先进切削加工技术.ppt

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,第二章先进切削加工技术,先进切削加工技术,前言2.1高速切削技术2.2绿色切削技术2.3硬态切削加工技术2.4超精密切削加工技术,前言,本章学习目标本章教学重点导入案例,本章学习目标,了解高速切削加工技术的优越性、关键技术和应用；掌握电主轴和直线驱动进给单元的结构特性了解绿色切削的方法构成；明确干式切削和准干式切削技术的特点、发展及应用；掌握实施干式切削的必要条件和干式切削机床的结构特征掌握硬态切削的概念、明确实施硬态切削的必要条件和切削用量的选择原则；了解硬态切削的特点及应用了解金刚石刀具超精密切削加工的机理；明确超精密切削对刀具的要求及机床的结构特征,本章教学重点,导入案例,切削加工是机械制造的基础方法，据估计，切削加工约占机械加工总量的95%左右。

如加工PilatusPC12飞机的主梁（图1），在以前的设计中是由156个不同零件组成，加工极为复杂，废品率也极高。

而如今采用高速铣削加工，零件的数量减少到3个。

与以前的制造方法相比，不仅减轻了构件重量，还提高加工精度，降低了废品率和成本。

高速加工还特别适用于模具型腔的加工（图2、图3）,案例图片,2.1高速切削技术,2.1.1概述2.1.2高速切削加工的优越性2.1.3高速切削加工的关键技术2.1.4高速切削加工技术的应用,2.1.1概述,提出：

高速切削理论是德国切削物理学家萨洛蒙（CarlSalomon）1931年4月提出的。

萨洛蒙曲线高速切削概念高速切削的速度范围,萨洛蒙曲线,在常规切削速度范围内（见图2-1中A区），切削温度随着切削速度的提高而升高。

但是当切削速度提高到某一数值之后，切削速度再提高，切削温度反而降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。

对每一种工件材料都存在一个速度范围，在这个速度范围内（图2-1中B区），由于切削温度过高，刀具材料无法承受，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。

萨洛蒙曲线,萨洛蒙曲线带来的启示：

若能越过这个“死谷”，在高速区（见图2-1中C区）进行切削加工，则有可能用现有刀具材料进行高速切削，其切削温度与常规切削时基本相同，从而可大幅度提高生产效率。

萨洛蒙曲线图,高速切削概念,高速切削是个相对概念，目前尚无统一定义，一般指采用超硬刀具材料，通过大幅度的提高切削速度和进给速度来提高材料切除率和加工质量的现代切削加工技术。

高速切削的速度范围,一般认为是常规切削速度的510倍。

目前铝合金材料的高速切削速度范围为20007500m/min，铸铁为9005000m/min，钢为9005000m/min，钛合金达1501000m/min，纤维增强塑料为20009000m/min。

2.1.2高速切削加工的优越性,1.切削加工效率高：

高速切削加工的速度是常规切削加工的510倍，进给速度随着切削速度的提高也相应提高510倍，使单位时间内材料的切除率可提高35倍。

2.切削力减小：

由于高速切削时切削速度高，切屑流出速度加快，切削变形减小，从而使切削力比常规切削降低30%以上。

2.1.2高速切削加工的优越性,3.加工精度高：

高速切削时切削力减小，切削热还来不及传给工件，从而减少了切削过程中的变形，提高了加工精度。

4.能获得较好的表面完整性：

在保证生产效率的同时，可采用较小的进给量，从而减小了加工表面的粗糙度值；又由于切削力小且变化幅度小，机床的激振频率远大于工艺系统的固有频率，加工平稳，切削振动小，加工表面质量可提高12级；切削热传入工件的比率大幅度减少，加工表面的受热时间短，切削温度低，加工表面可保持良好的物理力学性能。

2.1.2高速切削加工的优越性,5.节省制造资源:

高速切削时，单位功率的金属切除率显著增大、能耗低、工件的制造时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例，故高速切削技术完全符合可持续发展战略的要求。

