數(shù)控高速加工技術(shù)的核心技術(shù)有哪些

作者：張勤，顧立志，宋金玲

1 引言

隨著社會的不斷進步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，為適應(yīng)市場的需求，數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了六代。自1952年第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床在美國問世后，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的專用計算機硬件邏輯控制、計算機直接控制、微型計算機控制到開放式數(shù)控。目前研究已經(jīng)超越了開放式數(shù)控的內(nèi)涵，數(shù)控系統(tǒng)正向著高速化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。高速加工（High Speed Machining，HSM）是20世紀(jì)數(shù)控技術(shù)之后的又一次革命性的技術(shù)發(fā)展。

2 高速加工的發(fā)展現(xiàn)狀

近十年來，在經(jīng)濟全球化的推動下，發(fā)達國家的制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的速度空前加快，我國的制造業(yè)得到了高速發(fā)展。隨著外資的大規(guī)模進入，對我國本土制造業(yè)的現(xiàn)代化產(chǎn)生了重要的推動作用。在強勁需求的帶動下，我國汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、造船工業(yè)和通用機械工業(yè)等紛紛加大了引進國外技術(shù)和裝備的規(guī)模和速度。我國傳統(tǒng)的機床工具技術(shù)和裝備，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)“優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低耗和環(huán)?！钡男滦枨罅恕Ｎ覈圃鞓I(yè)高速發(fā)展的強勁態(tài)勢和切削加工技術(shù)的相對落后，切削加工技術(shù)成為了我國機械制造業(yè)高速發(fā)展的瓶頸。因此，必須分析當(dāng)前的現(xiàn)狀，提出相應(yīng)的對策，才能適應(yīng)新的形勢。

高速加工（HSM）是當(dāng)今制造業(yè)中一項快速發(fā)展的新技術(shù)，在工業(yè)發(fā)達國家，高速切削正成為一種新的切削加工理念。它于1931年由德國物理學(xué)家薩羅蒙率先提出，20世紀(jì)60年代以后，美國科技界和工業(yè)界在高速加工的機理研究和應(yīng)用方面做了許多研究。20世紀(jì)80年代高速加工進入實用化階段后，在美、德、日等西方發(fā)達國家得到了普及和應(yīng)用，并迅速開創(chuàng)了高速加工時代。近幾年高速加工也在國內(nèi)制造業(yè)中得到了響應(yīng)，已受到越來越多國內(nèi)企業(yè)的青睞和重視。高速切削加工技術(shù)是高速加工系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，是指刀刃相對于零件表面的切削運動（移動）速度超過普通切削5～10倍，主要體現(xiàn)在刀具快進、工作及快退3個環(huán)節(jié)上。其優(yōu)勢為：在高速加工過程中，能使被加工塑性金屬材料在切除中的剪切滑移速度達到或超過某一域限值，開始趨向最佳切除條件，使得被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面溫度、刀具磨損、加工表面質(zhì)量等明顯優(yōu)于傳統(tǒng)切削速度下的指標(biāo)，而加工效率則大大高于傳統(tǒng)切削速度下的加工效率。它的基本特征是切削速度高（為常規(guī)切削速度的5～10倍），進給速度快（40～180m/min），加減速度大（1～2g）。高速加工（HSC）技術(shù)將成為提高生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量、加工精度和縮短生產(chǎn)周期及降低加工成本的重要手段，為產(chǎn)品占領(lǐng)市場份額奠定堅實的基礎(chǔ)。

高速加工的基本出發(fā)點是高速低負荷狀態(tài)下的切削可較低速高負荷狀態(tài)下切削更快地切除材料。低負荷切削意味著可減小切削力，從而減少切削過程中的振動和變形。使用合適的刀具，在高速狀態(tài)下可切削高硬質(zhì)的難加工材料。同時，高速切削可使大部分的切削熱通過切屑帶走，從而減少零件的熱變形。高速加工與常規(guī)切削相比具有明顯的優(yōu)點：加工時間可減小約60％；進給速度提高5～10倍；材料去除率提高3～5倍；刀具耐用度提高70％；切削力減小約30％；加工面表面粗糙度可達 Ra=“8”～101μm；由于切削過程的切削熱90％被切屑帶走，工件溫升低，熱變形、熱膨脹小。

