一乞瑰、前言

　　數控高速切削制造技術促進了機械冷加工制造業(yè)的飛速發(fā)展全头，革新了產品設計概念袒覆，如通過采用整體件加工取代零部件的分項制造裝配骤顿，提高了加工效率和產品質量，縮短了產品制造周期鱼虽。高速切削加速了汽車海黍、模具、航空付准、航天闲挚、光學、精密機械等產品的更新換代佩艇，加速了制造技術與裝備的升級年粟，推動了企業(yè)技術進步。但目前國內存在相當一部分高速機床因各方面的原因并沒有達到理想的效果送丰，如刀具配置跟不上而低速使用缔俄，高速電主軸因長期受重載荷或使用不當造成壽命低下，企業(yè)高速切削工藝參數庫及CADCAM高速編程軟件包造成高速切削應用不是很好器躏，高速切削工藝流程與傳統(tǒng)的工藝流程沒有有機結合俐载，沒有充分發(fā)揮高速切削加工變形小、加工效率高登失、定位裝夾少的優(yōu)勢遏佣。
高速銑削機床的特點挖炬，采用主軸運動結構實現載荷的平穩(wěn)，減小工作臺由于運動的慣性状婶，尤其是當工作臺承載較大時意敛，工作臺本身和工件的運動載荷對高速切削極容易引起沖擊，機床結構的新穎性對高速切削有著重要的影響膛虫，傳統(tǒng)機床依靠工作臺移動實現機床的XY方向的移動不是很適合高速切削空闲。高速機床有瑞士Mikron公司VCP710、美國Cincinnati公司HyperMach五軸加工中心走敌、日本Mazak公司SMM－2500UHS碴倾、德國Roders公司RFM1000、意大利FIDIA公司KR214六坐標加工中心蛙饮、FIDIA公司D218五坐標加工中心等即粗，其主軸轉速及工作進給如表1所示。

　　一般情況下迁搜，高速切削其切削速度比常規(guī)速度高出5～10倍枯悲，其材料的去除率是常規(guī)切削的3～5倍以上。對于鋁合金銑削可達到1100m/min以上宣葡，鑄鐵可到700m/min埂伺，鋼材可到380m/min以上，鉆削200～1200m/min椰墩，磨削150～360m/min夭掸。如圖1所示的是采用FIDIA KR214五坐標高速銑削加工中心機床及機床驗收標準試切產品示意圖。

　　二喊傻、高速銑削刀具刀柄

　　1.高速銑削刀柄

　　由于高速切削時呢烦，主軸、刀柄及刀具在高速旋轉情況下褂磕，較小的偏心就會產生較大的離心力闻蛀，由振動引起產品的質量、降低主軸和刀具的使用壽命您市。常規(guī)的刀具刀柄系統(tǒng)難以滿足高速切削時的切削剛度和精度要求【跬矗現階段比較流行常用的高速刀柄系統(tǒng)主要有德國的HSK刀柄、美國KM刀柄茵休、日本NC5刀柄薪棒。HSK刀柄及KM刀柄均為1:10的錐度，采用主軸錐孔和刀柄端面過定位的方式泽篮，實現刀具的定位夾緊盗尸，其重復定位精度在傳統(tǒng)7:24的錐度刀柄±2.5μm提高到±1μm柑船，采用這種刀柄系統(tǒng)可以提高主軸剛度帽撑、由于其契形效果好泼各，能提高刀具的抗扭能力，且轉速越高其鎖緊力越大亏拉。但這種刀柄價格較貴扣蜻，一般為常規(guī)刀柄的1.5～2倍，其最低轉速小于KM刀柄及塘。一般情況下莽使，高速銑削時，刀具刀柄的不平衡力小于切削力時坊蜂，不影響刀具的使用壽命和切削效率港苗。

