高速切削(High Speed Cutting)研究可追溯至30年代由所羅門(Salomons)所提出并獲得德國的專利植兰。經(jīng)過幾十年的努力和高速切削的相關(guān)技術(shù)逐漸地成熟易贿，至今玷秋，高速切削技術(shù)正在迅速崛起的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)矗寂，對機(jī)械制造業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響碳胳。實(shí)現(xiàn)高速切削的最關(guān)鍵技術(shù)是研究開發(fā)性能優(yōu)良的高速切削機(jī)床，自20世紀(jì)80年代中期以來沫勿，開發(fā)高速切削機(jī)床便成為國際機(jī)床工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流挨约。目前適應(yīng)高速切削加工要求的高速加工中心和其它高速數(shù)控機(jī)床在工業(yè)發(fā)達(dá)國家內(nèi)已是普及應(yīng)用的趨勢，而我國也正在加快發(fā)展高速加工中心的生產(chǎn)和研究應(yīng)用产雹，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)诫惭，最近幾年進(jìn)口高速加工中心高達(dá)數(shù)億美元，已是我國許多產(chǎn)業(yè)部門的進(jìn)口熱點(diǎn)蔓挖。

　　下面介紹高速加工中心的特點(diǎn)和發(fā)展：

　　高速主軸

　　高速主軸是高速加工中心最關(guān)鍵的部件之一夕土。目前主軸轉(zhuǎn)速在20000～40000r/min的加工中心越來越普及，一些歐洲的高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到60000r/min瘟判，轉(zhuǎn)速高達(dá)100000r/min以上超高速主軸也正在研制開發(fā)中怨绣。高速加工中心的轉(zhuǎn)速、馬力拷获、動(dòng)態(tài)平衡篮撑、剛性、錐度孔型及熱變形特性等匆瓜，對高速加工中心的剛性和熱穩(wěn)定性都有相當(dāng)程度的影響锯忱。這樣就要求高速加工中心主軸和電機(jī)合二為一，制成電主軸健吃，實(shí)現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接傳動(dòng)，減少傳動(dòng)部件锨圣，具有更高的可靠性陕绢。

　　主軸主軸軸承也是決定主軸壽命和負(fù)荷容量的關(guān)鍵部件过腰。為了適向高速切削加工，高速加工中心的主軸設(shè)計(jì)采用了先進(jìn)的主軸軸承的潤滑闯揪、散熱技術(shù)橄看。目前高速主軸主要采用3種特殊軸承：(1)陶瓷軸承；(2)磁力軸承避某；(3)空氣軸承硅跌。主軸軸承潤滑對主軸轉(zhuǎn)速的提高起著重要的作用，高速主軸一般采用油空氣潤滑或噴油潤滑蚯垫。

　　高速進(jìn)給系統(tǒng)

　　提高切削進(jìn)結(jié)速度是提升加工效率所必須的闲涕。目前高速加工中心的切削進(jìn)給速度一般為20－40m/min，有的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)X咳碰、Y軸的立式加工中心超高速定位速度達(dá)140m/min剖毯，有的高速加工中心進(jìn)給速度高達(dá)208m/min。要實(shí)現(xiàn)并準(zhǔn)確控制這樣高的進(jìn)給速度教馆，對高速加工中心導(dǎo)軌逊谋、滾珠絲桿、伺服系統(tǒng)土铺、工作臺(tái)結(jié)構(gòu)等提出了新的要求胶滋。直線電機(jī)的成熟應(yīng)用使高速加工中心在效率、精度和實(shí)用性方面翻開了新的一頁悲敷。直線電機(jī)為非接觸的直接驅(qū)動(dòng)方式究恤，移動(dòng)部件少，無扭曲變形問題镀迂，采用這種技術(shù)丁溅，機(jī)床制造達(dá)到了傳統(tǒng)滾珠絲桿所無法達(dá)到的水平。直線電機(jī)具有高加速度和減速特性探遵，加速度可達(dá)2g窟赏，為傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置的10－20倍，進(jìn)給速度是傳統(tǒng)的4－5倍箱季。

　　高速CNC控制系統(tǒng)

