近些年以來，高速切削已經(jīng)確立了其自身作為替代傳統(tǒng)加工方法或補充技術(shù)的地位，比如替代傳統(tǒng)銑削或電火花成形工藝。然而，經(jīng)驗表明，多年以來一直認(rèn)為是具有現(xiàn)代工藝水平的發(fā)動機(jī)和齒輪箱制造工藝或整體部件的制造技術(shù)，并不能簡單地轉(zhuǎn)化到工模具的制造當(dāng)中。如今工件的幾何形狀和材料每天都在變化，要求的交貨期越來越短，還對加工精度、表面質(zhì)量和柔性提出了要求，這些都與以前對大批量生產(chǎn)的要求不同。另一方面，高速加工的效率是如此令人難忘，任何一家制造廠都不會錯過對高速銑削技術(shù)的關(guān)注。高速切削技術(shù)越來越多地應(yīng)用到了模具生產(chǎn)、精密復(fù)雜零件的小批量生產(chǎn)、以及其它應(yīng)用中。生產(chǎn)管理者已經(jīng)逐漸意識到這一工藝可以成功有效地加以利用。

圖1:高速銑床的大致結(jié)構(gòu)，這是為了分散SY SZ VC [Wz Ws]SX 上的移動質(zhì)量而設(shè)計的

　　對高速切削加工中心的要求

　　對高速銑床部件的要求，一方面應(yīng)從最終用戶的角度進(jìn)行定義，另一方面，應(yīng)從加工工藝角度定義。對于第二點，尤其應(yīng)該加以注意。高速切削加工中心所需要關(guān)注的核心點是設(shè)備的動態(tài)特性 (結(jié)構(gòu)、驅(qū)動部件)、電主軸、控制系統(tǒng)和自動化裝置等。

　　動態(tài)特性

　　高速切削加工中心的動態(tài)特性常常被簡化成加工速度和加速度能力，事實上這種看法是不夠全面的。機(jī)床獲取大路徑切換值的動態(tài)特性至關(guān)重要。路徑切換值越大，所需的加工時間也就越短，刀具的使用壽命也越長。而獲得高動態(tài)性能的基礎(chǔ)是機(jī)床的各個部件應(yīng)該具有最佳阻尼特性，整個系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性。這些特性可以通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和選擇合適的機(jī)床材料來獲得。

　　比如近些年來發(fā)展的聚合物混凝土(人造大理石)床身，其減振效果比使用鑄鐵材料的床身大大提高了，阻尼特性是鑄鐵的10倍。今天，幾乎所有的高動態(tài)性能機(jī)床的制造商都用混凝土作為各種非移動結(jié)構(gòu)部件的材料，比如用于機(jī)床床身和橫梁。大動態(tài)特性的機(jī)床部件移動所產(chǎn)生的沖擊力被混凝土床身完全吸收了。

　　相比之下，當(dāng)制造像主軸箱這樣的移動部件時，鑄鐵材料的耐壓和耐拉強度就更有優(yōu)勢一些。鑄鐵材料可以用于制造具有優(yōu)異強度和穩(wěn)定性的較輕的部件。與傳統(tǒng)銑削機(jī)床相比較，高速銑床上的移動部件的質(zhì)量降低了三到五倍。

　　笛卡爾機(jī)床運動學(xué)的另一個原理就是，盡可能的將切削力分配在工件和刀具上。一方面要考慮工件的重量，另一方面還要考慮主軸的重量，目標(biāo)就是盡量達(dá)到質(zhì)量平衡關(guān)系。圖1顯示了一臺用于加工中等重量工件的機(jī)床，機(jī)床設(shè)計時就特別考慮到了這一特殊要求。在此情況下，分布在工具側(cè)的質(zhì)量和分布在工件側(cè)的質(zhì)量大小相等。在這種特殊情況下，就可保證Y-軸的動態(tài)特性在相當(dāng)大程度上與X軸的動態(tài)特性一致。