更加稳定可靠。
　2. 

 

机床主轴

 

　　 高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的重要条件。高速切削机床主轴的转速范
围为 10000~100000m/min，主轴功率大于 15kW。通过主轴压缩空气或冷却系统控制刀柄
和主轴间的轴向间隙不大于 0.005mm。还要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的
性能(即具有极高的角加减速度)，因此高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静压轴承式、
热压氮化硅（Si3N4）陶瓷轴承磁悬浮轴承式等结构形式。润滑多采用油气润滑、喷射润滑

 

等技术。主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷。
　3. 

 

机床驱动系统

 

　　为满足模具高速加工的需要，高速加工机床的驱动系统应具有下列特性：

 

　　 (1) 高的进给速度。研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于降低
刀具磨损。目前常用的进给速度范围为 20~30m/min，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给
速度可达 60m/min；采用直线电机则可使进给速度达到 120m/min  

。

 

　　 (2)高的加速度。对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速度特
性，要求提供高速进给的驱动器(快进速度约 40m/min，3D 轮廓加工速度为 10m/min)，能
够提供 0.4m/s2 到 10m/s2

 

的加速度和减速度。

 

　　 机床制造商大多采用全闭环位置伺服控制的小导程、大尺寸、高质量的滚珠丝杠或大
导程多头丝杠。随着电机技术的发展，先进的直线电动机已经问世，并成功应用于 CNC
机床。先进的直线电动机驱动使 CNC 机床不再有质量惯性、超前、滞后和振动等问题，加

 

快了伺服响应速度，提高了伺服控制精度和机床加工精度。
　4. 

 

数控系统

　　先进的数控系统是保证模具复杂曲面高速加工质量和效率的关键因素，模具高速切

 

削加工对数控系统的基本要求为：
     

　 (1) 高速的数字控制回路(Digital control loop)，包括：32 位或 64 位并行处理器及

1.5Gb

 

以上的硬盘；极短的直线电机采样时间

     

　 (2)速度和加速度的前馈控制(Feed forward control)；数字驱动系统的爬行控制(Jerk 

control)

 

。

     

　 (3) 先进的插补方法( 基于 NURBS 的样条插补)，以获得良好的表面质量、精确的尺

 

寸和高的几何精度。
    　(4)预处理(Look-ahead)功能。要求具有大容量缓冲寄存器，可预先阅读和检查多个程
序段(如 DMG 机床可多达 500 个程序段，Simens 系统可达 1000~2000 个程序段)，以便在
被加工表面形状(曲率)

 

发生变化时可及时采取改变进给速度等措施以避免过切等。

    　(5)误差补偿功能，包括因直线电机、主轴等发热导致的热误差补偿、象限误差补偿、

 

 

测量系统误差补偿等功能。 此外，模具高速切削加工对数据传输速度的要求也很高。
     

　 (6) 

 

传统的数据接口， 如 RS232 串行口的传输速度为 19.2kb，而许多先进的加工中

心均已采用以太局域网(Ethernet)进行数据传输，速度可达 200kb  

。

　5. 

 

冷却润滑

　　高速加工采用带涂层的硬质合金刀具，在高速、高温的情况下不用切削液，切削效率
更高。这是因为：铣削主轴高速旋转，切削液若要达到切削区，首先要克服极大的离心力；
即使它克服了离心力进入切削区，也可能由于切削区的高温而立即蒸发，冷却效果很小
甚至没有；同时切削液会使刀具刃部的温度激烈变化，容易导致裂纹的产生，所以要采
用油/气冷却润滑的干式切削方式。这种方式可以用高压气体迅速吹走切削区产生的切削，
从而将大量的切削热带走，同时经雾化的润滑油可以在刀具刃部和工件表面形成一层极

 

薄的微观保护膜，可有效地延长刀具寿命并提高零件的表面质量。