1 引言
金屬切削是零件成型的主要加工手段之一，在機械制造業中占有重要地位。近二十年來，隨著數控加工技術及切削刀具制造技術的不斷發展，對高速切削技術的理論研究不斷深入，高速切削技術已在航空、航天、汽車、機床、模具等制造領域獲得了日益廣泛的應用。高速切削技術作為一種先進的共性制造技術，已成為切削加工的重要發展方向。
高速切削的概念最早由德國的Carl.J.Salomon博士于1931年提出。二十世紀六十年代以后(特別是八十年代以來)，各工業發達國家十分重視高速切削技術的發展，紛紛投入大量人力及資金，對高速切削及其相關技術進行研究開發。九十年代以來，高速切削技術的研究進人成熟階段，其應用范圍進一步擴大。一般認為，高速切削是指切削速度超過普通切削的5～10倍或機床主軸轉速在10000r/min以上的切削。實際上，根據工件材料、切削加工方式以及刀具材料的不同，高速切削的切削速度范圍會有相應變化。概括地講，具有下列特征的切削加工可稱為高速切削加工：① 切削速度高：車削速度v≥500m/min 銑削速度v≥300m/min，鉆削速度v≥200m/min；②進給量大：進給速度Vf=20～50m/min或每刃進給量fz=1.0～1.5 mm。
相對于普通切削而言，采用高速切削技術可使單位時間內的材料叨除率提高3.5倍或更高，同時加工成本可降低20%～50%，加工精度和加工表面質量可提高1～2級，這就是世界各國競相研究高速切削技術的重要原因。此外，應用高速切削技術還可改變對某些難加工材料的切削加工方式，如直接對淬硬材料工件進行車削或銑削加工，實現“以切代磨”等。
2 金屬切削數據庫的發展概況
建立切削數據庫、為機械制造業提供合理及優化的切削數據不僅是提高切削加工效率和經濟效益的一種有效措施，而且切削數據庫還是發展各種現代制造技術(如CNC、CAPP、CAD/CAM、FMS、CIMS等)的重要研究基礎，是這些系統公共制造數據庫的重要組成部分。自二十世紀六十年代中期以來，各工業發達國家相繼開始建立金屬切削數據庫，以積累和儲存豐富的金屬切削生產和試驗數據。世界上第一個金屬切削數據庫是1964年由美國技術切削聯合研究公司和美國空軍材料實驗所聯合建立的，稱為美國空軍加工性數據中心(AFMDC)。此后．各工業發達國家相繼開發了各自的金屬切削數據庫，其中比較著名的有前聯邦德國的INFOS和美國的MDC(可加工性數據中心，AFMDC 的后續版本)。我國自“六五”末期開始金屬切削數據庫的研究工作，成都工具研究所、東南大學、南京航空航天大學、夭津大學、成都科技大學等單位進行了大量研究工作，建立了多種實用的金屬切削數據庫(如成都工具研究所研制的多功能、多用途車削數據庫軟件CTRN90V1.0及后續版本，南京航空航天大學研制開發的小型通用切削數據庫系統NAIMDS等)。
3 高速切削數據庫的核心技術
金屬切削數據庫是在金屬切削理論研究較為成熟、切削加工工藝普遍應用、切削參數極為豐富的條件下，伴隨著計算機技術、數據庫技術和先進切削加工技術的不斷發展而發展起來的。目前、世界各國雖然建立了許多金屬切削數據庫．但尚無適用于高速切削加工的數據庫，而建立高速切削數據庫對于推廣和應用高速切削加工技術具有非常重要的意義。高速切削數據庫除與普通切削數據庫一樣必須具有推薦切削刀具和提供優化的切削參數等基本功能外．還應根據高速切削自身的特點，解決以下功能與結構問題：
與數控系統、CAD/CAM 軟件良好的通信與接口：由于高速切削大多采用數控機床或加工中心，自動化程度很高，因此高速切削數據庫必須具有良好的與數控系統的通信和接口功能，才能充分發揮高速切削的優勢。數控技術近十幾年來發展非常迅速，數控系統已從具有單純的運動控制功能發展成為能夠進行圖形圖像處理、通信、網絡數據傳輸等多種復雜功能的開放式計算機數字控制系統。利用計算機通信與接口技術可直接或通過CAD/CAM軟件在高速切削數據庫與數控機床或加工中心的數控系統之間進行查詢、優化、傳輸等一系列數據操作。