6.可切削难加工材料:

高速切削加工时，由于切削力小，切屑变形阻力小，刀具磨损小，因而可加工一些难加工材料。

2.1.3高速切削加工的关键技术,高速切削加工的关键技术包括：

1.高速切削机床技术2.高速切削刀具技术3.高速切削刀具的监测技术,高速切削对机床的要求,机床是实现高速切削的首要条件和关键因素。

高速切削对机床提出的新要求主要有：

1.主轴要有高转速、大功率和大扭矩2.进给速度也要相应提高，以保证刀具每齿进给量基本不变3.进给系统要有很大的加速度,高速切削机床技术,高速切削机床包括：

（1）高速电主轴单元

（2）高速电主轴用轴承（3）电主轴的冷却和轴承的润滑（4）高速直线电动机进给单元,高速电主轴单元,高速电主轴单元是高速加工机床最关键的基础部件。

高速机床的高速主轴在短时间内实现升速和降速并在指定位置准确停车，这就要求主轴具有很高的角加速度。

电主轴的定义,定义：

如果将交流变频电动机直接装在机床主轴上，即采用内装式无壳电动机，其空心转子采用压配方法直接装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中，就形成了内装式电动机主轴，简称“电主轴”。

零传动的概念,概念：

形成“电主轴”，这样，电动机的转子就是机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机机座，从而实现了变频电动机与机床主轴的一体化。

由于它们取消了从主电机到机床主轴之间的一切中间传动环节，把主传动链的长度缩短为零，所以称为“零传动”。

电主轴单元的特点,电主轴单元振动小，由于采用直接传动，减少了高精密齿轮等关键零件，消除了齿轮传动误差，也简化了机床结构，容易实现高速加工中快速换刀时的主轴定位等。

图2-2为滚珠轴承高速电主轴单元的结构。

滚珠轴承高速电主轴单元,高速电主轴用轴承,高速主轴单元设计中轴承的选择与设计也是非常关键的。

目前电主轴采用的轴承主要有：

1.滚珠轴承2.空气静压轴承3.液体动静压轴承4.磁悬浮轴承,滚珠轴承,由于滚珠轴承在高速旋转时滚珠会产生很大的离心力和陀螺力矩，所以高速机床广为采用陶瓷混合轴承，即滚珠用密度小的热压烧结Si3N4陶瓷材料制作，滚道仍然用轴承钢。

这种轴承具有转速高、精度高、刚度高、温升小、寿命长等优点。

价格虽比同规格同精度等级的钢质轴承高22.5倍，但使用寿命长36倍。

空气静压轴承,空气静压轴承用于高精度、高转速、轻载荷的场合。

使用空气静压轴承的主轴单元，转速可达150000r/min以上，但输出的扭矩和功率很小，主要用于工件的光整加工。

液体动静压轴承,液体动静压轴承是采用液体的动力和静力相结合的方法，使主轴在油膜中支撑旋转，径向和轴向跳动小，轴承刚度高、阻尼特性好、寿命长，目前主要用于重载大功率场合，粗精加工均适用。

磁悬浮轴承,磁悬浮轴承是利用磁力将主轴无接触地悬浮起来的新型智能化轴承。

具有高精度、高转速、高刚度、无磨损、不需润滑和密封等优点，还能实现实时诊断和在线监控，是超高速主轴理想的主轴轴承。

但是价格太高。

电主轴的冷却,由于电动机直接安装在主轴上，电动机的发热会直接影响主轴的工作精度。

解决的办法之一就是在电动机定子的外面加一带螺旋槽的铝质冷却套。

机床工作时，冷却油水不断在冷却套的螺旋槽中流动，从而把电动机发出的热量及时带走。

冷却油水的流量可根据电动机发出的热量来计算。

图2-3是广东工业大学研制的GD-3型电主轴的油-水热交换系统图。

GD-3型电主轴的油-水热交换系统图,轴承的润滑,在目前采用的三种润滑方式（油脂润滑、喷油润滑和油-气润滑）中，以油-气润滑效果最好。

油-气润滑是一种新型的较为理想的滚动轴承润滑方式，图2-4为其润滑系统原理图。

它利用分配阀对所需润滑的不同部位，按照其实际需要，定时、定量地供给油-气混合物，能保证滚动轴承的各个不同部位既不缺润滑油，又不会因润滑油过量而造成更大的温升，并可将油雾污染降至最低程度。

