目前在智能制造的大环境下金属的加工尤为重要，金属在高速加工过程中切屑及起冷却作用乳化液在机械高速运转的作用下四处飞溅，乳化液也具有一定化学腐蚀性。由于设备只采用普通的清理方法(人工运用压力气枪与扫把等)，对金属屑难清理或清理难度大，导致设备的某些死角很难进行清洁，时间长了会在设备周围堆积成污垢，对设备的制造精度、寿命、刚性和稳定性，尤其是需要高精加工的大型设备造成很大的影响。进行静电-离子技术在智能制造高速切削的研究，在理论上可以实现节能环保、节约加工成本、提高工具及设备的寿命等。

1 切削技术

高速切削概念起源于德国切削物理学家Carl Salmon的著名切削试验及其物理引伸，他认为一定的工件材料对应有一个临界切削速度，其切削温度最高。在常规切削范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，但当切削速度提高到一定的程度时，切削温度不但不升高反而会降低。工程师往往在加工之前会进行产品的有限元分析或分析模拟加工后的数据，在得到准确的数据后，确定切削加工的加工参数，进而设定切削加工的切削力、切削温度及刀具的磨损等。 哈尔滨理工大学的刘献礼教授在进行正交硬态切削的试验研究中发现：已加工表面的硬度与切削速度成正比，与进给量、加工深度成反比，与硬化层的深度成正比，已加工表面的硬化程度对零件表面的金相组织无影响〔1〕。肖露和文东辉研究了PCBN切削淬硬钢的合理切削速度，研究表明：切削速度对切削温度、切削力和表面粗糙度的影响存在一个临界值，若在高速加工中采用临界切削速度，有利于提高刀具的寿命〔2〕。阿奇夏米尔国际贸易(天津)有限公司应用中心的潘世晓工程师认为，采用五轴联动高速切削，能高效、高质量的完成钛合金整体叶轮的加工。

2 静电-离子技术的切削应用

2.1 静电冷却技术在高速切削的应用

目前根据市场对技术的要求及技术革命的更新，对产品的加工精度与质量要求越来越高。国际上许多知名品牌的汽车及大型设备制造等行业在使用静电冷却进行高速加工上取得了较好的技术效益和经济效益。静电冷却切削技术是一种在加工过程中不需要乳化液进行冷却的加工，是将压缩空气高压电离后得到含有大量带电粒子和臭氧进入切削区而被刀具及切削接触面所吸收并与化学键结合所形成的边界薄膜，在高速加工中起到冷却、润滑作用，加工成型后能符合零件的切削技术要求，我们在多个项目的加工试验中也得出了一些数据〔3〕。

表3列出了主要变量之间的相关系数。独立董事海外背景OSEAS与现金持有水平CASH显著正相关，说明了企业的独立董事一旦具备了海外背景，那么企业现金持有水平相对会升高。 其他变量 SCALE、LEV、NCF、NWC、SEP、INV、STATE之间的相关系数大多都在0.5以下，说明变量关系中多重共线性问题并不突出。

制作无动力小车传动轴的过程中，对用YG8的硬质合金刀具加工GCr15轴承钢的材料进行研究，在静电冷却高速切削试验中发现：刀具的抗弯强度、抗冲击性能得到提高；刀具的磨损比使用乳化液时减少15%，比不使用任何冷却效果进行加工减少约36%；若刀具在磨损程度相同的情况下，利用静电冷却加工的切削速度可提高8%～15%左右；加工后的零件表面质量及精度可提高3%～5%，加工效率提高了5%～8%，可满足零件加工的技术要求。加工无人飞机机架过程中，对应用静电冷却技术采用钨钢刀具对钛合金加工的变形试验表明：加工过程中，静电冷却技术可以有效的降低刀具与工件相互接触的摩擦系数，比使用冷却液进行加工时的温度降低20～30%，在有效的抑制接触面磨损的同时，也提高了产品的表面精度。由于使用静电冷却技术，高速切削加工中的刀具与工件的接触粘度大大降低，使刀具的摩擦系数减少有效地抑制刀具的磨损，提高刀具的使用寿命。使用静电冷却技术加工叶片轮的力学性能试验表明：在冷却液作用采用合金刀具加工材料为45#钢时，叶片轮的表面精度及抗疲劳强度较难达到技术要求。使用静电冷却技术加工时，可以使高速切削加工的接触面产生边界薄膜，提高加工的润滑效率，提高了零件的完整性与抗疲劳强度。