　　根據高速切削的動平衡規(guī)定，主軸轉速至少要達到8000 r/min以上卢俯。其進給速度至少大于20m/min陌贪。50柄轉速達到10000～20000 r/min，40柄以及HSK刀柄20000～40000 r/min氢熏，KM刀柄達到35000 r/min以上想触。由于高速銑削動平衡的要求，在配置高速銑削刀柄刀具時優(yōu)先配置經過動平衡測試的刀具系統(tǒng)仲蔼，其次用戶可以自行采用動平衡機及調整系統(tǒng)進行動平衡調節(jié)晾充，但其使用非常麻煩。美國Kennametal公司推出了一種通過調節(jié)主軸系統(tǒng)的自動平衡刀柄系統(tǒng)TABS刀柄些搅，但目前應用還不廣泛崭湾。為有效發(fā)揮高速切削的加工效率，在配置高速刀具夾持刀柄系統(tǒng)時顯得非常重要乏呐，傳統(tǒng)的彈簧夾頭柿菩、螺釘連接刀柄已不能滿足高速銑削夾持精度高、結構對稱性好雨涛、傳遞扭矩大等要求枢舶，以下為作者總結的高速刀具及刀柄配置經驗

　　第一、優(yōu)先配置熱脹式刀柄通過熱脹式加熱儀裝置進行加熱替久，通過熱脹冷縮的原理對刀具進行夾緊凉泄，其回轉精度、結構對稱性蚯根、動平衡性能均較液壓式刀柄好后众，在歐洲應用非常廣泛，尤其適合模具等行業(yè)產品的高速切削加工颅拦，該刀柄可達到40000r/min蒂誉。其中熱脹式裝刀裝置以德國Thermal Grip為典型代表。

　　其次、液壓式刀柄是高精度右锨、高性能的刀柄夾持柄括堤，其回轉精度、結構對稱性和動平衡性能均較好绍移，減振性好沛专，可有效提高切削效率和刀具的使用壽命，液壓式刀柄以德國雄克公司的為典型代表啤盯，經過動平衡后轉速可達到25000r/min讯翎。

　　第三、整體式刀柄抬而，如日本Nikken公司刀柄最勤、奧地利盤石的整體鋁合金銑削刀柄，其結構主要是刀體和刀柄為一體墓老，在經過動平衡測試調整后挥肤，再安裝銑削刀片進行動平衡調節(jié)來滿足高速銑削加工的需要，整體式刀柄尤其適合模具的高速粗加工和鋁合金高速銑削豪杉。其轉速一般可以達到10000～30000r/min之間理秃。

　　最后、高速銑削應用精密彈簧夾頭刀柄和側固式刀柄時豆玖，其轉速由于本身結構的限制柴伪，一般難以達到20000 r/min，精密彈簧夾頭刀柄一般可達到12000～15000 r/min沙峻，而側固式刀柄則難以達到10000 r/min睦授，在高速機床上盡量少用。

　　2.高速銑削刀具

　　由于高速銑削對刀具刀柄要求較高摔寨，在購置高速刀具時盡量購置經過動平衡測試的刀具去枷，常用的硬質合金、涂層硬質合金是复、金屬陶瓷删顶、立方氮化硼（PCBN），聚晶金剛石（PCD）在經過長時間磨損后淑廊，可應用于普通數控機床進行加工逗余。另外一個方面由于高速切削的安全性，在進行工件加工時一定要注意加工防護季惩，如40mm直徑刀具录粱，主軸轉速達到30000r/min,其射出的速度可達到63m/s的速度，接近于230km/h的汽車速度画拾，切削過程中如出現斷刀摔出啥繁，勢必有較大的沖擊動量菜职。同時對沒有把握的刀具刀柄一定要經過高速動平衡儀測試出真實數據，方可進行產品加工头熏。此外由于高速運轉時睬漩，刀具的長度在高速環(huán)境下其刀具直徑和長度與靜態(tài)條件下有所差別，采用激光機內對刀儀可有效解決數控編程的刀具工藝參數的確定甫危，因此在購置高速銑削機床時，配置激光機內對刀儀是不應少的選項淀准，尤其在進行高精度產品的銑削加工時更能體現其優(yōu)勢售荆。

　　高速切削鋼材時，刀具材料應選用熱硬性和疲勞強度高的P類硬質合金烁讨、涂層硬質合金俭柒、立方氮化硼(CBN)與CBN復合刀具材料(WBN)等。切削鑄鐵么养，應選用細晶粒的K類硬質合金進行粗加工帅维，選用復合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼(PCNB)復合刀具進行精加工。精密加工有色金屬或非金屬材料時协固，應選用聚晶金剛石PCD或CVD金剛石涂層刀具溢傅。高速銑削時應針對相應的材料選擇合適的刀柄和刀具材料，鋁合金高速銑削時可優(yōu)先選用采用鑲刀片的整體刀柄芋忿。

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