油-气润滑系统原理图,高速直线电动机进给单元,高速切削加工不仅要有高的机床主轴转速,对机床进给系统也有很高的要求：

进给速度要相应地提高，以保证刀具的每齿进给量基本不变，否则会严重影响加工质量和刀具使用寿命；加速度要大，最大应达110g。

由于加工时，一般工作台的行程只有几十毫米或几百毫米，在很高的进给速度下，只有瞬间达到高速或高速行程中的瞬间准停，高速直线运动才有意义；进给系统的动态性能要好，能实现快速的伺服控制和误差补偿，达到较高的定位精度和刚度，以进行高效的精密加工。

直线电动机的产生,1993德国Ex-cell-O公司在汉诺威国际机床博览会上展出了世界上第一台带有直线电动机驱动工作台的HSC-240型高速加工中心，该机床主轴最高转速为24000r/min，工作台最大进给速度为60m/min。

几乎与此同时，美国Ingersoll公司在HVM-800型高速加工中心上，主轴最高转速20000r/min，工作台最大进给速度76.2m/min。

直线电动机在加工中心上的应用，轰动了国际机床界和学术界。

直线电动机用于机床进给系统有其优点和缺点。

直线电动机的优点,直线电动机用于机床进给系统的优点是:

速度高。

无旋转运动，不受离心力作用，可容易实现高速直线运动，目前最大进给速度可达90180m/min；加速度大。

起动推力大，可实现灵敏的加速和减速，其最大加速度高达210g；定位精度高。

一般以光栅尺为定位测量元件,并采用闭环控制，工作台的定位精度高达0.10.01；行程不受限制。

由于直线电动机的次级是一段一段地连续铺在机床床身上,次级铺到哪里,初级（工作台）就可运动到哪里。

直线电动机的缺点,直线电动机用于机床进给系统的缺点是:

由于电磁铁热效应对机床结构有较大的热影响，需附设冷却系统存在电磁场干扰，需设置防护装置以阻挡切屑；有较大功率损失；缺少力转换环节，需增加工作台制动锁紧机构；由于电磁吸力作用，造成装配困难。

高速直线电动机进给单元,高速直线电动机进给单元的组成主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、精密测量反馈系统和防护系统等组成，如图2-5广东工业大学研制的GD-3型直线电动机进给单元所示。

