高速切削加工是麵向21世問紀的一項高新技術，它以高效（xiào）率、高精度和高表麵質量為（wéi）基本特征，在汽車工業、航（háng）空航天、模具製（zhì）造和儀器儀表（biǎo）等行業中獲得了越來越廣泛的應用（yòng），並（bìng）已取得了重大的技術（shù）經（jīng）濟效（xiào）益，是當代先進製造技術的（de）重（chóng）要組（zǔ）成部分。

　　高速（sù）切削加工的（de）技術（shù）特征

　　高速切削是（shì）實現高效率製造的核心技術，工序的集約化和設備的通用化使之具有很高的生產效率。可以說，高速切削加工是一種（zhǒng）不增加設備數量而大幅度（dù）提高加工效率（lǜ）所必（bì）不可少的技術。其技術特征主要表現在如下幾個方（fāng）麵：

　　1）切削速（sù）度（dù）很高，通常認為其速度超過普通切削的5～10倍：
　　2）機床主（zhǔ）軸轉速很高，一般將主軸（zhóu）轉速在10000～20000r/min以上；
　　3）進給速度很高（gāo），通常達（dá）15～50m/min，最高可達90m/min
　　4）對（duì）於不同的切削材料和（hé）所采用的刀具材料，高速切削的含義也不盡相同；
　　5）切削過程中，刀（dāo）刃的通過頻率（Tooth Passing Freqnency）接近於“機床-刀具-工（gōng）件”係統的主導自然頻率（Dominant Natural Frequency）。
 

　　1992年，德國Darmstadt工業大學的（de）H.Schulz教授在CIRP上提出了高速切（qiē）削加工（High Speed Manu facturing，HSM）的概念及其涵蓋的範圍，如圖1所示。認為對（duì）於•不同的切削對象，圖中所示（shì）的過渡區（Transition）即（jí）為通常所（suǒ）謂的高速切削範圍，這也是金屬切削工藝相關的技術人（rén）員所期待（dài）的或者可望實現（xiàn）的切削速度。

　　與傳統加（jiā）工相比，由於高速切削顯著地提高了切削速度，從而導致工件與前刀麵的摩擦增大並（bìng）導致切（qiē）屑和刀具接觸麵溫度（dù）的提高。在該接觸點，摩擦帶來的高溫能達（dá）到工件材料的熔點，使得（dé）切屑變軟甚至液化，因而大大減（jiǎn）小了（le）對切削刀具的（de）阻力，也就是減小了切削力，使得切削變得輕快，切屑的產生更加流暢。同時由於加工產（chǎn）生的（de）熱量的70%～80%都集中在切屑上，而（ér）切屑的去（qù）除速度很（hěn）快，所以傳（chuán）導到工件上（shàng）的熱量大大減少，提高了加工精度。高速切（qiē）削加工技術的優點主要在於：提高生產效率；提高加工精度和表麵質量；降低切削阻力。

 
　　FTL：用高（gāo）速加工中心組成高效率的柔性生（shēng）產線（FTL），具有小型化、柔性突出以及易於變更加工內容等顯（xiǎn）著特點。圖2為上汽集團某發（fā）動機公司利用該生產線加工發動機機體、氣缸（gāng）蓋、濾清器座等工件的實例。

　　為了發揮以車削加工中心和鏜銑類加工中心為代（dài）表的高速切削加工技術和自動換刀功能的優勢，提高加工效率，對複雜零件的加工應盡可能采用集中工序的原則，即（jí）要求（qiú）在一次裝（zhuāng）夾中實現多（duō）道工序的集中加（jiā）工，淡化（huà）傳統的車、銑、鏜、螺紋加工等不同切削工藝的界限，充分發揮設備和刀具的高速切削功能。同時，對刀具也提出（chū）了多功能的新要求，要求一種刀具能完成零件不同工序的加工，減少換刀次數，節省換（huàn）刀時間，以減少刀具的數量和庫存量，有利於管（guǎn）理和降低製造成本。較常用的有多功能車刀、銑刀、鏜銑刀、鑽銑刀、鑽-銑螺紋-倒角等刀具（jù）。在（zài）批量生產線上使用一些針對性的工藝策略，還需要開發的專用刀具、複合刀（dāo）具或智能刀具，以提高加工效率和（hé）精度，減少投資。在高速切削條件下，有的專用刀（dāo）具可將零件的加工時間降至原來的1/10以下，效果十分顯著。

 
　　圖3所示為筆者專門為汽車發動機機（jī）體的頂部止口和主軸承（chéng）座結合麵的加工而設計（jì）的高速切削工藝。機體材料為灰鑄鐵，刀具為CBN不重磨複合刀具，主軸轉速（sù）12000r/min，切削餘量為0.02mm。圖中兩處關鍵部位一次銑（xǐ）削到位，重要尺寸A靠複合銑刀本（běn）身保證。該工藝還有效（xiào）地避免了由於單獨銑削主軸承座結合麵刀杆較長而引（yǐn）起的顫振，大大提高了切削精度、切削效率和表麵質量。

　　FMS：由於產品壽（shòu）命周期不（bú）斷（duàn）地在縮短，品種數便不斷地增加。在這種（zhǒng）情況下，如何縮短（duǎn）更換品種的時間成為一大關鍵問題；由於產品設計的改變，其加工設備（bèi）如何靈活地與之相適應（即具備柔性（xìng））又是一大課題。於是又出現了以高柔性的通用加工中心構成的FMS。這裏所說的“高柔性的通用加工中心”不同於一般概念下的加工中心，它們是專門為（wéi）批量生產而開發（fā）的，充分滿足了納入批量生產用的FMS時（shí）所具（jù）備的條件，即高生產率、省麵積、易排屑、安裝移位容易及連續運（yùn）轉性能優越等，是一種高速緊湊型加工中心。
 

　　日本三菱重工為適應批量生產之急（jí）需采用這種高（gāo）速加工中心為主機，開發了所謂“梭式FMS”（見圖4）。該（gāi）FMS由8台M-H5A三坐標加工中心和位（wèi）於機（jī）床（chuáng）前方的載有2個托（tuō）板的無人運載車（AGV）構成，運載車用於交換托板，往複於托板裝卸工位和各（gè）機床之間。操作者（zhě）隻（zhī）須在一個位置通過操作（zuò）按鈕進行工件裝（zhuāng）卸就可以了，不必往返於機床之間。運載車依次行至即將完成加工的機（jī）床前麵等待，待（dài）機床加工完之後在機床與運載車之間（jiān）實現托板交（jiāo）換，然後載著加工完（wán）的成品返回（huí）裝卸（xiè）工位。