上述這些優(yōu)點僅在加工策略合適的情況下才能實現(xiàn)。如果加工策略不適當(dāng)，輕則會縮短刀具的壽命，重則可能導(dǎo)致更加可怕的結(jié)果。高速加工并不是簡單地使用現(xiàn)有刀具路徑，通過提高主軸轉(zhuǎn)速和進給率實現(xiàn)。因此，盡管對高速加工的研究已有多年，也在汽車、航天航空、船舶等行業(yè)進行了實際應(yīng)用，但還有許多問題有待于解決，如高速機床的動態(tài)、熱態(tài)特性；刀具材料、幾何角度和耐用度問題；機床與刀具間的接口技術(shù)（刀具的動平衡、扭矩傳輸）；冷卻潤滑液的選擇；CAD/CAM的程序后置處理問題；高速加工時刀具軌跡的優(yōu)化問題；安全性問題。

3 實現(xiàn)數(shù)控高速加工亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)

要實現(xiàn)數(shù)控高速切削加工所需研究的核心內(nèi)容包含高速切削加工理論、高速主軸單元、高速進給系統(tǒng)、高速CNC系統(tǒng)、高性能的刀具系統(tǒng)、機床支撐技術(shù)驅(qū)動系統(tǒng)及輔助單元技術(shù)。

3.1 高速切削機理

高速切削機理是高速切削技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的理論基礎(chǔ)，在高速切削技術(shù)應(yīng)用中起著指導(dǎo)作用，占有十分重要的地位。

目前，高速切削加工機理有3種學(xué)說：

（1）Dr.Salomon 理論。1929年德國的切削物理學(xué)家薩洛蒙（CarlSalomon）博士開始進行超高速模擬實驗，并于1931年發(fā)表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削假設(shè)，并在德國申請了專利。該假設(shè)認為：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的增大而提高。對于不同的工件材料，存在一個速度范圍，當(dāng)切削速度超過了這個速度范圍以后，隨著切削速度的增大切削力會大幅度下降，切削溫度也會降低。按照這一假設(shè)，在具有一定速度的高速區(qū)進行切削加工，會有比較低的切削溫度和比較小的切削力，不僅有可能用現(xiàn)有的刀具進行超高速切削，大幅度地縮短切削時間，成倍地提高機床的生產(chǎn)率，而且還將給切削過程帶來一系列的優(yōu)良特性。該假設(shè)為進入“死谷”召區(qū)后，由于切削溫度太高，任何刀具都無法承受，切削加工不可進行；假設(shè)理論如圖1所示，在常規(guī)切削速度范圍A區(qū)，切削溫度隨切削速度的增加而升高；當(dāng)切削速度超過B區(qū)進入高速C區(qū)，切削溫度隨切削速度的增加而降低，可明顯縮短切削加工時間，提高機床生產(chǎn)率。

圖1 切削過程中刀具的溫度與速度的關(guān)系

（2）后來的學(xué)者根據(jù)高速切削實驗結(jié)果對Salomon理論提出了質(zhì)疑，認為在高速切削鑄鐵、鋼及難加工材料時，即使在很高的切削速度范圍內(nèi)也不存在B區(qū)這樣的死谷，刀具耐用度總是隨著切削速度的增加而降低的。

（3）20 世紀(jì)70年代中期，美國洛克希德導(dǎo)彈和空間公司的科學(xué)家羅伯特．金（Bobet I.King）和麥克唐納（Mcdonald.J）開始著手驗證和發(fā)展沃漢（Vauglan）的研究結(jié)論，提出了一個比較完整和可靠的高速切削機理，從理論上證實了高速切削的可行性和優(yōu)越性。他們的研究主要在切屑成型理論、金屬斷裂、突變滑移、絕熱剪切以及各種材料的切屑成型方面。一系列切削試驗表明，與常規(guī)切削相比，高速加工切削力可降低30%左右，刀具耐用度可提高70% 左右，但目前還沒有成熟的高速切削理論解釋這些試驗結(jié)果。

