高速切削加工技术在数控机床中的应用
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４．３ 开放式、模块式、智能化和网络化结构
为了提高开发和制造效率， 国外的 ＭＣ 制造企业， 已经应用 了模块化和系统化的思想。通常对一定范围的产品， 在功能划 分的基础上按系列化、标 准 化 的 原 则 ， 设 计 出 一 组 功 能 独 立 、结 构独立的基本单元模块， 而后进行组合而成为多种 ＭＣ 机床， 以
【摘要】阐述了高速切削加工技术在数控机床中的应用现状， 对比国际和国内的区别， 高速切 削机床的要求及其特点， 发展趋势。
关键词： 高速切削； 加工中心； 先进的制造技术 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】 Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ； Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ； Ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
＊ 来稿日期： ２００７－ ０１－ ２４
－ １５６ －
丁 杰等： 高速切削加工技术在数控机床中的应用
第 １２ 期
高速铣削淬硬钢对电加工的挑战， 促使电加工机床也走向 蜗杆副的应用， 又是一个具有突破意义的变化。
“ 高 速 化 ”。航 空 和 宇 航 工 业 是 高 速 加 工 的 传 统 应 用 领 域 。其 最 新 趋势是流行采用整体铝合金坯料制造大型零件来代替传统的拼 装结构。兼具铣、钻等多种功能的加工中心（ 简称 ＭＣ） ，高速化发 展潮流的主流。但由于高速切削加工的优越性， 其应用领域不 断拓宽， 向纵深发展， 从而推动了其它应用领域的高速数控机床 的新发展。同时人们也不断研究和开发相应的配套技术， 使转 速和进给速度越来越高。
４．２ 高精度化
ＭＣ 在高速的同时， 还力求保持高的加 工 精 度 ， 否 则 达 不 到 一定精度要求， 高速也就失去了意义。为了保证高速下的高加 工精度， 人们不断研究各项新技术， 采取各种新举措。如利用现 代计算机辅助分析、设计和仿真等方法 ， 大力改善 ＭＣ 结构的静 态、动态和热态特性， 同 时 不 断 提 高 数 控 和 伺 服 系 统 的 性 能 ， 采 取诸如前馈控制、超前控制等新型控制策略， 采取误差补偿功能 等。现代高速 ＭＣ 精度指标已普遍达到： 全行程定位精度一般不 大于 ０．００５ｍｍ， 重 复 定 位 精 度 达 ０．００１ｍｍ，比 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 提 高了（ ２￣３） 倍。这即有提高进给部件制造和装配精度的原因， 也 得益于现代计算机控制技术， 以充分发挥 ＣＮＣ 系统的误差补偿 功能。
２ 高速切削机床的国内外现状
高速切削加工是一项综合性的高新技术。实现高速切削加 工， 机床的高速化是首要条件和最基本因素， 高速加工机床是提 供高速加工的主体。因此， 开发和研制性能优良的可使机床执行 部件带动刀具或工件获得极高工作速度的高速机床是发展高速 切削加工的重中之重。现代数控机床和加工中心的高速化已成 为机床发展的主要方向和特征之一。
５ 结论
最短的周期和较低的成本生产出满足市场需求的多元化产品。
总之， 各国都在充分利用并行运动学原理着力开发和研究
对于高速切削加工机床 ， 诸 如 电 主 轴 单 元 、直 线 进 给 单 元 、高 压 高速虚拟轴加工机床， 达到高速、高效、高精度的性能， 同时克服
冷却系统、小锥度 双 定 位 工 Baidu Nhomakorabea 系 统 等 与 高 速 相 配 套 的 技 术 部 件 工作空间小、成本高等缺陷。随着微电子技术、现代制造技术及