上述例句中，原文是由“as long as”引导的条件状语从句。本来它的意思是“只要…”，但是在字幕翻译里并没有将整句话字对字地翻译过来。它将句子很简单化地表述出来，并且非常地口语化。原句里还有主语“You”,但在翻译过来的字幕里，已经省略了主语“你”，这符合中文的说话习惯，如果在翻译里加上了“你”，会显得有些生硬和奇怪。

国际上，日本是最早对静电冷却技术的应用研究。后来随着技术革命的更新，前苏联、英国、美国也不断加大投入，但英国、美国主要侧重于理论与实验研究，前苏联更注重静电冷却技术在工业中的应用推广价值。国内目前依然停留静电冷却在切削加工的试验阶段，在实际的生产应用较少。

2.2 离子技术在高速切削的应用研究

第二，为了吸引非政府组织和民间资本参与养老事业，政府大力推行PPP模式。当前，美国养老服务机构存在着三种服务和管理模式：一是由一些团体或个人进行出资，政府雇用专业人员进行管理；二是政府自己单独进行资金投入，而管理则交给团体或个人；三是在出资方面，政府、团体和个人三方共同负担，管理则交由团体或个人负责。

在高速切削中，采用离子技术可以有效的控制金属屑的运动范围，对设备的排屑、清洁等方面可以进行有效的抑制。

目前，国内的大部分高速切削研究主要围绕在五轴加工技术。国际上，最早是Oisonetai用空气进行低温冷却进行铣削的试验，研究试验得出：用低温冷却冷却切削与普通切削相比，刀具的寿命提高了2～5倍左右。国内的许多专家也进行了大量的低温冷却切削技术研究，试验表明：金属在高速切削过程中，与普通的切削相比，采用低温冷却离子技术切削可使工件和刀具的温度降低、变形较小，减少刀具的后端切削阻力，提高了刀具的使用寿命。

若在区域间增加电磁铁，电磁铁产生的磁场通过软胶中的通孔发散至外部空间，形成一个垂直的磁场；在离子电压一定的情况下，由金属屑的尺寸和发生区域决定场应电流的大小，模拟实验得出：在金属屑发生区域在6.25cm2～900cm2之间，场应电流为1.6A～2.1A；金属屑发生区域在0.1m2～0.8m2，场应电流为2.1A～2.8A；金属屑发生区域发生在1.3m2～2.3m2,场应电流为2.6～3.8A，金属屑的尺寸较大或金属屑较多，可根据实际情况调节场应电压大小来实现防护系统的作用，根据实验测试，防护罩的高度应当不小于1.5m。工作期间，场应离子电流的电流差为±0.23A。金属屑在离子电压、场应电流、金属屑活动区域一定及离子风力的作用下。粗加工时，悬浮在区域内的金属屑受自身重力及外力影响，在9.3～15.2s期间自由落在机床设备的排屑槽；精加工时，悬浮在区域内的金属屑受自身重力及外力影响，在16.8～19.1s期间自由落在机床设备的排屑槽。工作期间，金属屑自由下落的时间差为±1.8s。