我國在高速切削基本方法和理論方面研究起步較晚、水平較低。目前，南京航空航天大學(xué)推導(dǎo)出了在高速切削時集中剪切滑移條件下的切削方程式，為進一步發(fā)展高速切削工藝技術(shù)建立了理論基礎(chǔ)；山東大學(xué)主要探討了高速切削時切削參數(shù)的選擇和表面質(zhì)量的控制；哈爾濱工業(yè)大學(xué)和哈爾濱理工大學(xué)等單位研究了高速切削時刀具的磨損情況等。通過對高速切削加工中切削力、切削熱、切屑形成機理、刀具磨損、表面質(zhì)量等技術(shù)的研究，可以為開發(fā)高速機床和高速加工刀具、工藝和測試技術(shù)改革提供理論指導(dǎo)。國內(nèi)學(xué)者主要是進行局部理論的研究，都沒有真真運用到實際生產(chǎn)中，國內(nèi)的高速切削數(shù)控機床大都是進口的，幾乎沒有國產(chǎn)機床的市場。國內(nèi)制造業(yè)想要突破產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展與切削加工技術(shù)落后的瓶頸，只有做到如下幾點：

（1）進一步完善高速切削機理；

（2）進行高速切削實驗，建立完整的高速切削數(shù)據(jù)庫和工藝參數(shù)專家系統(tǒng)；

（3）根據(jù)（2）中的數(shù)據(jù)庫和計算機技術(shù)開發(fā)相應(yīng)的高速切削加工過程的虛擬仿真軟件。

3.2 高速主軸單元

傳統(tǒng)的機床是通過齒輪、皮帶等中間環(huán)節(jié)連接把動力從電機傳遞到主軸，從而控制機床主軸的運動。由于傳統(tǒng)的主軸運動的精度受很多因素的影響，特別是在高速運轉(zhuǎn)的時候無法達到所需的精度，已經(jīng)無法適應(yīng)高速加工的要求。高速加工機床的主軸部件，要求采用耐高溫、高速、能承受大的負荷的軸承，同時主軸動平衡性能好，有良好的熱穩(wěn)定性，能夠傳遞足夠的力矩和功率且能承受高的離心力，主軸的剛性要好、有恒定的力矩并帶有檢測過熱裝置和冷卻裝置。因此具備相應(yīng)的高轉(zhuǎn)速和高精度、高速精密和高效率特性的數(shù)控機床電主軸應(yīng)運而生。高速運轉(zhuǎn)的電主軸的主軸形式是將主軸電機的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，即把高速電機置于精密主軸內(nèi)部，電主軸的電機轉(zhuǎn)子就是主軸，主軸的殼體就是電機的機座，實現(xiàn)了變頻調(diào)速電機和主軸一體，電機直接驅(qū)動主軸，形成電主軸。電主軸取消了中間的傳動環(huán)節(jié)，傳動鏈長度為0，可以實現(xiàn)真真意義上的機床主軸系統(tǒng)的“零傳動”，避免了中間環(huán)節(jié)對精度的影響。

電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其相應(yīng)的部件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電主軸實現(xiàn)高速化，從機械方面考慮的主要是軸承發(fā)熱和振動的問題；從電機設(shè)計方面考慮的主要是定子、轉(zhuǎn)子功率密度和繞組發(fā)熱問題；從驅(qū)動和控制角度考慮的主要是調(diào)速性能問題。

針對上述3個方面的問題，可采取如下措施：

（1）高速精密主軸上大量采用高速、高剛度的軸承，如一般情況采用陶瓷軸承和液體動靜壓軸承，特殊場合采用空氣潤滑軸承和磁懸浮軸承；軸承的潤滑采用定時定量的油氣潤滑而不是油脂潤滑。

（2）主軸電機主要采用矢量控制的交流異步機。

（3）電主軸的內(nèi)置高速電機采用高頻變頻裝置來驅(qū)動，實現(xiàn)每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，變頻器的輸出頻率甚至要達到幾千Hz。

3.3 高速驅(qū)動系統(tǒng)

迄今為止的驅(qū)動系統(tǒng)都是由旋轉(zhuǎn)電動機、齒輪箱或聯(lián)軸器、絲杠和驅(qū)動螺母、絲杠支座軸承等構(gòu)成，而它們都影響甚至限制了機床的性能。例如：電動機本身有最大轉(zhuǎn)速的限制，隨著速度增加，電動機輸出轉(zhuǎn)矩下降；在高的加速度下電動機軸會產(chǎn)生扭曲甚至變形和位置誤差；齒輪箱則會增加系統(tǒng)慣性，產(chǎn)生間隙；若電動機與絲杠直接連接，則會產(chǎn)生扭曲變形、間隙及滯后；絲杠本身受臨界轉(zhuǎn)速、間隙、扭曲、螺距誤差、摩擦等影響，且其振動衰減時間很長。

