高速加工:普通铣削的替代和补充方案

传统工艺：
    用模具加工专用的高速钢刀具进行2维铣削加工
工艺存在的问题：
    几何形状一致性差，专用刀具成本高，低转速使加工时间较长，刀具工作寿命短。
解决方案：
    使用f＝0.3mm标准球头铣刀，主轴速度40,000转/分进行3维铣削
传统工艺：
    100％电火花加工，将几何形状分成几个电极部分
用高速切削取代电加工的困难：
    小的圆角和锐边a<180°，标准刀具的切削深度有限
解决方案：
    用高速切削进行粗加工和半精加工，为EDM精加工留有0.25mm的余量
f＝0.8mm球头铣刀，主轴速度27,000转/分
    与传统切削过程相比，高速切削的切削力明显要小一些。
新的切屑形成过程带来的优点
    通过高速切削产生的切屑形成过程的特殊性质带来了诸多好处，也使高速切削工艺的使用更加吸引人。
从用户的角度，一方面降低的切削力导致：
较高的零件精度
更好的表面质量
另一方面，通过采用特殊的刃具形状，将加工应用领域拓展到：
较硬材料的加工
微小结构加工
需要利用细长刀具的加工
需要较大刀具外伸长度的加工
高速切削中切削速度较大，给用户带来的直接好处包括：
旋转刀具更大的稳定性
提高了进给速度，从而增加了金属去除率
另外，由于工件热量降低，可产生 ：
更高的零件精度
高速切削机床
    为了正确对待高速切削工艺的要求，机床必须满足动力学、主轴速度以及刚度和吸振性的严格要求。如果在刀具直径确定的情况下提高切削线速度，则无疑需要较高的主轴速度。在加工微小和细致的几何形状时，会要求更高的速度，因为需采用直径更小的刀具。所以至少要采用速度超过40,000转/分和扭矩超过6牛·米的主轴。
    目前，可在工业上使用的速度达60,000转/分的主轴已是最新技术趋势。
    为使每个切削刃获得适当的进给率，高的进给速度和加速度也是必要的，通常需要全新的机床概念。由混凝土聚合物制成的床身框架和由球墨铸铁制成的滑枕等移动部件是最新的技术趋势。固定部件极为坚固并经过大量的精加工，以保证尽可能大的刚度和吸振性。对于所有移动部件，则需要保证刚度最大的同时使重量尽可能最轻。只有这样的重量分配才可实现高的动态特性，从而满足高速切削工艺的要求。
    经过适当预紧的大螺距滚珠丝杠在两侧由轴承支撑，加上大功率电机形成了高切削速度和高加速度的基础。然而必须认识到系统的整体能力是由可承受的最大冲击力所确定的因加速度而产生。尤其在频繁改变进给方向的情况下。如加工小的几何形状时，决定最大加工速度的是允许的最大冲击力，而不仅仅取决于驱动系统的能力。
    高分辨率的光学直线测量系统以及精密线性导轨完善了现代高速切削机床所需的装备。
    控制技术也必须是最新的，并且要有尽可能快的处理速度以及强大的程序处理和前瞻能力。对加工位置的良好调整、机床机械和电子部件回路之间的反馈速度也很重要。但是，只有各个方面协调配合的系统才能最佳地满足某一加工要求：如表面质量、加工速度和精度等。最新一代的控制系统向用户提供了以简单方式执行特定的加工目标优先的可能性，可根据当前的加工要求设置工艺过程。该功能可设定速度、表面质量或精度优先来进行加工。
主轴/刀柄接口
    快换锥柄SK系列已经被空心短锥柄HSK系列所取代。而HSK-E和HSK-F系列因其完全对称的结构形状而尤其适合高速切削。开发这种新型刀柄要考虑的重要因素有：
通过主轴端面进行轴向定位
主轴和空心锥柄的胀塞配合
刀柄/刀具接口 
根据不同主轴速度、加工步骤(粗加工、半精加工、精加工)和刀具类型尺寸的测试，证明以下系统适用于高速切削 ：
弹簧夹套刀柄
液压刀柄
冷缩型刀柄
强力夹紧刀柄
    对于精加工，最好使用冷缩型刀柄，保证铣刀最高的径向精度和最大工作寿命。整套系统必须旋转对称，并具有极好的动平衡。必须满足主轴或机床制造商规定的按照ISO1940主轴标称速度平衡质量等级的要求。