高速机床并不仅仅意味着高速主轴

 

高速主轴是高速

铣床

的核心部件，它的发展始终决定着高速铣床的发展。要提高主轴转速，

主轴的传动方式和轴承材料是技术中的关键。经过几代的发展，目前高速主轴通常采用整体
电机主轴，电机的转子与主轴的输出轴通过过盈配合来实现传动，从而保证高转速下主轴
良好的动平衡。主轴轴承采用复合陶瓷球轴承，并采用高压油

/气动轴承进行润滑和冷却。电

机线圈产生的热量是造成主轴热膨胀和旋转部件磨损的主要原因，必须设法消除。比如米克
朗公司生产的高速电机主轴通过主轴外部的冷却水套来对电机线圈及轴承外圈进行冷却。主
轴冷却水采用循环冷却方式，并有单独的制冷单元和电子调温装置，使得主轴在连续运转
时能保持温度的恒定。对于不能充分冷却的部位，比如电机主轴法兰盘的位置，还放置了温
度传感器，通过电子热补偿软件来补偿温度变化造成的误差。

 

离心力对高速主轴造成的影响也是不容忽视的，传统的

ISO 系列的锥柄型式已不再适应高

速加工的需要。

ISO 系列的锥柄在径向和轴向均靠锥面定位，但当离心力引起主轴内锥孔胀

大时，锥柄受切削力的影响会向上窜动，从而造成刀尖位置改变，并可能在停机后产生主
轴抱死刀柄的现象。为了消除

ISO 锥柄在高速加工中的种种弊端，一种专为高速加工而设计

的

HSK 刀柄正被各厂家广泛应用。这种短锥柄采用锥面和端面同时定位，有效防止了轴向

的窜动，并提高了抵抗径向切削力的能力。

 

所有这一切并不能百分之百地消除主轴高速运转时热膨胀和离心力所带来的刀尖漂移，而
这种漂移造成的误差可达

20µm，消除这一误差的最直接的办法是采用动态测刀装置，对切

削转速下刀尖的具体长度进行直接测量。所以米克朗公司的

HSM 系列高速铣削加工中心将

机上

激光

对刀装置作为标准配置提供。

 

高速机床中的

“高速”是指切削线速度，反映在机床上也就是主轴转速。然而，仅仅提高主轴

转速，能满足高速加工的需要吗？让我们来看看下面的公式：

 

主轴转速：

n＝Vc/(D*π) 

进给速度：

Vf=fz*z*n； 

将

n 代入上式，得出进给速度 

Vf＝fz*z*Vc/(d*π) 

可以看出，在选定了刀具的情况下，进给速度与主轴转速成正比。因此高速机床不仅要具备
高的主轴转速，也应具备与主轴转速相匹配的高进给速度。

 

我们再来看看进给加速度的关系：

 

高速机床的行程通常在

500～

1,000mm 之 间 ， 若 在 如 此 短 的 距