一、高速加工的概念與特征
高速加工是一個(gè)相對(duì)的概念，由于不同的加工方式、不同工件材料有不同的高速加工充圍，很難就高速加工的速度給出一個(gè)確切的定義。概括地說(shuō)，高速加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具與磨具，能可靠地實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)化制造設(shè)備，極大地提高材料切除率，并傷證加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。
高速加工優(yōu)越特征：
(1)切削力低
(2)熱變形小
(3)材料切除率高
(4)高精度
(5)減少工序
二、高速加工理論與發(fā)展
高速切削的核心是高的切削速度，由于刀具材料、工件材料和加工工藝的多樣性，對(duì)高速切削不可能用一個(gè)確定的速度指標(biāo)來(lái)定義。
在超高速加工技術(shù)中，超硬材料工具是實(shí)現(xiàn)超高速加工的前提和先決條件，超高速切削磨削技術(shù)是現(xiàn)代超高速加工的工藝方法，而高速數(shù)控機(jī)床和加工中心則是實(shí)現(xiàn)超高速加工的關(guān)鍵設(shè)備。
三、高速加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
高速切削加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了高速切削的理論探索、應(yīng)用探索、初步應(yīng)用、較成熟的應(yīng)用四個(gè)發(fā)展階段。各工業(yè)國(guó)家相繼投入大量的人力和財(cái)力進(jìn)行高速加工及其相關(guān)技術(shù)方面的研究開(kāi)發(fā)，在大功率高速主軸單元、高加減速進(jìn)給系統(tǒng)、超硬耐磨長(zhǎng)壽命刀具材料、切屑處理和冷卻系統(tǒng)、安全裝置以及高性能cng控制系統(tǒng)和測(cè)試技術(shù)等方面均取得了重大的突破，為高速切削加工技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供了基本條件。
目前的高速切削機(jī)床均采用了高速的電主軸部件；進(jìn)給系統(tǒng)多采用大導(dǎo)程多線(xiàn)滾珠絲杠或直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)最大加速度可達(dá)2-10g；cng控制系統(tǒng)則采用32或64位多cpu系統(tǒng)，以滿(mǎn)足高速切削加工對(duì)系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理功能；采用強(qiáng)力高壓的冷卻系統(tǒng)，以解決極熱切屑冷卻問(wèn)題；采用溫控循環(huán)水來(lái)冷卻主軸電動(dòng)機(jī)、主軸軸承和直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，有的甚至冷卻主軸箱、橫梁、床身等大構(gòu)件；采用更完備的安全保障措施來(lái)保證機(jī)床操作者以及在周?chē)F(xiàn)場(chǎng)人員的安全。
在高速加工的工藝參數(shù)選擇方面，國(guó)際上還沒(méi)有面向生產(chǎn)的實(shí)用數(shù)據(jù)庫(kù)可供參考，但在工件材料切削參數(shù)的研究方面取得了進(jìn)展，使一些難加工材料，如鐮基合金。鈦合金和纖維增強(qiáng)塑料等在高速條件下變得易于切削。
對(duì)在高速切削機(jī)理的研究。?包括高速切削過(guò)程中的切屑成形機(jī)現(xiàn)。切削力、切削熱變化規(guī)律，及其對(duì)加工精度、表面質(zhì)量、加工效率的影響。目前對(duì)鋁合金的研究已取得了較為成熟的結(jié)論，并用于鋁合金的高速切削生產(chǎn)實(shí)踐；但對(duì)于黑色金屬及難加工材料的高速切削加工機(jī)理尚處探索階段。
航空工業(yè)是高速加工的主要應(yīng)用行業(yè)，飛機(jī)制造通常需切削加工長(zhǎng)鋁合金零件、薄層腹板件等，直接采用毛坯高速切削加工，可不再采用鉚接工藝，從而降低飛機(jī)重量。飛機(jī)中有多數(shù)零件是從原材料中切除80％-90％的多余材料而制成的，即所謂、“整體制造法”。采用高速加工這些構(gòu)件，可使加工效率提高7—10倍，其尺寸精度和表面質(zhì)量都達(dá)到無(wú)需再光整加工的水平。
在汽車(chē)制造行業(yè)，為了滿(mǎn)足市場(chǎng)個(gè)性化的需求而由大批量生產(chǎn)逐步轉(zhuǎn)向?yàn)槎嗥贩N變批量生產(chǎn)，由柔性生產(chǎn)線(xiàn)代替了組合機(jī)床剛性生產(chǎn)線(xiàn)，高速的加工中心將柔性生產(chǎn)線(xiàn)的效率提高到組合機(jī)床生產(chǎn)線(xiàn)的水平。
模具制造是高速加工技術(shù)的主要收益者。當(dāng)采用高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、低切削深度的加工方法時(shí)，對(duì)淬硬鋼模具型腔加工可獲得較佳的表面質(zhì)量，可省去后續(xù)的電加工和手工研磨等工序。高速加工技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用，無(wú)論是在減少加工準(zhǔn)備時(shí)間，縮短工藝流程，還是縮短切削加工時(shí)間方面都具有極大的優(yōu)勢(shì)。
四、高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)
1．高速主軸
高速主軸單元是高速加工機(jī)床最關(guān)鍵的部件。為適應(yīng)這種切削加工，高速主軸應(yīng)具有先進(jìn)的主軸結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的主軸軸承，良好的潤(rùn)滑和散熱等新技術(shù)。
當(dāng)前，高速主軸在結(jié)構(gòu)上幾乎全都采用交流伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)置式集成化結(jié)構(gòu)—電主軸。主軸結(jié)構(gòu)具有精度高、振動(dòng)小、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。
高速主軸采用的軸承有滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體靜壓軸承和磁浮軸承幾種形式。
2．快速進(jìn)給系統(tǒng)
實(shí)現(xiàn)高速切削加工不僅要求有很高的主軸轉(zhuǎn)速和功率，同時(shí)要求機(jī)床工給速度和運(yùn)動(dòng)加速度。直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)的進(jìn)給速度可達(dá)到160m／min，加速度可達(dá)10g，甚至更高。直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)消除了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙和彈性變形。
3．高性能的cnc控制系統(tǒng)
用于高速加工的cnc控制系統(tǒng)必須具有很高的運(yùn)算速度和運(yùn)算精度，伺服控制，以滿(mǎn)足高速及復(fù)雜型腔的加工要求。
4．先進(jìn)的機(jī)床結(jié)構(gòu)
為了適應(yīng)粗精加工、輕重切削負(fù)荷和快速移動(dòng)的要求，同時(shí)保證高精度結(jié)構(gòu)，采用主動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)刀具和主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行在線(xiàn)識(shí)別與控制，確保人身與設(shè)備的安全。
高速切削通常使用的刀具材料有：
1)硬質(zhì)合金涂層刀具
2)陶瓷刀具
3)聚晶金剛石刀具
4)立方氮花硼刀具
四、高速磨削加工
磨削速度在loom／s以上即被稱(chēng)為高速磨削。
高速磨削的特點(diǎn)是盡可能地提高切削速度。在材料切除率不變的條件下，提高切削速度可以降低單一磨粒的切削厚度，從而減小磨削力，降低工件表面的粗糙度，且在加工剛性較低的工件時(shí)，易于保證加工精度。假如高速磨削時(shí)仍維持原有的切削力，則可提高進(jìn)給速度，降低加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
高速磨削涉及到如下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)。
1．高速主軸
2．高速磨床結(jié)構(gòu)
3．高速磨削砂輪
4．冷卻潤(rùn)滑液