GD-3型直线电动机进给单元,高速直线电动机进给单元的组成,高速直线电动机进给单元的组成：

1.直线电动机2.工作台3.导轨4.精密测量反馈系统5.防护系统,直线电动机,直线电动机能满足机床进给系统大推力要求的直线电动机主要是交流直线电动机。

按励磁方式可分为交流感应（异步）直线电动机和交流永磁（同步）直线电动机两种。

图2-6为感应异步直线电动机截面图，采用的是动短初级、定长次级的结构形式。

带三相绕组的初级6通过冷却板3（内有多路冷却油道）用螺钉5反装在工作台4上。

带鼠笼展开型栅条的次级2通过冷却板用螺钉8装在直线电动机的底座7上，然后再固定在机床床身上。

感应异步直线电动机截面图,工作台,工作台安装有直线电动机的工作台是高速直线进给单元的移动部件，其质量大小对进给单元的静动态特性影响很大。

直线电动机所能达到的最大加速度与包括工作台在内的进给单元的质量成反比，如图2-7所示。

直线电动机的加速度与质量的关系曲线,减轻工作台质量的方法,为设法减轻工作台的质量，可从两个方面入手：

选用高强度轻质材料制造工作台，如钛合金TC4和碳纤维增强塑料等；对工作台结构进行优化设计，如对工作台的截面形状和尺寸进行有限元分析和最优化设计。

导轨,导轨由于直线电动机进给单元的运动速度高，工作时导轨将承受很大的动载荷和静载何，并受到多方面的颠覆力矩。

另外，工作台与导轨间的摩擦也会影响进给单元的加速度和发热等。

因此必须选用高精度、高刚度和承载能力大的导轨结构，并选用摩擦系数小的材料。

精密测量反馈系统,精密测量反馈系统由于直线电动机的初级已与机床工作台合二为一，故只能采用闭环控制。

此时工作台的载荷的变化就是一种外界干扰，如调节不好，就很可能产生振荡而使系统失稳，故直线电动机的伺服控制难度大，要求高。

防护系统,防护系统由于直线电动机的磁场是敞开的，故其工作环境必须采取防磁措施，以免吸住带磁性的切屑、刀具与工件；同时还要防止磁性微粒吸入电动机的初级与次级间隙中，以保证电动机的正常工作。

可选用三维折叠式密封罩直线电动机的磁场防护起来。

高速切削刀具技术,刀具技术是实现高速切削的重要保证。

高速切削时的一个主要问题是刀具磨损，另外，由于高速切削时离心力和振动的影响，刀具必须具有良好的平衡状态和安全性能。

设计刀具时，必须根据高速切削的要求，综合考虑刀具的磨损、强度、刚度和精度等方面因素。

高速切削刀具技术,设计刀具时，需考虑的因素：

（1）适用于高速切削的刀具材料

（2）高速切削刀具的结构（3）高速切削刀具的刀柄结构（4）适用于高速切削的新型夹头（5）高速切削刀具系统的动平衡,适用于高速切削的刀具材料,高速切削要求刀具材料具有如下性能：

高硬度、高强度和耐磨性；高韧度、抗冲击能力强；高的热硬性和化学稳定性；抗热冲击能力强等。

适用于高速切削的刀具材料,刀具的材料有1）涂层刀具材料2）陶瓷刀具3）金属陶瓷刀具4）聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具5）聚晶金刚石（PCD）刀具,涂层刀具材料,涂层刀具是通过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）涂层技术，在刀具基体上涂覆金属化合物薄膜，以获得优良的切削性能，达到提高刀具表面的硬度和耐磨性，获得优良的切削性能。

用于高速切削刀具的涂层主要有硬涂层（在刀具表面涂TiC、TiN、TiAlN等）和软涂层（涂MoS2、WS2、TaS2等）两类。

硬涂层刀具硬度高、耐磨性好。

软涂层刀具涂层的主要成分为具有低摩擦系数的固体润滑材料，从而使刀具材料具有很低的摩擦系数。

涂层刀具的涂层可以是单涂层、双涂层、多涂层或由几种涂层材料复合而成的复合涂层。

陶瓷刀具,陶瓷刀具材料主要有氧化铝基和氮化硅基两大类，是通过在氧化铝和氮化硅基体中分别加入碳化物、氮化物、硼化物、氧化物等制成。

陶瓷刀具有很高的硬度（HRA9296）和耐磨性；良好的热稳定性和高温力学性能。

金属陶瓷刀具,金属陶瓷（Cermet）又称为钛基硬质合金，主要包括高耐磨性TiC基硬质合金（TiC+Ni或Mo）、高韧性TiC基硬质合金（TiC+TaC+WC）、强韧性TiN基硬质合金（以TiN为主体）、高强韧性TiCN基硬质合金（TiCN+NbC）等。