　　高速加工中心要求CNC控制系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力和高的功能化特性棕健，以保證在高速切削(特別是4－5軸坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工復(fù)雜曲面時(shí))仍具有良好的加工性能。高速加工中心須選擇傳輸速度快雳雄，CPU運(yùn)算速度快秕肚，預(yù)讀單節(jié)及NURBS功能等適當(dāng)?shù)腃NC控制器，才能發(fā)揮高速切削加工的效能匙久。OPEN架構(gòu)及PC－Based也是發(fā)展的一個(gè)新潮流袭吗。結(jié)合PC在通訊及網(wǎng)絡(luò)上的發(fā)展，建立參數(shù)資料庫系統(tǒng)、CAD/CAM整合模擬系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)化電控模組苏昨，也是未來發(fā)展的新趨勢锚揍。

　　高速CNC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力有兩個(gè)重要指標(biāo)：一是單個(gè)程序段處理時(shí)間，為了適應(yīng)高速赘湾，要求單個(gè)程序段處理時(shí)間要短防养，為此，需使用32位CPU和64位CPU律逼，并采用多處理器按辱；二是插補(bǔ)精度，為了確保高速下的插補(bǔ)精度蛹头，要有前饋和大數(shù)目超前程序段處理功能顿肺，此外，還可采用NURBS(非線性B樣條)插補(bǔ)掘而、回沖加速挟冠、平滑插補(bǔ)、鐘型加減速等輪廓控制技術(shù)袍睡。高速切削加工CNC系統(tǒng)的功能特征包括：(1)加減預(yù)插補(bǔ)知染；(2)前饋控制；(3)精確矢量補(bǔ)償斑胜；(4)最佳拐角減速度控淡。

　　高速切削刀具

　　已發(fā)展的刀具材料主要有聚晶金剛石(PCD)、聚晶立方氮化硼(PCBN)止潘、硬質(zhì)含金涂層刀具掺炭、陶瓷刀具等，都能適應(yīng)鋁合金凭戴、鑄鐵涧狮、鋼和耐熱合金的高速切削，其切削水平如下：鋁合金2500～5000m/min(Si含量≥12%為500～ 1500m/min)逆酣，鑄鐵500～ 1500m/min刹越，鋼300～1000m/min，淬硬鋼殖锹、耐熱合金100～400m/min靡循，鐵合金90～ 200m/min。有關(guān)研究機(jī)構(gòu)正開發(fā)新的刀具材料席磕，向更高的切削速度發(fā)展铣滥。

　　要對刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)平衡，特別刀柄外伸較長的刀具必須進(jìn)行動(dòng)平衡照窥，以防止高速引起離心力使抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性都較低的刀柄或刀片發(fā)生斷裂肃萍，對高速加工中心和操作者帶來危險(xiǎn)涎瓜。

　　刀柄系統(tǒng)選擇也會(huì)影響自動(dòng)換刀的重復(fù)精度和刀具切削剛性。目前刀柄系統(tǒng)一般選擇7:24錐度的單面夾緊刀柄系統(tǒng)股航，ISO孽倒、CAT、DIN泪桥、BT等都屬此類，兩面定位刀具系統(tǒng)有HSK久窟、KM秩冈、NC5、BIG-PLUS斥扛、WSU入问、ABSC等。

　　高速加工中心溫控系統(tǒng)

　　高速加工中心的熱特性是指高速加工中心結(jié)構(gòu)在其內(nèi)部熱源和外部熱源的作用下稀颁，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形和對加工精度影響的特性芬失，為了改善高速加工中心的熱特性，一般采用溫控循環(huán)水(或其他介質(zhì))來冷卻主軸電機(jī)匾灶、主軸軸承棱烂、直線電機(jī)、液壓油箱阶女、電氣柜颊糜，有的甚至冷卻主軸箱、橫梁秃踩、床身等大構(gòu)件衬鱼。此外，還可采用低膨脹系數(shù)的鑄鐵來作高速加工中心的主軸箱體酿萄，以減少主軸的熱伸長和主軸部件的熱變形序机。

　　其它

　　為了使高速加工中心正常運(yùn)行和發(fā)揮效能，高速加工中心總體結(jié)構(gòu)上還要設(shè)置刀庫及換刀裝置争峭、冷卻系統(tǒng)寥只、溫控系統(tǒng)、安全防護(hù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)烤眉、刀具破損監(jiān)控丘苗、刀具長度及直徑的激光檢測裝置、光柵尺測量系統(tǒng)和排屑裝置等烦盛。這里不一一介紹梦迂。

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