的 水 平 比 较 。所 列 机 床 的 主 要 性 能 指 标 都 较 普 通 机 床 大 大 提 高 ， 其 到 达 额 定 的 工 作 加 速 度 一 般 都 在（ ６￣２５） ｍ／ｓ２ 之 间 ， 即 达 到 ｇ （ ｇ 为重力加速度） 数量级的加速度， 具有高的动态特性。
我国对高速加工机床技术也进行了较多的研究， 近几年取 得了较大进展， 但同国外相比还有很大差距。
４ 高速切削加工机床的展望
４．１ 高速化和高速加工向纵深方向发展
高速数控加工源于 ２０ 世纪 ８０ 年代， 应用领域主要是大批 量生产的轿车工业。其发展趋势是以铣削为代表的高速加工中 心替代多主轴组合机床， 即得到高度柔性， 有利于产品更新换 代， 又不降低生产效率。其最新得趋势是继续扩大类似应用范围。
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中图分类号： ＴＨ１６， ＴＧ５８０．６１ 文献标识码： Ａ
１ 引言
随着人们环保意识的提高及加入世贸组织后发达国家针对 我国设置的绿色壁垒， 客观上要求机械产品在制造时尽可能少 地消耗能源和污染环境。而机械切削是机械制造中消耗能源和 污染环境的最大来源， 所以人们有针对性地提出了绿色切削（ 绿 色制造） 的概念。所谓绿色切削就是指消耗尽可能少的刀具材 料、切削液、加工时间和电力， 尽可能少地污染环境， 来达到某种 特定的切削目的一种切削方式。由于高速切削的特点决定了高 速切削可以节省 切 削 液 、刀 具 材 料 、切 削 工 时 ， 从 而 极 大 限 度 地 节约自然资源， 极大限度地减少对环境的污染， 保护环境， 提高 生产率和产品质量， 达到“绿色切削”的目的。
进入 ２０ 世纪 ９０ 年代以来， 一批又一批高速切削加工机床 陆续涌现并投放国际市场， 并再制造业中迅速扩大其应用范围， 创造出了巨大的经济效益和社会效益， 标志着高速切削加工这 一高新技术从理论和实验研究进入工业应用的新阶段［１， ２］。以高 速切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削 加工技术 ， 是 近 ２０ 年 来 迅 速 崛 起 的 一 项 高 新 技 术 ， 高 速 化 也 是 机床发展的主要趋势。目前国际上提供高速加工中心和 ＮＣ 机 床设备的主要厂商， 其代表性产品主要技术性能参数所能达到
产品已经形成模块化和系列化产品， 并由专门厂家制造。同时 计算机控制等技术的发展， 相信不久的将来， 高速切削加工和高
一 般 在 进 行 模 块 化 设 计 时 就 考 虑 了 扩 展 成 ＦＭＣ 的 可 能 性 以 及 速切削加工机床的发展和应用会提高到一个新水平。综合高速
和 其 它 ＭＣ 机 床 实 现 ＤＮＣ 控 制 和 基 于 ＣＡＮ 、ＦＩＥＬＤ ＢＵＳ 等 总 线 的 网 络 ＣＮＣ， 在 硬 件 结 构 上 及 软 件 控 制 上 ， 不 仅 要 实 现 模 块 化， 而且还要大大增强 它 们 的 开 放 性 。 开 放 式 、模 块 化 、智 能 化 和网络化是当代机床发展的一个主要特点。高速加工机床蓬勃 发展的趋势， 具体的体现在于两点。
４．４ 干切削和绿色化
高速 ＭＣ 切削加工时， 常使用大量的冷却液， 即增加了制造 成本， 又危害操作者的健康和污染环境。在环保意识不断增强的 今天， 高速 ＭＣ 的干切削或准干切削愈来愈引起重视。产品从设 计、使用以致废弃的整个过程， 人们越来越多地考虑其绿色化要 求。发展干切削， 追求绿色化和产品的“回收再造”技术， 已是当 今产品开发、研究和使用时所必须自始至终考虑和重视的一个 方面， 制造技术的绿色化已成为 ２１ 世纪的潮流。
２ 高桥一朗等． 超高速加工机「ＨＩＣＡＲＴ」の开发． 机械と工具， １９９８（ ４） ： ２０￣２９．
ＤＩＮＧ Ｊｉｅ， ＺＨＡＯ Ｊｉｅ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ ｊｉｎ （ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１， Ｃｈｉｎａ）