直線電機則是將傳統(tǒng)圓筒型電機的初級展開拉直，使得初級的封閉磁場變?yōu)殚_放磁場，旋轉(zhuǎn)電機的定子部分變?yōu)橹本€電機的初級，旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子部分變?yōu)橹本€電機的次級。在電機的三相繞組中通人三相對稱正弦電流后，在初級和次級間產(chǎn)生氣隙磁場，氣隙磁場的分布情況與旋轉(zhuǎn)電機相似，沿展開的直線方向呈正弦分布。當(dāng)三相電流隨時間變化時，氣隙磁場按定向相序沿直線移動，這個氣隙磁場成為行波磁場。當(dāng)次級固定不動時，次級就能沿著行波磁場運動的方向做直線運動，即可實現(xiàn)高速機床的直線電機驅(qū)動的進給方式。把直線電機的初級和次級分別安裝在高速機床的工作臺與床身上，由于這種進給傳動方式的傳動鏈縮短為0，因此稱為機床進給系統(tǒng)的“零傳動”。

同“旋轉(zhuǎn)伺服電機+滾珠絲杠”傳動方式相比較，直線電機直接驅(qū)動有以下優(yōu)點：（1）高速度，目前最大進給速度可達100～200m/min；（2）高加速度，可達2～10g（g=9.8m/s）； （3）定位精度高，由于只能采用閉環(huán)控制，其理論定位精度可以為0，但由于存在檢測元件安裝、測量誤差，實際定位精度不可能為0，最高定位精度可達0.1～0.01m；（4）行程不受限制，由于直線電機的次級（定子）可以一段一段地鋪在機床床身上，不論有多遠，對系統(tǒng)的剛度不會產(chǎn)生影響。

直線電機進給系統(tǒng)是一種能將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動的機械能，而不需要任何中間傳動環(huán)節(jié)的驅(qū)動裝置。它的應(yīng)用將傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，因此機床的速度、加速度、剛度、動態(tài)性能可得到完全改觀，通過采用數(shù)字控制技術(shù)，直線電機可以利用大增益，提高控制效果，使得高速移動的伺服滯后量減小，從而獲得高的定位精度，有效地克服了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機進行驅(qū)動時，機械傳動機構(gòu)傳動鏈較長、體積大、效率低、能耗高、精度差等缺點。

3.4 高性能刀具系統(tǒng)

在高速切削中，其失效形式根據(jù)加工的條件及工件材料不同而完全不同。比如有刀尖破碎，前、后刀面同時磨損，刀桿折斷等各種形式，并且不同的刀具與不同的工件材料組合產(chǎn)生的效果也不一樣。如何選擇合理的高速切削刀具，盡可能延長刀具使用壽命，以及最大限度地發(fā)揮刀具的性能，對高速切削應(yīng)用來說是一項十分關(guān)鍵的技術(shù)。為了適應(yīng)高速切削，刀具材料耐磨性能要好，在干式切削高溫條件下切削性能穩(wěn)定。目前高速切削刀具材料主要有涂層硬質(zhì)合金、金屬基陶瓷、氧化鋁基陶瓷、氮化硅基陶瓷、聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼等。

在機床主軸—夾頭—刀具系統(tǒng)中，刀具和夾具的不對稱形狀、系統(tǒng)構(gòu)件的連接間隙和夾緊的不精確、主軸的圓跳動和磨損、主軸刀具拉緊機構(gòu)中拉桿—碟形彈簧的偏移、冷卻潤滑液的影響等都會造成刀具系統(tǒng)的不平衡。在高速加工過程中，刀具的一點點不平衡都會產(chǎn)生較大的離心力，嚴(yán)重影響主軸的正常運行。