与硬质合金刀具相比，优点：

耐热性好、耐磨性好、抗“月牙洼”磨损能力高，缺点：

韧性不足、导热性差、耐热应力变化能力差、抗机械冲击性能较差。

不适合用于断续切削和带黑皮冷硬层工件（如冷硬铸铁）的切削，不宜用于湿式切削。

聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具,聚晶立方氮化硼（PCBN）是立方氮化硼（CBN）颗粒加结合剂在高温高压下烧结而成的非天然材料。

优点：

高硬度，优良的耐磨性和热稳定性；高化学惰性，与铁系材料在2000时才发生反应；良好的导热性，且导热系数随着温度的升高而逐渐增大适用于：

高速切削淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等硬态材料或耐磨性高的材料。

表2-2为不同CBN含量的PCBN刀具的加工用途。

不同CBN含量的PCBN刀具的加工用途,聚晶金刚石（PCD）刀具,聚晶金刚石是由金刚石微粉与少量结合剂在高温超高压下烧结而成。

特点：

硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好，但与黑色金属在加工中会产生化学亲和力作用。

适用场合：

不能用来加工淬硬钢材料，而适合有色金属、硬质合金、陶瓷、非金属材料、复合材料的切削加工，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。

高速切削刀具的结构,高速切削刀具结构有：

1）机夹可转位结构2）刀片的夹紧方式3）刀体材料及结构,机夹可转位结构,随着各种涂层刀片应用的日益扩大，可转位结构已成为车刀、铣刀、镗刀和钻头结构发展的主流，可实现高效化，因此高速切削刀具多采用机夹可转位结构。

刀片的夹紧方式,由于高速切削的速度是常规切削速度的510倍以上，当机床主轴高速回转时，工件、夹具与刀具积累的很大能量就有可能释放出来，造成重大事故。

故要求设计十分可靠的刀片夹紧结构和刀体结构，尤其是高速回转的铣刀和镗刀。

铣刀刀片夹紧方式,设计高速切削用的铣刀，其刀片夹紧方式不允许采用摩擦力夹紧，而必须选用带中心孔的刀片通过螺钉实现夹紧，并要控制螺钉在静止状态下夹紧刀片时的预应力不要过大，以免螺钉产生塑性变形，降低夹紧系统失效转速。

刀体材料及结构,从减小转动惯量的角度考虑，刀体结构设计应减轻质量，选用比重轻、强度高的材料；减小直径、增加高度。

目前有的高速面铣刀刀体采用高强度铝合金制造。

由于刀体上的刀片槽、容屑槽、键槽等会引起应力集中，降低刀体强度，因此刀体结构应尽量避免采用贯通式刀槽，减少尖角，防止应力集中。

同时，还应减少机夹零件的数量；刀体结构应对称于回转轴，使其重心通过铣刀轴线。

高速切削刀具的刀柄结构,高速切削刀具的刀柄与机床主轴相连，高速切削时，为使刀具保持足够的夹持力，以避免离心力造成刀具的损坏，对刀具的装夹装置也提出了相应的要求：

较高的定位夹持精度和刀具重复定位精度（指刀具与刀柄、刀柄与机床主轴的连接精度；每次换刀后刀具系统精度的一致性）；足够的连接刚度；装夹牢固可靠；结构要利于快速换刀；具有较好的互换性。

实心锥柄的缺点,加工中心等NC机床多年来一直采用传统的7:

24实心锥柄工具系统，这种实心锥柄具有以下缺点：

由于只靠锥面结合，刀柄与主轴的连接刚性较低；采用自动换刀方式安装刀具时，重复定位精度较低，难以实现高精度加工；当主轴高速回转时，主轴前端在离心力作用下会发生膨胀，易导致主轴与刀柄锥面脱离，使径向跳动急剧增大，从而降低刀柄接触刚度，如图2-8所示。

因此，传统的长锥刀柄不适宜用于高速切削加工。

高速离心造成7:

24刀柄-主轴系统变形,高速切削刀柄种类,刀柄种类有：

1）德国的HSK刀柄2）KM刀柄3）BIG-PLUS刀柄,德国的HSK刀柄,以1:

