在800℃,金刚石的去除率极高,达到0.94mm3/min,工作时不使用磨料,而是利用物理、化学的作用,被称为热化学加工,这是打破常规的方法;又如最近的快速成型(RP),可以在没有模具的情况下成型,省去了模具制造的周期;电火花线切割的切割速度在国内的快走丝机床上可以达到70mm2/min,瑞士的AGIE公司的机床可以达到500mm2/min,而日本三菱电机的机床则可达到550mm2/min,达到了一般的铣削速度现在开展的高速磨削速度已经达到60、120m/s,甚至到200m/s,在实验室已达到500m/s,而一般的磨削速度仅为30-35m/s。高速磨削是高效磨削方法,其切深浅,走刀速度大;另外一种蠕动磨削与高速磨削刚好相反,切深大,走刀速度小,但都是高效磨削,只是切削用量不同,所以有人形象地比喻为“龟兔赛跑”,各有所长。1931年,德国的Carl Salomon提出了有名的预言,一般切削速度与切削热是同步增加的,但是经过一个切削不了的死谷后,切削速度即使增加;反而会出现切削热下降,今天,铝的切削速度已经达到了5000m/min,CarlSalomon的预言将被揭示。
综上所述,都是以提高切削速度作为提高生产率的重要手段,当然这不是全部,尚有待开发。因为高速加工主要体现在铣削方面,所以下面就以机械加工中心为主进行介绍。