推理功能：由于高速切削技術起步較晚，目前尚無可直接用于生產的通用高速切削數據手冊．可用的只有一小部分常用材料的切削數據。人工智能技術剛為建立高速切削數據庫的推理功能提供了有力幫助，利用人工智能基于規則或實例的推理技術、模糊控制技術等，可根據現有的成功加工實例產生新的切削數據．直接或經試驗驗證后輸人數據庫作為可用數據。
分布式結構：高速切削數據庫應具有分布式結構，以便為大型制造企業分散在不同地理位置的生產和銷售部門提供服務。數據庫技術是計算機技術中發展最決、應用最廣泛的技術之一，當前最成熟的關系數據庫技術和理論已得到迅速發展和廣泛而有效的應用，出現了一批基于關系數據模型、支持Client/Server結構和分布式結構的商品化的關系數據庫管理系統(如Micosoft公司的SQL Server 2000、0racle公司的0racle 8等)．為建立高速切削數據庫提供了良好的技術支持。
網絡功能：高速切削數據庫應具有網絡功能，以便各相關用戶通過計算機網絡查詢相應的切削數據，為各種先進制造技術提供相應的基礎數據隨著Intranet/Internet技術和制造技術的發展，敏捷制造、協同制造、遠程制造、網絡制造等先進技術已成為制造技術的重要發展方向。計算機網絡與通信技術的飛速發展和廣泛應用為高速切削數據庫的網絡功能提供了堅實的應用基礎和有力的技術支持。
預測功能：高速切削數據庫通過利用已有的人工智能技術、人工神經網絡技術、有限元分析技術、統計分析技術及各種切削力模型、切削溫度模型、刀具磨損模型等，應具有預測某些切削效果的功能，如預測工件的加工精度、表面粗糙度以及刀具使用壽命等。
4 高速切削數據庫的基本結構
其中，輸入項為用戶根據自己的需要提出的具體要求，如工件及加工要求項反映工件的材料型號、加工前后的外形尺寸、公差等要求；輸出項是高速切削數據庫對用戶需求進行處理后的輸出結果，如刀具材料、型號項是數據庫向用戶推薦的刀具材料類型、牌號等。
結合現有金屬切削數據庫的結構及計算機和數據庫技術發展現狀，我們認為，高速切削數據庫應采用C/S結構，該結構具有分布式存儲和處理數據的功能以及良好的動態性，且便于擴充。同時，高速切削數據庫應采用人工智能技術的成果，具備良好、實用的推理功能和預測功能，為高速切削技術的推廣應用提供有效的輔助工具。
高速切削數據庫的基本結構如圖2所示。高速切削數據庫主要由數據庫、數據源、數據評價驗證系統、應用開發系統、網絡與通信接口、輸出及用戶等部分組成。
數據庫部分：數據庫由切削數據、刀其、上件、機床、工裝夾具、模型、加工實例、其它數據等多個分庫組成，其中：①切削數據；切削參數庫主要存儲切削速度、切削深度、進給量、切削性質、類型、切削液等數據；②刀具：存儲刀具材料、形狀、型號、加工用途、生產商等數據；③工件：存儲工件材料、牌號、外形、加工類型、加工性質等數據；④機床：存儲機床型號、技術參數、生產商等數據；⑤工裝夾具：存儲工裝及夾具類型、用途等數據；⑥模型：存儲切削參數模型、優化模型、系數模型、切削力模型、刀具耐用度模型等；⑦加工實例：存儲加工實例數據；⑧ 其它數據：存儲用戶管理、數據庫管理等方面的數據。
數據源部分：高速切削數據庫所用數據的來源，包括工廠、實驗室、文獻手冊提供的切削參數、機床、刀具、工裝夾具、材料、模型等數據。
數據評價驗證系統部分：驗證數據庫提供或輸人數據庫的數據。
應用開發系統部分：完成數據查詢、錄人、更新、修改、刪除、優化、傳輸，實例推理、加工效果預測、數據庫管理等應用功能。
5 結語
研究、建立高速切削數據庫是目前機械制造業面臨的一個重大而現實的課題。高速切削數據庫對高速切削技術的推廣應用具有重要意義，在高速切削加工時使用高速切削數據庫所推薦的、經過優化的切削用量，可顯著提高工件的加工質量和生產效率，降低加工成本，從而提高企業的經濟效益，增強產品的市場競爭能力。對于整個金屬切削行業而言，使用高速切削數據庫將會大大提高全行業的切削加工水平，獲得巨大的經濟效益。
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