高速机床的关键技术

高速机床的工作性能主要取决于它的高速主轴单元、高速进给驱动系统

技术、高速刀具系统、高速控制系统以及高速加工测试技术等。

C1)高速主轴单元

由于高速加工时，机床主轴转速达到每分钟几万转甚至十几万转和几十干瓦的输出功

率，并且其结构尺寸限制很严。因此高速电主轴成为高速主轴的理想结构，电主铀传动取消

了从主电机到主轴之间一切中间的机械传动环节，具有结构紧凑、重量轻t惯性小、响应速

度快、可避免振动与噪声等特点。高速主轴单元制造技术所涉及的关键技术有：高速主轴材

料、结构、轴承的研究‘高速主轴系统动态特性及热态特性研究；柔性主轴及其轴承的弹性

支承技术的研究，高速主轴系统的润滑与冷却技术研究等。

(2)高速加工进给系统制造技术

高速加工进给系统是同速加工机床的重要组成部分，不仅要求进给系统能达到很高的速

度，而且由于在瞬时达到高速、瞬时难停等，还要求具有大的加减速度以及高的定位精度。

高速进给单元技术包括进给伺服驱动技术、滚动元件技术、监测单元技术以及防尘、

降噪声、冷却润滑等。所涉及的关键技术有高速位置环芯片的研制、高速精密交流伺服系统

及电机的研究、直线伺服电机的设计与应用的研究、加减速控制技术的研究、高速进给系统

的优化设计技术、高速精密滚珠丝杠及大导程滚珠丝杠的研制、高精度导轨、新型导轨

摩擦的研究等。

[3)高速机床支承制造技术

高速加工中心要适应粗精加工、轻重切削和快速移动．同时要保证较高精度，因而对机床的本体结构在强度、刚度、抗振性、热稳定性等方面提出了严格的要求。

高速加工中心支承制造技术是指高速加工机床的支承构件如床身、立柱、箱体、工作

台、底座、拖板、刀架等制造技术，它所涉及的关键技术主要有新型材料及结构的支承构件

设计制造技术、快速刀具自动交换和快速工件装夹自动交换技术，主轴和刀架总成后的动平

衡技术。它们对评定高速加工技术的高速高效、高精度、高自动化、高安全性等具有重大的

影响和作用，其有关内容在第6章中进行了介绍。

(4)高速刀具系统

高速切削加工时，对不同的工件材料选用与其合理匹配的刀具材料、刀具参数和刀体结

构，才能获得最佳的切削效果。高速加工刀具所涉及的关键技术有高速加工用刀具材料及制

备技术、高速加工用刀具结构及刀具几何参数的研究。在影响金届切削发展的各种因素中，

刀具材料及刀具制造技术起着决定性的作用，并推动高速加工实用化。

15)高速控制系统

高速切削cNc控制系统必须具有很高的运算速度和精度，以及快速响应的伺服控制，

以满足高速度及高精度的加丁要求。高速控制系统所涉及的关键技术包括高速主轴矢量控制

系统、实时控制伺服系统、精简指令集系统、刀具和工件的故障检测及安全控制、整体加工

中的可靠性问题等。

[6)高速加工测试技术

高速加工测试技术主要指在高速加工过程中通过传感、分析、信号处理，对高速机床及

系统的状态进行实时在线的监测和控制。测试技术的成功应用可大大延长刀具寿命，保证产

品质量、提高效率、保证设备及人员安全。高速监测技术所涉及的关键技术主要有基于监控

参数的在线监测技术、多传感信息融合检测技术、机床功能部件的检测技术，高速加工中工

件状态的测试技术和自适应控制及智能控制技术等。