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切削的特点， 可以看出高速切削可以达到节约刀具材料和切削 液， 节省劳动力， 节约自然资源， 减少对环境的污染， 是制造业必 然的发展方向和绿色切削的实现途径， 被公认为 ２１ 世纪实现制 造业可持续发展的关键技术。
参考文献
１ 张伯霖等． 超高速机床进给系统的零传动． 制造技术与机床， １９９７（ ８） ： ８￣１２．
４．３．１五轴联动和五面加工合二为一
这有其深刻背景的：（ １） 从本质上讲， 对 ３ 维曲面加工， ３ 轴 联动一般不是最佳的选择， 因为一般难以优选刀具的最佳几何 参数进行切削， 切削效率低， 表面粗糙度极差。采用 ５ 轴联动， 不仅加工粗糙度低而且效率也大幅度提高。美国的 ＣＩＮＣＩＮＮＡＴＩ 曾宣称， 一台 ５ 轴联动的效 率 等 于 两 台 ３ 轴 联 动 。
４．３．２车铣复合加工中心
数控车床刀盘上增加动力刀架进行钻、铣构成车削中心， 但 其功率太小， 速度太低。取消刀盘， 代之以高速电主轴模块化功 能部件， 再配上刀库和机械手模块化部件， 使之系统化， 从而实 现了高速大功率的车削和铣削。实质上就是车床和加工中心合 二为一形成的车铣复合加工中心。
目 前 ， 随 着 ＣＮＣ 技 术 、数 字 化 技 术 等 现 代 综 合 科 学 技 术 的 发展， 制造业数字信息化发展日益明显。基于 ＳＴＥＰ 新型标准的 高速数控设备， 开放 式 、模 块 化 、智 能 化 和 网 络 化 发 展 趋 势 显 示 出其强大的功能和优势。在当今制造业数字化的今天， 世界各国 统一遵循 ＳＴＥＰ 标准， 进行产品信息的统一描述与交换， 发 展 高 速、高效切削加工机 床 和 技 术 ， 只 有 这 样 ， 才 能 做 到 制 造 技 术 真 正意义上的全球化、智 能 化 、灵 捷 化 和 高 效 化 ， 这 才 是 真 正 意 义 上的更先进的制造技术。
３ 高速切削机床的基本要求
高速主轴单元的设计， 是实现高速加工的最关键的技术领 域之一， 同时也是高速加工机床最为关键的部件。它不仅要能在 很高的转速下旋转， 而且要有高的同轴度、高的传递力矩和传动 功率、良好的散 热 或 冷 却 装 置 ， 要 经 过 严 格 的 动 平 衡 矫 正 ， 主 轴 部件的设计要保证具有良好的动态和热态特性， 具有极高的角 加减速度来保证在极短的时间内实现升降速和在指定位置的准 停。高速机床与普通机床的不同之处， 反映在高速主轴单元上主 要表现在下几个技术参数的变化： 主轴转速一般为普通机床主 轴转速的（ ５￣１０） 倍， 机床的最高转速一般都大于 １００００ ｒ／ｍｉｎ；主 轴单元电机功率一般高达（ ２０￣８０） ｋＷ，以 满 足 高 速 、高 效 和 重 载 荷切削的要求； 主轴单元从启动到达到选定的最高转速（ 或从最 高转速到停止） 需要的时间较短， 一般只需（ １￣２） ｓ 即可完成。就 是说， 主轴的加 、减 速 度 比 普 通 机 床 高 得 多 ， 一 般 比 常 规 数 控 机 床高出一个数量级， 从而达到（ １￣８） ｇ（ ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２） 。
第 １２ 期 ２００７ 年 １２ 月
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
文章编号： １００１－ ３９９７（ ２００７） １２－ ０１５５－ ０２
高速切削加工技术在数控机床中的应用
－ １５５ －
丁 杰 赵 杰 张振金（ 辽宁石油化工大学， 抚顺 １１３００１）
Ｈｉｇｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｉｎ ｎｕｍｅ ｒｉｃａ ｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅ ｎｇｉｎｅ ｂｅ ｄ ａ ｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎ
为了提高开发和制造效率， 国外的 ＭＣ 制造企业， 已经应用 了模块化和系统化的思想。通常对一定范围的产品， 在功能划 分的基础上按系列化、标 准 化 的 原 则 ， 设 计 出 一 组 功 能 独 立 、结 构独立的基本单元模块， 而后进行组合而成为多种 ＭＣ 机床， 以
【摘要】阐述了高速切削加工技术在数控机床中的应用现状， 对比国际和国内的区别， 高速切 削机床的要求及其特点， 发展趋势。
关键词： 高速切削； 加工中心； 先进的制造技术 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】 Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ； Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ； Ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
＊ 来稿日期： ２００７－ ０１－ ２４
－ １５６ －
丁 杰等： 高速切削加工技术在数控机床中的应用
第 １２ 期
高速铣削淬硬钢对电加工的挑战， 促使电加工机床也走向 蜗杆副的应用， 又是一个具有突破意义的变化。
“ 高 速 化 ”。航 空 和 宇 航 工 业 是 高 速 加 工 的 传 统 应 用 领 域 。其 最 新 趋势是流行采用整体铝合金坯料制造大型零件来代替传统的拼 装结构。兼具铣、钻等多种功能的加工中心（ 简称 ＭＣ） ，高速化发 展潮流的主流。但由于高速切削加工的优越性， 其应用领域不 断拓宽， 向纵深发展， 从而推动了其它应用领域的高速数控机床 的新发展。同时人们也不断研究和开发相应的配套技术， 使转 速和进给速度越来越高。
４．２ 高精度化
ＭＣ 在高速的同时， 还力求保持高的加 工 精 度 ， 否 则 达 不 到 一定精度要求， 高速也就失去了意义。为了保证高速下的高加 工精度， 人们不断研究各项新技术， 采取各种新举措。如利用现 代计算机辅助分析、设计和仿真等方法 ， 大力改善 ＭＣ 结构的静 态、动态和热态特性， 同 时 不 断 提 高 数 控 和 伺 服 系 统 的 性 能 ， 采 取诸如前馈控制、超前控制等新型控制策略， 采取误差补偿功能 等。现代高速 ＭＣ 精度指标已普遍达到： 全行程定位精度一般不 大于 ０．００５ｍｍ， 重 复 定 位 精 度 达 ０．００１ｍｍ，比 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 提 高了（ ２￣３） 倍。这即有提高进给部件制造和装配精度的原因， 也 得益于现代计算机控制技术， 以充分发挥 ＣＮＣ 系统的误差补偿 功能。
２ 高速切削机床的国内外现状
高速切削加工是一项综合性的高新技术。实现高速切削加 工， 机床的高速化是首要条件和最基本因素， 高速加工机床是提 供高速加工的主体。因此， 开发和研制性能优良的可使机床执行 部件带动刀具或工件获得极高工作速度的高速机床是发展高速 切削加工的重中之重。现代数控机床和加工中心的高速化已成 为机床发展的主要方向和特征之一。
５ 结论
最短的周期和较低的成本生产出满足市场需求的多元化产品。
总之， 各国都在充分利用并行运动学原理着力开发和研究
对于高速切削加工机床 ， 诸 如 电 主 轴 单 元 、直 线 进 给 单 元 、高 压 高速虚拟轴加工机床， 达到高速、高效、高精度的性能， 同时克服
冷却系统、小锥度 双 定 位 工 Baidu Nhomakorabea 系 统 等 与 高 速 相 配 套 的 技 术 部 件 工作空间小、成本高等缺陷。随着微电子技术、现代制造技术及
的 水 平 比 较 。所 列 机 床 的 主 要 性 能 指 标 都 较 普 通 机 床 大 大 提 高 ， 其 到 达 额 定 的 工 作 加 速 度 一 般 都 在（ ６￣２５） ｍ／ｓ２ 之 间 ， 即 达 到 ｇ （ ｇ 为重力加速度） 数量级的加速度， 具有高的动态特性。