10锥度代替传统的7:

24，其工作原理如图2-9（a）所示，是靠锁紧力及主轴内孔的弹性膨胀来补偿端面间隙。

其结构形式有A、B、C、D、E、F六种型式，如图2-9（b）所示，每一种型式又有多种尺寸规格。

A、B型为自动换刀刀柄，C、D型为手动换刀刀柄，E、F型为无键连接，适用于超高速切削用刀柄。

由于HSK刀柄质量轻、重复精度好、连接面短，可以缩短换刀时间，因此适应主轴高速运转，有利于高速自动换刀和机床的小型化。

德国的HSK刀柄,KM刀柄,采用1:

10短锥空心柄，其结构如图2-10所示。

KM刀柄配合长度短，仅为标准7:

24锥柄相近规格长度的1/3，部分解决了端面与锥面同时定位而产生的干涉问题。

另一方面，KM刀柄与主轴锥孔间的配合过盈量较高，可达HSK刀柄结构的25倍，其连接刚度比HSK刀柄还要高，夹紧力的传递方式与HSK不同为钢球传递，而HSK为筒夹。

同时，与其他类型的空心锥柄连接相比，相同法兰外径采用的锥柄直径较小，因而主轴锥孔在高速旋转时扩张小，高速性能好。

KM刀柄与主轴连接结构,BIG-PLUS刀柄,如图2-11所示。

刀柄的锥度仍然是7:

24。

其工作原理是：

将刀柄装入主轴锥孔锁紧前，端面的间隙小。

锁紧后利用主轴内孔的弹性膨胀补偿端面间隙，使刀柄端面与主轴端面贴紧，从而增大其刚度。

这种刀柄同样采用了过定位，因而必须严格控制其形状精度和位置精度，其制造工艺难度比HSK刀柄还要高。

但从适应机床转速进一步高速化的发展要求，1:

10短锥空心柄则更有发展前途。

BIG-PLUS刀柄,适用于高速切削的新型夹头,高速切削夹头种类有：

1）液压夹头2）力膨胀夹头3）热装式夹头4）动平衡夹头,液压夹头,在夹头孔的周围是一个液压腔，刀具装入夹头后，用螺栓推动油腔顶部活塞使夹头孔内壁膨胀，从而夹紧刀具。

这种夹头精度高、刚性大、操作方便。

不足是对刀具的尺寸公差要求较严；过松时可能达不到应有的夹持力。

力膨胀夹头,夹头内孔呈三棱形，在装夹刀具时，先用辅助装置在三棱孔的三个顶点施加预先调整好的力，使刀夹内孔变形成圆，把刀具装入刀夹后再除去变形外力，刀夹孔弹性回复，刀具就被夹持在孔内，如图2-12所示。

这种夹头装夹精度高、操作简单、结构紧凑、造价较低，但需增加一套辅助的加力装置。

力膨胀夹头,热装式夹头,夹紧原理应用了金属材料热胀冷缩的特点，在夹头加热处于膨胀状态时，将刀具柄部插入，夹头冷却收缩后，即可将刀具夹紧。

这种夹头结构较简单；夹持精度高、刚度大、能传递较大的扭矩，可承受更大的离心力，故非常适合夹持加工淬硬模具钢的硬质合金立铣刀。

图2-13所示为德国OTTOBLLZ公司新开发的热装式夹头，采用高能场感应加热线圈，可在10秒内将刀柄内孔加热，刀具装入后，60秒内即可完全冷却，从而实现了刀具的快速更换。

