新型陶瓷立铣刀：生产效率是硬质合金的10倍

这张照片显示了XSYTIN-360轧机加工Inconel 718的过程。（由Greenleaf提供）

很难回忆起以较低的切削深度以低速进行加工的日子。如今，各种机器车间，不仅仅是在多轴自动加工中心上使用高科技合金的机器车间，都将激光技术集中在速度上。

这不仅是为了速度，而是为了速度。目标是生产更多优质的零件，更有利可图，更安全。高速加工（HSM）是通过降低切削力，提高金属去除率，改善散热并提供更好的表面光洁度来实现此目标的一种手段。

制造工程公司采访了许多行业专家，以获取他们对HSM的观点，特别关注工具持有。在我们的讨论中，有一件事情变得很清楚：高速发展将继续，而刀柄将发挥至关重要的作用。

许多技术必须融合在一起才能从HSM中获得最大收益。印度印第安人州怀特斯敦市Rego-Fix Tool Corp.技术现场支持工程师Chris Herdman说：“当您进行HSM作业时，您的想法会迅速改变。您必须意识到加工中心，编程，高速主轴，高级切削刀具，平衡器和高性能刀柄，以便充分利用HSM。”

金属加工行业在1990年代首次采用了HSM。术语“高速”对于不同的商店而言意味着不同的事物。

“高速加工是一种高转速，高进给率的策略，但切深较小，”伊利诺伊州Villa Park的Haimer USA LLC总裁Brendt Holden说：“即使以较低的切削深度，以较高的速度和进给速度，材料去除率实际上也会提高，这是最终目标，因为它可以使车间更快地制造零件。”

Rego-Fix powRgrip刀架可确保牢固夹持，特别是对于复杂零件生产中以高主轴转速运行的小直径刀具而言。（由Rego-Fix提供）

尽管没有特定的rpm分界线，但我们的专家一致认为15,000-30,000 rpm范围内的主轴速度绝对是高速。实际上，Rego-Fix的Herdman提到了在特殊医疗和电子应用中以120,000 rpm的转速运行的刀柄。

赫德曼说：“我们现在所看到的高速是刚性较低的四轴和五轴机床，它们以12,000 rpm或更高的速度运转。这些应用程序具有低径向切割、高齿数、高进给率的特点，并且大多数都在使用某种类型的动态铣削软件。”

宾夕法尼亚州萨格敦市Greenleaf公司的应用工程师/项目开发人员Matt Goss说：“高速是两个因素的结合：高主轴速度和高进给速度。这转化为高进给速度（ipm），不仅有助于最大程度地去除材料，还可以缩短循环时间。”

伊利诺斯州Prospect Heights的Platinum Tooling Technologies Inc.总裁Preben Hansen说，随着主轴转速增加到20,000 rpm以上，车间开始采用不同的方法。他说：“在每次旋转刀具时，您可能不需要太多的材料，但是进给速度通常会更高。”

随着速度的提高，平衡和精度方面可能会出现严重问题的可能性也在增加。马萨诸塞州西博伊尔斯顿市Emuge公司铣削产品经理Dan Doiron认为，主轴中完美平衡的刀架至关重要。即使微小的波动也会降低可重复性，缩短刀具寿命，并可能损坏工件。由于在每个部件上花费了时间和金钱，所以由于使用错误的刀架而导致的刀具滑移或拔出是不可能的选择。

常规卡盘（例如ER夹头夹具和Weldon平头）很容易超出其限制，通常不能指望它们在HSM环境中可靠地工作。

Doiron说：“在高速应用中，ER夹头的夹紧力弱，跳动和侧锁卡盘的跳动和阻尼弱。”

在任何速度下，主轴都会受到离心力的作用。在高速下，离心力足以使主轴孔略微增大。

Haimer的Holden说：“这种扩展可以将锥度较高的工具（CAT，BT，SK等）吸引到主轴中，从而导致Z轴尺寸发生变化。相反，空心柄锥度（HSK）工具随主轴以高rpm的速度增长，从而保持面接触并消除Z轴运动。”

据该公司称，借助Haimer Power Shrink卡盘，收缩技术的应用领域扩展到了粗加工，但跳动精度仍小于0.00012英寸（0.003毫米），并且由于优化的外部几何形状而具有抗振性。（由Haimer提供）

Rego-Fix的Herdman指出，随着工具旋转得更快，任何振动都会迅速放大。

他说：“大多数HSM应用都必须远离陡峭的锥度。因此，HSK和Capto型刀夹将是最佳选择。”

当您进入到以极高的速度运行的更新且更奇特的陶瓷刀具时，热量就成为一个问题。切口处产生的热量可以传递到刀架中，这可能会损害保持完整性。

Greenleaf的高斯说：“这可能在加工过程中导致振动，并最终拉出刀具。”

Holden认为，与HSM相关的另一个挑战是保持主轴寿命。

他说：“主轴不是很重，问题就变成了主轴轴承不平衡的影响。这导致了无需移动部件或添加附件的预平衡刀架的开发。”