我国对高速加工机床技术也进行了较多的研究， 近几年取 得了较大进展， 但同国外相比还有很大差距。
４ 高速切削加工机床的展望
４．１ 高速化和高速加工向纵深方向发展
高速数控加工源于 ２０ 世纪 ８０ 年代， 应用领域主要是大批 量生产的轿车工业。其发展趋势是以铣削为代表的高速加工中 心替代多主轴组合机床， 即得到高度柔性， 有利于产品更新换 代， 又不降低生产效率。其最新得趋势是继续扩大类似应用范围。
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中图分类号： ＴＨ１６， ＴＧ５８０．６１ 文献标识码： Ａ
１ 引言
随着人们环保意识的提高及加入世贸组织后发达国家针对 我国设置的绿色壁垒， 客观上要求机械产品在制造时尽可能少 地消耗能源和污染环境。而机械切削是机械制造中消耗能源和 污染环境的最大来源， 所以人们有针对性地提出了绿色切削（ 绿 色制造） 的概念。所谓绿色切削就是指消耗尽可能少的刀具材 料、切削液、加工时间和电力， 尽可能少地污染环境， 来达到某种 特定的切削目的一种切削方式。由于高速切削的特点决定了高 速切削可以节省 切 削 液 、刀 具 材 料 、切 削 工 时 ， 从 而 极 大 限 度 地 节约自然资源， 极大限度地减少对环境的污染， 保护环境， 提高 生产率和产品质量， 达到“绿色切削”的目的。
进入 ２０ 世纪 ９０ 年代以来， 一批又一批高速切削加工机床 陆续涌现并投放国际市场， 并再制造业中迅速扩大其应用范围， 创造出了巨大的经济效益和社会效益， 标志着高速切削加工这 一高新技术从理论和实验研究进入工业应用的新阶段［１， ２］。以高 速切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削 加工技术 ， 是 近 ２０ 年 来 迅 速 崛 起 的 一 项 高 新 技 术 ， 高 速 化 也 是 机床发展的主要趋势。目前国际上提供高速加工中心和 ＮＣ 机 床设备的主要厂商， 其代表性产品主要技术性能参数所能达到
产品已经形成模块化和系列化产品， 并由专门厂家制造。同时 计算机控制等技术的发展， 相信不久的将来， 高速切削加工和高
一 般 在 进 行 模 块 化 设 计 时 就 考 虑 了 扩 展 成 ＦＭＣ 的 可 能 性 以 及 速切削加工机床的发展和应用会提高到一个新水平。综合高速
和 其 它 ＭＣ 机 床 实 现 ＤＮＣ 控 制 和 基 于 ＣＡＮ 、ＦＩＥＬＤ ＢＵＳ 等 总 线 的 网 络 ＣＮＣ， 在 硬 件 结 构 上 及 软 件 控 制 上 ， 不 仅 要 实 现 模 块 化， 而且还要大大增强 它 们 的 开 放 性 。 开 放 式 、模 块 化 、智 能 化 和网络化是当代机床发展的一个主要特点。高速加工机床蓬勃 发展的趋势， 具体的体现在于两点。
４．４ 干切削和绿色化
高速 ＭＣ 切削加工时， 常使用大量的冷却液， 即增加了制造 成本， 又危害操作者的健康和污染环境。在环保意识不断增强的 今天， 高速 ＭＣ 的干切削或准干切削愈来愈引起重视。产品从设 计、使用以致废弃的整个过程， 人们越来越多地考虑其绿色化要 求。发展干切削， 追求绿色化和产品的“回收再造”技术， 已是当 今产品开发、研究和使用时所必须自始至终考虑和重视的一个 方面， 制造技术的绿色化已成为 ２１ 世纪的潮流。
２ 高桥一朗等． 超高速加工机「ＨＩＣＡＲＴ」の开发． 机械と工具， １９９８（ ４） ： ２０￣２９．
ＤＩＮＧ Ｊｉｅ， ＺＨＡＯ Ｊｉｅ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎ－ ｊｉｎ （ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１， Ｃｈｉｎａ）
