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（2）高速进给系统
图中直线电动机与滚珠丝杠加速度性能比较。滚珠丝杠从0至 25m/min，需时0.5s；而直线电动机从0至75m/min，只需 0.05s。电动机优良的加速性能较好。 直线电动机缺点：电动机发热、磁场对切屑和铁屑工具有吸附作用以 及成本较高。
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2.“零传动理论”
以往的机床，不论是普通机床还是数控机床，从动力源到执行部件， 要经过一系列的带、齿轮、离合器、联轴器、丝杠、螺母等中间环节， （转动惯量，元件要弹性变形，摩擦磨损和反向间隙）影响对运动指 令的快速反应。 解决方法：根本上解决问题，则最好取消从电动机到工作部件之间的 一切中间传动环节，使电动机和机床的工作部件合二为一，从而使传 动链的长度等于零，实现机床的“零传动” 零传动是现代高速机床的基本特征，它不但大大简化机床的传动与结 构，更重要提高机床动态灵敏度、加工精度和工作可靠性。 电主轴是实现高速机床主运动系统“零传动”的典型结构。 直线电动机高速进给单元是高速机床进给系统实现“零传动”的典型 代表。
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5.2高速加工中心的结构特点
高速加工中心类机床具有一些共同的结构特点：即装备有高速主轴系 统和高速进给系统；同时，为了适应高速加工的需要，机床的其他结 构部件也要做一些相应改进。 高速主轴系统： 传统：带和齿轮传动主轴部件虽然有大功率、大切削转矩的特点，但 不能满足主轴高速旋转的要求。最大转速只能达10000r/min 左右 高速：采用电主轴结构。电主轴：将主轴和电动机集成在一起的结构， 取消了主传动链中的一切中间传动环节，简化机械结构。 制造：瑞士Fisher公司和德国GMN公司，90年代的水平是 40000r/min，功率40KW。美国Cincinnati公司为宇航工业生 产的电主轴转速高达60000，功率为80KW.
教师：高永祥 2009年9月
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高速切削机床和加工中心
背景 采用枪和炮来做高速切削实验 高速电主轴单元的研制成功 真正实现高速、高加速进给运动的直线电动机在机床上的 成功应用 高速机床的应用则是现代机床工业的第二次革命
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1。高速加工对机床的特殊要求
高速机床与普通机床的区别 （1）主轴转速高、功率大 转速：一般大于10000r/min 主电动机功率：15~80KW （2）进给量和快速行程速度高 进给量：60~100m/min，常规10倍左右 （3）主轴和工作台运动都有极高的加速度 主轴从启动到最高转速只用1~2S。工作台加、减速也由常规数控机 床的0.1~0.2提高到1~8g。（没有高的加速度，工作部件的高速度 是没有意义的）“速度设计”进行“加速度设计”的时代 （4）机床要有优良的静、动态特性和热态特性 机床各运动部件之间作速度很高的相对运动，运动副接合面之间将发 生急剧的摩擦和发热 快速刀具交换、快速工件交换以快速排屑等装置
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3.高速加工中心的基本特征
加工中心和普通数控机床的主要区别有以下四点： 1）有自动换刀装置，能实现工序间的自动换刀，这是加 工中心标志性结构。 2）三坐标以上的全数字控制 3）多工序功能，一次装夹中，尽可能完成多工序加工 4）配置自动更换的双工作台，实现机床上、下料的自动 化。 辅助工时大大缩短，机床的工艺可能性和加工精度也达到 高精度。
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（2）高速进给系统
2）直线电动机 1993年德国Ex-cell_O公司在汉诺威国际机床博览会展出了世界上 第一台直线电动机驱动工作台的HSC—240型超高速加工中心，主轴 转速24000r/min，最大进给速度60m/min 直线电动机的动子和工作台固连，定子则安装在机床床身上，取消滚 珠丝杠和其他一切中间机械传动环节，实现了加工中心进给系统“零 传动”。 速度高 ，最大进给速度可达80~180m/min 加速度大，2~10g 定位精度高，以光栅尺为位置测量元件，采用闭环反馈控制系统，工 作台定位精度高达0.1~0.01微米。 行程不受限制。美国Cincinnati公司开发的SuperMach大型高速 加工中心，其X轴的行程长达46m,采用直线电动机.
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4.加工中心的高速化
数0~80000r/min 使用直线电动机的快速进给超过100m/min 加减速度可达到3g~6g。 高速度、高精度、高刚度就成为对现代高速加工中心的基 本要求。 例：欧州国家生产的高速加工中心，标准定位精度为8微 米，重复定位精度为4微米。 大批量零件的生产线上，高速加工中心不仅实现了柔性生 产。
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（2）高速进给系统
目前高速进给系统主要有三种方案： 1）滚珠丝杠 “旋转电动机+滚珠丝杠”仍是加工中心和其他数控机床进给系统的 “一统天下”。 缺点：转动惯量大、扭转刚度低，传动误差大、摩擦磨损和发热严重、 弹性变形引起工作台爬行。最大直线速度为30~60m/min，加速 度只有0.2~1g. 解决：采用大导程的滚珠丝杠，可提高进给速度，但发热大大增加， 造成严重的热变形，可以采用空心丝杠通冷却油的方法来减少热变形 误差。
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5.高速加工中心的技术特征
1.提供高旋转速度的主轴部件，高移动速度的进 给系统以及相关的元部件和技术就构成了高速加 工中心的基本技术体系。 高速加工中心的技术特征： 一高速切削的技术指标； 二是实现高速切削的机床结构特征。
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5.1高速加工中心的速度指标
国外文献：对高速切削有两种表述方法：一种叫High Speed Machining (HSM),另一种叫High Velocity Machining(HVM) 高移速加工 一种观点：比传统的切削速度高时，就可以称HSM，当切削速度达 一定值，才可以称HVM 高速加工比较合理说法：切削速度达到一个相对高的量级，不仅材料 切除率大大提高，切削力下降，工件的温升较低，热变形小，刀具的 耐用度高。