針對這種情況，需采取以下措施：（1）制定動平衡標(biāo)準(zhǔn)。目前已有國際標(biāo)準(zhǔn)IS01940規(guī)定了動平衡的技術(shù)指標(biāo)，各廠家可以根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和工廠實際情況指定相應(yīng)的產(chǎn)品的動平衡標(biāo)準(zhǔn)。（2）對刀具系統(tǒng)進行動平衡，對刀具、夾頭和主軸進行動平衡。（3）對夾頭連同刀具整體進行一次動平衡。（4）刀具系統(tǒng)裝夾到主軸上是會因夾緊產(chǎn)生誤差，對于高速加工應(yīng)采用自動平衡系統(tǒng)，實現(xiàn)在線動平衡。美國肯納金屬公司所開發(fā)的TABS（動態(tài)動平衡全自動調(diào)整系統(tǒng)）可安裝在機床上，當(dāng)?shù)毒咴趧討B(tài)高速旋轉(zhuǎn)時，2s內(nèi)可實現(xiàn)對刀具的動態(tài)動平衡全自動調(diào)整，有效地解決了高速加工中刀具系統(tǒng)動平衡快速調(diào)整的問題。

3.5 高速CNC系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)字控制系統(tǒng)）是指實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟硬件模塊有機集成系統(tǒng)。它是數(shù)控技術(shù)的載體。數(shù)字控制系統(tǒng)中的信息是數(shù)字量，是相對于模擬控制而言的。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)從最初的由數(shù)字邏輯電路構(gòu)成的硬線數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到了以計算機為核心的計算機數(shù)控（Computer Numerical Control，CNC）系統(tǒng)。相對于硬線數(shù)控系統(tǒng)而言，CNC系統(tǒng)的控制功能主要由軟件實現(xiàn)，并可處理邏輯電路難以處理的復(fù)雜信息，因而具有較高的柔性和更高的性能。

高速加工對CNC的最基本要求：以足夠快的速度處理NC數(shù)據(jù)、為各進給軸加減速產(chǎn)生無沖擊的理論值。高速加工CNC功能模塊，它與普通CNC相比，擴展有后置處理器，離線預(yù)處理功能和樣條譯碼功能。高速加工CNC的核心技術(shù)是樣條實時插補和無沖擊的加速器。樣條不應(yīng)該線性化，應(yīng)該直接插補，以免降低精度。機床進給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有高動態(tài)性能，為機床進給軸加減速產(chǎn)生無沖擊的理論值——斜坡函數(shù)，即機床進給軸加速度—時間曲線不允許有突跳，只有這樣才能保證高速加工的高精度和足夠高的進給速度。

數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過程，一個優(yōu)秀的高速加工CAM編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計算速度、較強的插補功能、自動刀柄與夾具干涉檢查、進給率優(yōu)化處理功能、待加工軌跡監(jiān)控功能、刀具軌跡優(yōu)化功能和加工殘余分析功能等。高速切削編程首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次，要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn)，這會直接影響到加工質(zhì)量和機床主軸等零件的壽命；最后，要盡量使刀具載荷均勻，這會直接影響到刀具的壽命。

普通 NC程序信息量低，在執(zhí)行NC程序之前要進行預(yù)處理，以離線方式進行。預(yù)處理內(nèi)容：將ASCII轉(zhuǎn)換為二進制格式，語法檢查及與操作者進行交互，分解固定循環(huán)和子程序，參數(shù)計算和公式計算。編程主要是基于IS06983標(biāo)準(zhǔn)，但IS06983不支持五軸銑削和曲線加工的高速切削。目前的數(shù)控軟件都以 IS06983（G，M代碼）為標(biāo)準(zhǔn)，針對高速加工（HSM），只能在原CNC基礎(chǔ)上，對刀具中心軌跡進行編程，程序量大，針對不同的高速加工中心，還需專用的后置處理器。STEP-NC（1S014649）是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（1SO）所開發(fā)，用來為數(shù)控（NC）設(shè)備定義數(shù)據(jù)而擴充的STEP標(biāo)準(zhǔn)。采用了 EXPRESS語言和面向特征的編程原理，將產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP擴展至CNC領(lǐng)域，重新規(guī)定了CAD/CAM和CNC間的接口，形成了新型NC 編程數(shù)據(jù)接口國際標(biāo)準(zhǔn)（1S014649）。STEP-NC可大幅度地減少傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)加工零件的時間，消除了在加工制造過程中所需的后處理器，并且能夠支持將在今后出現(xiàn)的更快、更安全、更加智能的加工設(shè)備。

3.6 高速機床支撐系統(tǒng)