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切削的特点， 可以看出高速切削可以达到节约刀具材料和切削 液， 节省劳动力， 节约自然资源， 减少对环境的污染， 是制造业必 然的发展方向和绿色切削的实现途径， 被公认为 ２１ 世纪实现制 造业可持续发展的关键技术。
参考文献
１ 张伯霖等． 超高速机床进给系统的零传动． 制造技术与机床， １９９７（ ８） ： ８￣１２．
４．３．１五轴联动和五面加工合二为一
这有其深刻背景的：（ １） 从本质上讲， 对 ３ 维曲面加工， ３ 轴 联动一般不是最佳的选择， 因为一般难以优选刀具的最佳几何 参数进行切削， 切削效率低， 表面粗糙度极差。采用 ５ 轴联动， 不仅加工粗糙度低而且效率也大幅度提高。美国的 ＣＩＮＣＩＮＮＡＴＩ 曾宣称， 一台 ５ 轴联动的效 率 等 于 两 台 ３ 轴 联 动 。
４．３．２车铣复合加工中心
数控车床刀盘上增加动力刀架进行钻、铣构成车削中心， 但 其功率太小， 速度太低。取消刀盘， 代之以高速电主轴模块化功 能部件， 再配上刀库和机械手模块化部件， 使之系统化， 从而实 现了高速大功率的车削和铣削。实质上就是车床和加工中心合 二为一形成的车铣复合加工中心。
目 前 ， 随 着 ＣＮＣ 技 术 、数 字 化 技 术 等 现 代 综 合 科 学 技 术 的 发展， 制造业数字信息化发展日益明显。基于 ＳＴＥＰ 新型标准的 高速数控设备， 开放 式 、模 块 化 、智 能 化 和 网 络 化 发 展 趋 势 显 示 出其强大的功能和优势。在当今制造业数字化的今天， 世界各国 统一遵循 ＳＴＥＰ 标准， 进行产品信息的统一描述与交换， 发 展 高 速、高效切削加工机 床 和 技 术 ， 只 有 这 样 ， 才 能 做 到 制 造 技 术 真 正意义上的全球化、智 能 化 、灵 捷 化 和 高 效 化 ， 这 才 是 真 正 意 义 上的更先进的制造技术。
３ 高速切削机床的基本要求
高速主轴单元的设计， 是实现高速加工的最关键的技术领 域之一， 同时也是高速加工机床最为关键的部件。它不仅要能在 很高的转速下旋转， 而且要有高的同轴度、高的传递力矩和传动 功率、良好的散 热 或 冷 却 装 置 ， 要 经 过 严 格 的 动 平 衡 矫 正 ， 主 轴 部件的设计要保证具有良好的动态和热态特性， 具有极高的角 加减速度来保证在极短的时间内实现升降速和在指定位置的准 停。高速机床与普通机床的不同之处， 反映在高速主轴单元上主 要表现在下几个技术参数的变化： 主轴转速一般为普通机床主 轴转速的（ ５￣１０） 倍， 机床的最高转速一般都大于 １００００ ｒ／ｍｉｎ；主 轴单元电机功率一般高达（ ２０￣８０） ｋＷ，以 满 足 高 速 、高 效 和 重 载 荷切削的要求； 主轴单元从启动到达到选定的最高转速（ 或从最 高转速到停止） 需要的时间较短， 一般只需（ １￣２） ｓ 即可完成。就 是说， 主轴的加 、减 速 度 比 普 通 机 床 高 得 多 ， 一 般 比 常 规 数 控 机 床高出一个数量级， 从而达到（ １￣８） ｇ（ ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２） 。
第 １２ 期 ２００７ 年 １２ 月
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
文章编号： １００１－ ３９９７（ ２００７） １２－ ０１５５－ ０２
高速切削加工技术在数控机床中的应用
－ １５５ －
丁 杰 赵 杰 张振金（ 辽宁石油化工大学， 抚顺 １１３００１）
Ｈｉｇｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｉｎ ｎｕｍｅ ｒｉｃａ ｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅ ｎｇｉｎｅ ｂｅ ｄ ａ ｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