2.1.3 高速与超高速切削技术的研究发展现状

20世纪60年代，美国就开始了高速切削的试验研究工作。1977年就在有高频电主轴的铣削加工中心上进行了高速切削试验。当时，主轴转速达到18000r/min，最大进给速度达到了7.6m/min。1979年美国在进行“先进加工研究计划”AMRP（Advanced Machining Research Program）后就确定了铝合金的最佳切削速度为1500～4500m/min。

1984年德国政府拨巨资组织了Darmstadt工业大学的生产工程与机床研究所（PTW）的舒尔茨教授为首的专家组及有18家企业参加的联合研究计划，用了6年时间，全面系统地开展了超高速切削机床、刀具、控制系统等相关工艺技术的研究，对多种工件材料（钢、铸铁、铝合金、铝镁铸造合金、铜合金和纤维增强塑料）的高速切削性能进行了深入的研究和试验，取得了国际公认的高水平的成果，并研制了立式高速铣削中心，其主轴转速达60000r/min，三向进给速度达60m/min，加速度为2.5g，重复定位精度为±1µm。该设备在德国工厂广泛应用，取得了良好的经济效益。

日本于20世纪60年代着手了高速切削机理的研究。近些年来吸收了各国的研究成果，现在已后来居上，跃居世界领先地位。20世纪90年代以来，特别是京都大学的垣野教授联合9家企业，于1996年研制出了日本第一台卧式加工中心，主轴转速达到30000r/min，最大进给速度为80m/min，加速度为2g，重复定位精度为±1µm。同时他们也致力于高速切削工艺，特别是高速切削工艺数据库、刀具磨损与破损机理、CAD/CAM系统开发及质量控制等方面的研究。松浦、牧野、马扎克和新泻铁工等公司的机床制造厂陆续推出一批高速加工中心和数控铣床，主轴转速已达50000～100000r/min，进给速度达50m/min（最大为80m/min）。日本厂商已成为世界上高速机床的主要提供者。

此外，法国、瑞士、英国、前苏联、意大利、瑞典、加拿大和澳大利亚等国也在高速切削方面做了不少工作，相继开发出了各自的高速切削机床。

近年来各国生产的高速加工中心和NC机床见表2-3。

表2-3 近年来各国生产的高速加工中心和NC机床[7]

我国于20世纪90年代初开始有关高速切削机床及工艺的研究工作。研究内容包括水泥床身、高速主轴系统、全陶瓷轴承和磁悬浮轴承、快速进给系统、有色金属及铸铁的高速切削机理与适应刀具等。虽然各项技术取得了显著进展，主轴转速为10000～15000r/min的立式加工中心、主轴转速为18000r/min的卧式加工中心及转速已达40000r/min的高速数字化仿形铣床也已开发成功，但与发达国家尚有较大差距。