高速加工技术的发展

10.2.2　高速加工技术的发展

从德国Salomon博士提出高速切削概念以来，高速切削加工技术的发展经历了高速切削的理论探索、应用探索、初步应用、较成熟的应用四个发展阶段。特别是20世纪80年代以来，各工业国家相继投入大量的人力和财力进行高速加工及其相关技术方面的研究开发，在大功率高速主轴单元、高加减速进给系统、超硬耐磨长寿命刀具材料、切屑处理和冷却系统、安全装置以及高性能CNC控制系统和测试技术等方面均取得了重大的突破，为高速切削加工技术的推广和应用提供了基本条件。

近年来，高速切削加工机床发展迅速，美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业国家相继开发了各自的高速切削机床。如2001年北京第七届国际机床展览会上展出的瑞士MIKRON公司的铣削中心HSM700，其主轴转速为42 000r/min，进给速度为20m/min；北京第一机床厂的VRA400立式加工中心，主轴转速也达到了20 000r/min，快速移动速度X、Y轴为48m/min，Z轴为24m/min。

目前的高速切削机床均采用了高速的电主轴部件；进给系统多采用大导程多线滚珠丝杠或直线电动机，直线电动机最大加速度可达2～10g；CNC控制系统则采用32或64位多CPU系统，以满足高速切削加工对系统的快速数据处理功能；采用强力高压的冷却系统，以解决极热切屑冷却问题；采用温控循环水来冷却主轴电动机、主轴轴承和直线电动机，有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件；采用更完备的安全保障措施来保证机床操作者以及在周围现场人员的安全。

在高速加工的工艺参数选择方面，国际上还没有面向生产的实用数据库可供参考，但在工件材料切削参数的研究方面取得了进展，使一些难加工材料，如镍基合金、钛合金和纤维增强塑料等在高速条件下变得易于切削。

对于高速切削机理的研究，包括高速切削过程中的切屑成型机理、切削力、切削热变化规律，及其对加工精度、表面质量、加工效率的影响。目前对铝合金的研究己取得了较为成熟的结论，并用于铝合金的高速切削生产实践；但对于黑色金属及难加工材料的高速切削加工机理尚处于探索阶段。