超高速加工的概念始于1931年，是德国学者卡尔?萨洛蒙提出的猜想。萨洛蒙认为：材料加工存在一个临界速度，在加工速度逐步接近临界速度的过程中，加工温度和刀具的磨损程度都在不断加大。但是当加工速度超过临界速度之后，加工温度和刀具磨损减小。萨洛蒙猜想引起了研究人员的极大兴趣，经过不断努力和反复探索研究，萨洛蒙猜想已经在多种“难加工”材料的超高速加工中得到验证。

在过去的几十年里，南科大团队通过理论和实验研究来探索萨洛蒙猜想，并率先发表了超高速加工中的“材料脆化”理论和加工“损伤趋肤”理论，阐明了在材料加工中诱导材料的机械物理性能转变的必要速度（应变率）条件。“材料脆化”理论指出，在材料加工过程中，当加工速度达到材料的塑/脆转变的临界值时，加工区材料的机械物理性能发生变化，塑性特征消失。“损伤趋肤”理论认为，材料加工对工件表面造成的损伤程度随加工速度的提高而降低。在“材料脆化”和“损伤趋肤”理论的指导之下，超高速加工逐渐成为实用技术，用于解决材料（尤其是“难加工”材料）的加工问题，大幅度提高材料加工效率和加工质量。

课题组部分成员合影

超高速加工通过提高加工速度来改变材料的可加工性，提高材料去除率、加工精度和加工质量，是一项创新性技术，被制造业寄予厚望。与传统加工相比，超高速加工快10倍以上，在超高速加工过程中材料来不及变形就被去除。南方科技大学的科研团队研究发现，当加工速度达到每小时700公里以上时，材料的“难加工”特性消失，材料加工如庖丁解牛，转难为易。超高速加工必将成为“难加工”材料的克星。

以钛合金为例，这是典型的“难加工”材料，被喻为材料中的“口香糖”，因为它在加工过程中会像口香糖黏牙似的粘刀，形成“切屑瘤”。但是，当加工速度升高到“临界值”之后，钛合金不再粘刀，更不会出现“工件烧伤”等传统加工中的常见问题，加工损伤（如裂纹、烧伤、变质层等）也会随着加工速度的提高而降低，形成“损伤趋肤”效应，加工质量得到大幅度提升。

超高速加工不仅能够提高加工效率，更能够提高加工质量与精度。目前，南方科技大学科研团队正在致力于研发具有高速度、高刚度、高精度的超高速机床以及相应的加工工艺，确保工件的加工质量、效率与精度。国际上也开始关注超高速加工技术的巨大应用潜力，日本“先端技术研究会”将超高速加工列为五大现代制造技术之一，国际生产工程院（CIRP）将超高速加工技术作为21世纪的核心研究方向。

五轴加工实验装置

在新材料不断涌现的背景下，很多高性能“难加工”材料由于其加工效率低、成本高、加工质量差，工业应用严重受限。超高速加工技术一马当先，有望彻底解决这些材料的加工难题，给“难加工”材料的高质高效加工带来一场革命。被誉为“工业母机”的超高速机床，成为突破难加工材料加工困境的利器，制造业升级势在必行。

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