热装式夹头,动平衡夹头,图2-14所示是法国EPB公司生产的带有一对配重的动平衡环夹头，可在一定程度上补偿装夹刀具后产生的不平衡量。

其不平衡量在出厂时就给出了可调整到的数值。

法国EPB公司生产的动平衡夹头,高速切削刀具系统的动平衡,高速切削对刀具系统（刀片、刀柄、刀盘及夹紧机构等）的动平衡性能提出了很高的要求，因为高速切削时刀具系统不平衡产生的离心力，会使主轴轴承承受方向不断变化的径向力作用而加速磨损并引起机床振动，进而导致刀具磨损寿命缩短、停机时间增加、加工表面粗糙度值增大，工件加工精度降低。

引起刀具系统不平衡的因素,引起刀具系统不平衡的因素主要有：

刀具结构的不平衡、刀柄不平衡、刀具及夹头的安装不对称和残余不平衡等。

离心力与主轴转速、刀具不平衡量间的关系,假如刀具在距回转中心e（mm）处存在等效的不平衡质量m（g），刀具的不平衡量U（gmm）可定义为刀具不平衡质量与其偏心距的乘积，即U=me。

设G为反映刀具不平衡量与回转速度间关系的函数，则有式中，回转角速度。

刀具产生的离心力Fe（N）为,离心力与主轴转速、刀具不平衡量间的关系曲线,图2-15为刀具不平衡引起的离心力Fe与主轴转速n0、刀具不平衡量间U的关系曲线,减少刀具系统的不平衡量的方法,由图2-15可知，主轴转速的提高，将使离心力成平方倍数增大。

即离心力是高速切削时的主要载荷。

为确保高速切削的安全性，必须消除或尽可能减少刀具系统的不平衡量。

如：

选择平衡性能更好的刀柄。

对刀具系统除进行静平衡外，还必须根据其转速范围进行动平衡。

高速切削刀具平衡标准,目前，国内外尚无统一的高速切削刀具平衡标准，对采用ISO1940-1标准中的G值作为平衡标准也有不同看法。

国外一些企业以G1（即刀具以10000r/min的转速回转时，回转轴与刀具中心轴线的偏心距为1）作为平衡标准；有的企业对转速6000r/min以上的高速切削刀具以G2.5作为平衡标准。

平衡标准可参见图2-16中的G1或G2.5。

高速切削刀具和刀柄系统平衡要求图,刀具动平衡仪,图2-17为德国HAIMER公司研发的一种刀具动平衡仪。

它能够使装上刀具的刀具系统不平衡量达到0.5gmm以下，即平衡等级达到0.4。

刀具动平衡仪,高速切削刀具的监测技术,高速切削刀具的监测技术主要包括以下几方面：

（1）通过监测切削力来在线控制刀具的磨损；

（2）通过监测机床功率间接获得刀具磨损信息；（3）在线监测刀具的破损，对切削过程中的不正常迹象实行报警和安全保护控制。

2.1.4高速切削加工技术的应用,高速切削技术主要应用于：

1.航空航天工业2.模具制造业3.汽车制造业4.难加工材料的加工,航空航天工业,飞机制造业是最早采用高速切削的行业。

现代飞机上的大型多筋薄壁构件采用整体加工技术代替过去的铆接、焊接等工艺，即直接在实体毛坯上进行“掏空”加工以形成多筋薄壁构件，其金属切除量相当大，这正是高速切削的用武之地。

采用高速切削加工，可使加工效率提高710倍，其尺寸精度和表面质量都达到无需再光整加工的水平。

如美国波音公司制造F15战斗机上的一个11英尺长的结构件（如图2-18示）。

F15战斗机上的零件,模具制造业,模具型腔的加工过去一直采用机械加工电火花加工研磨抛光的加工工艺，加工效率低、成本高。

高速切削为模具制造业提供了新契机，它切削力小，加工表面粗糙度值也很小（Ra0.4），可以铣削淬硬的模具钢。

模具制造业实例,图2-19为在德国产的HermleC800V机床上高速铣削加工的注塑模具，总加工时间为仅90多分钟。

图2-20所示的高精度冲压模具是在瑞士米克朗（Mikron）公司研制的高速加工中心上切削完成的。

实例图片,汽车制造业,汽车制造业是