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1、高速鉄削机理研究现状TheStatusOfHighSpeedMillingMeehanismResearch张海东翟恒关键字：高速铳削，工艺特性，机床，主轴，优势，现状Keyword:HighspeedmiIIing,Processcharacteristics,Machine,SpindIe,Advantage,Status扌商要：高速铳削加工是提高牛产率的众多途径之一，其核心是速度与精度，由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速铳削不可能用一个确定的速度指标来定义。Abstract.High-speedmillingiso
2、neofthemanywaystoimproveproductivity,itscorespeedandaccuracy,duetothediversityofthetoolmaterial,workpiecematerialandprocessingtcchnology,high-speedmillingimpossibletodefineacertainspeedindicators.Oppositemilling,ameasureofitsperformanceindicatorsare:highcuttingspeed,hig
3、hchipload,thehighknifecrumbsemissions,surfaceroughness,surfacefreeofburrs,theforeseeablesurfacefinish.—、前言高速铳削加工是提高生产率的众多途径之一。为了提高数控加工的效率，目前国外许多飞机厂和发动机厂已采用高速铳削加工来制造航空零部件，如长的铝合金零件、薄层腹板件、模具、钛合金零件等。我们所指高速加工是高速主轴、高速进给和先进的控制软件。目前，国外在高速铳削加工方面除了进行工艺研究外，还着重开展了研制、发展和提供能够适应于高速铳削加
4、工用的高质量、高性能、高可靠性的加工设备和装置。与高速铳削加工设备和装置相关的新技术包括：机床结构改进、主轴结构改进、坐标轴驱动技术、导轨设计、刀具材料研究、刀具夹持装置、冷却处理技术、精密位置测量技术、排屑技术以及能适应于高速铳削加工设备控制的CNC控制系统及软件等。高速铳削的核心是速度与精度，由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速铳削不可能用一个确定的速度指标来定义。对于铳刀等回转刀具，通常以刀具或主轴的转速作为衡量标准，根据不同的刀具肓径，现阶段一般把转速10000r/min以上视为高速铳削。因为在这个转速范围以上，对
5、刀具材料、结构、装夹以及机床的主轴、结构、进给驱动和CNC系统都提出了特殊的要求，需要开发新的技术，其中铳刀结构的安全性就是发展高速铳削所必须解决的一个技术问题。二、工艺特性飞机关键零件形状的复杂性使高速加工越来越受到重视。高速加工尤其适用于轻合金和复合材料，95%的能量由切屑带走，从而使零件的温度不会很高。事实上铳刀切削金属没有对它施加内应力，因此它优于一般的加工。目前的铳切类型包括端铳、面铳、模具铳。高速铳削转轴速度目前一般在40000^50000rpm,这是精密加工的主轴和先进的切削材料的安全应用范围。但单纯的主轴速度提高，并不
6、能完成高速铳削，还要求高速进给轴（减少加工时间和非加工时间）；机床坐标轴具有1〜5g加速度及高刚性和固有频率；先进控制器；先进的零件编程等。这就是说精密高速加工成功与否取决于技术链：机床-主轴-工夹-刀具-刀片，这些与设计和制造同等重要。对面铳来说，衡量其性能的指标有：高切割速度、高切屑载荷、高刀屑排放、表面平整度、表面无毛刺、可预见的表面光洁度。要满足这些性能指标，对技术链上的每个环节都提出具体的要求。三、对机床的要求数控机床的设计及装置的变化使高速加工技术得到了发展，高速加工的机床要满足以下条件：配备结构紧凑的高速主轴、机床的功率
7、要求足够大、机床主轴加速度大、高速进给滚珠丝杠、高速高精度插补系统、快速响应数控系统和高精度的伺服系统以及实心的台架、刚性的龙门框架，且基体材料选择聚合混凝土，使机床的结构振动衰减作用是铸铁或纯焊接钢结构的8倍。由于减少振动，使马达的热稳定性提高。航空航天工业铝合金零件的高速加工需要发展新的主轴技术。主轴速度目前已达到40000^50000rpm,高速主轴可极大减小轴向推力（大约30%~60%）并减小工件变形。而主轴的速度是否能够提高主要是受轴承零件的限制。国外己经投入了大量时间和资金对不同类型的轴承、轴承分布及预加载方式对主轴速度的
8、影响进行测试，试图在最高转速下选用最大的轴承。这是因为在加工结构件时，为了提高效率，希望使用功率大的电机以期达到高的金属去除率，去除率与功率直接相关。但功率大必定造成电机大，大的电机又引起大传动轴和刀具系统，这样造成大的
