能够提高机床的利用率（6000h/y）和无人操作的可靠性，工艺模型有助于对切削条件
和刀具寿命之间关系的理解。

    常见国内外高速加工中心的代表如表 1 所示。与传统普通数控机床相比，其机床结构、
加工速度和性能表现更加优秀，如德国的 DMC85 高速加工中心，采用直线电机和电主轴，
其主轴转速达到 30000r/min，进给速度达到 120m/min，加速度超过 1g（重力加速度）。
高速机床要求高性能的主轴单元和冷却系统、高刚性的机床结构、安全装置和监控系统以
及优良的静动力特性等，具有技术含量高、机床制造难度大等特点。目前国内的高速机床，
其性能与国外相比还存在一定的差距。

    3.高速切削加工的刀柄和刀具

    由于高速切削加工时离心力和振动的影响，要求刀具具有很高的几何精度和装夹重复
定位精度，很高的刚度和高速动平衡的安全可靠性。由于高速切削加工时较大的离心力和
振动等特点，传统的 7:24 锥度刀柄系统在进行高速切削时表现出明显的刚性不足、重复定
位精度不高、轴向尺寸不稳定等，主轴的膨胀引起刀具及夹紧机构质心的偏离，影响刀具
的动平衡能力。目前应用较多的是 HSK 高速刀柄和国外现今流行的热胀冷缩紧固式刀柄。
热胀冷缩紧固式刀柄的加热系统，其刚性较好，但是刀具可换性较差，一个刀柄只能安
装一种连接直径的刀具。由于此类加热系统比较昂贵，在初期时采用 HSK 类的刀柄系统
即可。当企业的高速机床数量超过 3 台以上时，采用热胀冷缩紧固式刀柄比较合适。

    刀具是高速切削加工中最活跃重要的因素之一，它直接影响着加工效率、制造成本和
产品的加工精度。刀具在高速加工过程中要承受高温、高压、摩擦、冲击和振动等载荷，因
此其硬度和耐磨性、强度和韧性、耐热性、工艺性能和经济性等基本性能是实现高速加工的
关键因素之一。同时不同的材料的工件高速切削在刀具的选用上要注意其与工件材料的匹
配性，表 2 为常用高速刀具对不同工件材料切削加工的适应性能力。高速切削加工的刀具
技术发展速度很快，应用较多的如金刚石（PCD）、立方氮化硼（CBN）、陶瓷刀具、涂层
硬质合金、（碳）氮化钛硬质合金 TIC（N）等。目前由于高速机床和刀具材料价格比较昂
贵是影响高速加工在国内普及的重要原因之一。其中涂层硬质合金在高速加工中应用最为
广泛，可用于耐热合金、钛合金、高温合金、铸铁、纯钢、铝合金及复合材料的高速切削。

    在加工铸铁和合金钢的切削刀具中，硬质合金是最常用的刀具材料。硬质合金刀具耐
磨性好，但硬度比立方氮化硼和陶瓷低。为提高硬度和表面光洁度，硬质合金刀具采用硬
的涂层材料进行涂层，如氮化钛、氮化钛铝和碳氮化钛等。直径在 10～40mm 范围内，且
有碳氮化钛涂层的硬质合金刀片能够加工洛氏硬度小于 42 的材料；而氮化钛铝涂层的刀
具能够加工洛氏硬度为 42 甚至更高的材料。可根据使用要求，选用不同的刀具材料和涂
层材料。表 3 给出了硬质合金刀具加工铝合金材料的切削参数。

    应用于高速切削的刀具和涂层材料可分为：加工铸铁的立方氮化硼和氮化硅刀具，加
工洛氏硬度达 42 的合金钢的氮化钛和碳氮化钛涂层的合金刀具，加工洛氏硬度为 42 甚
至更高的合金钢的氮化钛铝和铝氮化钛涂层合金刀具等。经过实践验证，在复合材料的铣
削加工过程中由于切屑呈现粉末状，因此要求切削刃比较锋利耐磨，采用金刚石材料的