➢工艺系统振动小 在超高速加工中，由于机床主轴转 速很高，激励振动的频率远离机床固有振动频率，因此 可使工艺振动减小，提高加工质量。
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超高速加工的特点
➢ 高精度 切削激振频率远高于机床系统固有频率，加 工平稳、振动小；
➢ 热变形小 温升不超过3ºC，90%切削热被切屑带走；
A为高速切削加工时的热传导过程 B为传统加工的热传导过程
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电极制造
1毛坯 → 2粗铣 → 3半精铣 → 4热处理 →5电火花加工→6精铣→7手工磨修
a）传统模具加工的过程
1硬化毛坯→2粗铣→3半精铣→4精铣→5手工磨修 b）高速模具加工的过程 图 两种模具加工过程比较
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超高速加工的应用 （2）汽车制造
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钻孔 表面倒棱 内侧倒棱 铰孔
高速钻孔 表面和内侧倒棱
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索引
超高速加工的内涵
德国切削物理学家萨洛蒙（Carl Salomon）博士于1931年提出的著名切削理 论认为：一定的工件材料对应有一个临界 切削速度，在该切削速度下其切削温度最 高。
在常规切削速度范围内，切削温度温度 随着切削速度的增加而提高。在切削速度 达到临界切削速度后，随着切削速度的增 大切削温度反而下降。
➢ 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同
◎车削(Turing)：700-7000 m/min
◎铣削(Milling)：300-6000 m/min ◎钻削(Drilling)：200-1100 m/min ◎磨削(Grinding)：50-300 m/s ◎镗削（Boring）：35-75m/min
图 热传导对比图
➢ 减少工序 工件加工可在一道工序中完成，称为 “一 次过”技术（One pass machining）。
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索引
超高速加工的应用
图 HSM600U型数控五轴高速加工中心
生产厂家：Mikron
主轴转速：最高42000 rpm
主轴功率：13 KW
进给速度：最高40 m / min
定位精度：0.008 mm 重复定位精度：0.005mm
采用的轴承有：滚动轴承（陶瓷轴承）、磁浮轴承、气体静压轴
承、液体静压轴承。
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陶瓷轴承高速主轴结构 密封圈 电主轴
πdn 索 引 V= 6 1000
超高速加工的特点
➢切削力低 切削变形小，切屑流出速度加快，切削力 比常规降低30-90%，可高质量地加工出薄壁零件；
图 加工零件
➢ 材料切除率高 单位时间内切除率可提高3-5倍；
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超高速加工的特点
➢加工能耗低 超高速切削时，单位功率的金属切除率 显著增大。如克希德飞机制造公司的铝合金超高速铣 销，主轴转速从4000r/min提高到20000r/min，切削力 减少了30%，金属切除率提高了3倍，工件的制造时间 短，从而提高了能源和设备的利用率，适用于材料切 除率要求大的场合，如汽车、模具和航天航空等制造 领域。
粗铣整体铝板； 精铣去口； 钻680个直径为3mm的小孔。 时间: 32min。
图 高速切削加工医用药盒
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索引
超高速加工的关键技术 （1）高速主轴
高速化单元是高速加工机床最关键的部件。在超高速运转的条 件下，传统的齿轮变速和皮带传动方式已不能适应要求，为适应这 种切削加工，高速主轴应具有先进的主轴结构和优良的主轴轴承、 良好的润滑和散热系统等。

专用机床 5轴×4工序 = 20轴（3万件/月）
刚性（零件、孔数、孔径、孔型固 定不变）
高速加工中心
1台1轴1工序（3万件/月）
柔性（零件、孔数、孔径、 孔型可变）
图 汽车轮毂螺栓孔高速加工实例（日产公司）
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超高速加工的应用 （3）难加工材料领域 硬金属材料（HRC55～62），可代替磨削 ，精度可达IT5~IT6级，粗糙度可达0.2～1um （4）超精密微细切削加工领域。
超高速加工包括超高速切削和超高速磨削。 超高速切削（Super High-speed Cutting）:采用比常规速 度高得多的切削速度进行加工的一种高效新工艺方法。
➢以切削速度和进给速度界定： 高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。
➢以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000 r/min。
高速化指标：dn值，至少达到 1×106
进给速度在10m/min以上
当前，主轴高速在结构上几乎全部采用主轴电动机与主轴合二为 一的结构形式，简称电主轴，交流伺服电动机内置式集成化结构。转子 套装在机床的主轴上，定子安装在主轴单元的壳体中，采用水冷或油冷 循环系统使主轴在高速旋转时保持恒定的温度。这样的主轴结构精度高 、振动小、噪声低、结构紧凑。
超高速加工技术
超高速加工的基本概念 超高速加工的内涵
高速加工切削速度的范围
超高速加工的特点
超高速加工的应用
超高速加工的关键技术
高速磨削加工
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超高速加工的基本概念
高速加工技术： 采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自
动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和 加工质量的现代制造加工技术。
➢ 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异
◎铝合金(Aluminum Alloy)：1000-7000 m/min
◎铜(Cu)：900-5000 m/min ◎钢(Steel)：500-2000 m/min ◎灰铸铁(Gray cast iron)：800-3000 m/min ◎钛(Ti)：100-1000m/min
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超高速加工的应用
图 HSM800
图 HSM400
图 HSM600
加工极高表面光洁度的硬 钢HRC62、铝、铜、塑料 工件
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与最终尺寸差值/mm
超高速加工的应用 （1）模具制造
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0.1 0.01 0.0001
粗加工
传统加工方法 精加工
高速切削
手工精修
少量手工精修
加工时间 100 % 图 采用高速加工缩短模具制作周期（日产汽车公司）
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超高速加工的内涵
启示：如果切削速度能超 过切削“死谷”在超高速 区内进行切削，则有可能 用现在的刀具进行高速切 削，从而大大减少切削工 时，成倍的提高机床的生 产率。
萨洛蒙曲线
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超高速加工的内涵
德国切削物理学家Carl Salmon 博士1929年进行 了超高速模拟实验。
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索引
高速加工切削速度的范围