3 低温冷却状态下的高速切削研究

在做五轴加工运动仿真模拟试验中发现，金属通过加工使金属屑往外飞溅，而装夹设备设于中央位置，该中央位置为金属加工区域，金属屑的源头主要是来自该区域，使金属屑在飞溅区域趋于平均分布；在金属的加工过程中需要使用冷却液，而冷却液具有一定的湿度。湿度为45%～60%期间施加110V或者70Hz的电压；若湿度在60%～85%时则施加220V或者60Hz的电压；由于静电效应，金属屑和冷却液在离子电流的作用下附上正电荷或负电荷，一般在粗加工时，金属屑的尺寸为6.8mm～9.3mm，此时的金属屑附上离子电流的正电荷或者负电荷的时间为1.7s～2.1s；在精加工时，金属屑的尺寸为3.2mm～6.3mm，此时的金属屑附上离子电流的正电荷或者负电荷的时间为0.8s～1.6s；附上静电的金属屑和冷却液则会飞溅出去。此时，带有离子电流的正负电荷的金属和冷却液在静电作用下，通过设计模拟适时感应器启动设定防护区域，防止金属和冷却液飞溅到死角处。区域除静电设备使用单风口时，风量值为3.2～4.36m3/min，若设备使用多风口，可提高效率。

低温冷却高速切削加工，主要是采用氮气和二氧化碳(CO2)等离子气流进行切削，在切削过程中主要起冷却、润滑作用。东莞某专门从事齿轮加工的技术人员在运用低温冷却加工齿轮的研究表明：相对于普通切削，低温冷却离子技术切削能有效的降低切削接触面之间的温度，减少刀具与接触面之间的磨损，提高齿轮的整体质量与表面精度。我们在运用低温(-200℃)冷却离子技术切削研究发现，采用飞刀加工材料为模具钢的产品时，尽管将进给速度、切削速度降低了，但在切削深度范围为0.2～0.5mm时发现零件表面1～3mm处较易产生裂纹，影响产品的整个加工质量与精度。设定低温冷却温度为(-100℃～-150℃)采用钨钢刀具切削高合金钢材料，在运用五轴设备加工“大力神杯”的试验中表明：低温冷却离子技术切削加工能的效的控制切削温度，能预防刀具发生软化；可有效的减少切削接触面的磨损系数及黏结度，较大程度的提高刀具的使用寿命，提高切削加工精度〔4〕。

低温冷却切削加工虽有其优势，在加工材料为钛、镁、铝、钼、模具钢、不锈钢等应用较多，且加工质量、精度，效率也逐步提升。

4 结语

在进行基于静电-离子技术在智能制造高速切削中的应用与研究中发现，本文的研究较采用乳化液等湿切削加工更具有环保性，并能较大程度的控制成本。静电冷却、低温冷却主要侧重于高速切削的研究，离子技术主要侧重于设备的保护、保养及如何降低后加工的环境污染问题。从整体来看，本文的研究在高速切削中具有一定的实践应用价值，但目前较多的停留在理论性的研究层面上，实践性的研究依然存在较大空间。

从地缘政治的视角来看，中亚位于亚欧大陆的心脏地带，北接俄罗斯，西邻北约，南与土耳其和伊朗相邻，在东部与中国新疆隔山相望，是我国西北地区安全的重要战略缓冲地带。中亚也是“丝绸之路经济带”的必经区域，是连接中国与欧洲的重要陆路通道和油气管道运输的重要走廊。此外，加强并深化同中亚国家的互信与合作，对于打击恐怖主义与境外“三股势力”，维护中国西北边疆的社会稳定意义重大。[2]

参考文献

〔1〕林峰.干切削过程中切削力和切削温度的数值模拟及试验〔J〕.暨南大学学报(自然科学版),2010，31(1)：48-51 .

〔2〕刘献礼等. 硬态干式切削GCR15时的临界硬度〔J〕.机械工程学报，2000，36(3)：13-16.

〔3〕华希俊等，陶瓷刀具高速切削加工数值仿真研究〔J〕. 组合机床与自动化加工技术，2012,(4)：97-99.

〔4〕张思弟等. 五轴高速加工技术应用分析〔J〕. 设计与研究，2008，(1)：11-13.