高速加工過程中機床的動態(tài)特性至關(guān)重要，而獲得高動態(tài)性能的基礎(chǔ)是機床的各個部件應(yīng)該具有最佳的阻尼特性，整個系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性。這些特性可以通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和選擇合適的機床材料來獲得，如可以采用高度穩(wěn)定的龍門結(jié)構(gòu)和經(jīng)優(yōu)化的高剛度床身。

大多數(shù)的高動態(tài)性能機床的制造商都用混凝土作為各種非移動結(jié)構(gòu)部件的材料，比如用于機床床身和橫梁。高動態(tài)特性的機床部件移動所產(chǎn)生的沖擊力被混凝土床身完全吸收了。相比之下，當(dāng)制造像主軸箱這樣的移動部件時，鑄鐵材料的耐壓和耐拉強度就更有優(yōu)勢一些。鑄鐵材料可以用于制造具有優(yōu)異強度和穩(wěn)定性的較輕的部件。高速加工過程中同時也要求機床具備良好的加減速功能，即必須要保持合理的加加速和加加速度控制（Jerk control）。進給率在高速加工時可能不斷轉(zhuǎn)變，會產(chǎn)生變化的加減速度即加加速度，同時出現(xiàn)機械的沖擊和振動，因此要控制過大加減速度的變化。

如果加加速過大（突變），可在短時間內(nèi)實現(xiàn)加速，但同時會造成機床的振動，從而使所加工表面出現(xiàn)條紋，降低了表面質(zhì)量。如果加加速過小，可以實現(xiàn)高的表面質(zhì)量，但很難實現(xiàn)快加速功能。因此，為了保證在高速情況下加工出高質(zhì)量表面，合理的機床加加速非常重要。

3.7 輔助單元技術(shù)

高速切削過程會產(chǎn)生大量的高溫?zé)崆行?，必須及時將其從工作臺上清除掉，避免使機床、刀具和工件產(chǎn)生熱變型。高壓大流量的切削液不但可以冷卻機床的加工區(qū)，而且也是一種有效的清理切屑的方法。當(dāng)前，許多機床都配置了高速加工所必需的高壓冷卻液泵。高速切削機理研究表明，基本剪切區(qū)的高溫有助于加速塑性變形和切屑的形成。在高速切削條件下大量使用冷卻液，雖然可顯著提高刀具耐用度，但卻大大降低了工件的塑性流動速度，反而降低總的生產(chǎn)效率。合理地選擇冷卻潤滑方式，是保證加工質(zhì)量的先決條件。對于條件最為惡劣的主軸軸承的潤滑方式有油脂潤滑、油池潤滑、噴霧潤滑、油氣潤滑等。一種新型氣體軸承還采用強制供氣潤滑。

采用于式切削方式，會從根本上改善切削的環(huán)境狀態(tài)，節(jié)省對切削液的直接投資和廢液處理及環(huán)保費用。高速切削加工中為了保護環(huán)境與人身安全、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)率及保證加工質(zhì)量，應(yīng)用干切削技術(shù)是高速切削加工的必然要求。因此，應(yīng)開發(fā)出更加節(jié)省能源的機床，開發(fā)出更加實用的干式切削加工技術(shù)。如采用低溫氣體冷卻，使工件、刀具和機床的溫升降低，同時配備抽吸系統(tǒng)進行防塵和排屑，保證加工區(qū)的清潔。在一些機械加工中，純粹的干切削是難以實現(xiàn)的，可以采用最小量潤滑技術(shù)又稱準(zhǔn)干切削。也可以采用通過對加工表面局部加熱（如激光加熱、導(dǎo)電加熱等）輔助加熱的干切削技術(shù)，以改善材料的可加工性，降低切削力，有助于干切削的實現(xiàn)。

4 結(jié)束語

自20世紀(jì)80年代以來，電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，促進了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。同時，高速加工技術(shù)也從基于傳統(tǒng)金屬（非金屬）切削加工技術(shù)、自動控制技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，逐步發(fā)展成為綜合性系統(tǒng)工程技術(shù)。數(shù)控機床性能在高速度、高精度、高可靠性和復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了很大的進展?，F(xiàn)代制造業(yè)迎來了一場新的技術(shù)革命，數(shù)控高速加工技術(shù)將引領(lǐng)制造業(yè)的高速發(fā)展。

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