高
速切削技術是切削加工技術的主要發(fā)展方向之一，它隨著CNC技術、微電子技術、新材料和新結構等基礎技術的發(fā)展而邁上更高的臺階。由于模具加工的特殊性以
及高速加工技術的自身特點，對模具高速加工的相關技術及工藝系統(tǒng)(加工機床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具等)提出了比傳統(tǒng)模具加工更高的要求。

    1. 高穩(wěn)定性的機床支撐部件

   
高速切削機床的床身等支撐部件應具有很好的動、靜剛度，熱剛度和最佳的阻尼特性。大部分機床都采用高質量、高剛性和高抗張性的灰鑄鐵作為支撐部件材料，有
的機床公司還在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和熱穩(wěn)定性，這不但可保證機床精度穩(wěn)定，也可防止切削時刀具振顫。采用封閉式床身設
計，整體鑄造床身，對稱床身結構并配有密布的加強筋等也是提高機床穩(wěn)定性的重要措施。一些機床公司的研發(fā)部門在設計過程中，還采用模態(tài)分析和有限元結構計
算等，優(yōu)化了結構，使機床支撐部件更加穩(wěn)定可靠。

    2. 機床主軸

   
高速機床的主軸性能是實現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機床主軸的轉速范圍為10000~100000m/min，主軸功率大于15kW。通過主軸壓
縮空氣或冷卻系統(tǒng)控制刀柄和主軸間的軸向間隙不大于0.005mm。還要求主軸具有快速升速、在指定位置快速準停的性能(即具有極高的角加減速度)，因此
高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式、熱壓氮化硅（Si3N4）陶瓷軸承磁懸浮軸承式等結構形式。潤滑多采用油氣潤滑、噴射潤滑等技術。主軸冷
卻一般采用主軸內(nèi)部水冷或氣冷。

    3. 機床驅動系統(tǒng)

    為滿足模具高速加工的需要，高速加工機床的驅動系統(tǒng)應具有下列特性：

    (1) 高的進給速度。研究表明，對于小直徑刀具，提高轉速和每齒進給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進給速度范圍為20~30m/min，如采用大導程滾珠絲杠傳動，進給速度可達60m/min；采用直線電機則可使進給速度達到120m/min。

    (2)高的加速度。對三維復雜曲面廓形的高速加工要求驅動系統(tǒng)具有良好的加速度特性，要求提供高速進給的驅動器(快進速度約40m/min，3D輪廓加工速度為10m/min)，能夠提供0.4m/s2到10m/s2的加速度和減速度。

   
機床制造商大多采用全閉環(huán)位置伺服控制的小導程、大尺寸、高質量的滾珠絲杠或大導程多頭絲杠。隨著電機技術的發(fā)展，先進的直線電動機已經(jīng)問世，并成功應用
于CNC機床。先進的直線電動機驅動使CNC機床不再有質量慣性、超前、滯后和振動等問題，加快了伺服響應速度，提高了伺服控制精度和機床加工精度。

    4. 數(shù)控系統(tǒng)

    先進的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具復雜曲面高速加工質量和效率的關鍵因素，模具高速切削加工對數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為：

    (1) 高速的數(shù)字控制回路(Digital control loop)，包括：32位或64位并行處理器及1.5Gb以上的硬盤；極短的直線電機采樣時間。

    (2)速度和加速度的前饋控制(Feed forward control)；數(shù)字驅動系統(tǒng)的爬行控制(Jerk control)。

    (3) 先進的插補方法( 基于NURBS的樣條插補)，以獲得良好的表面質量、精確的尺寸和高的幾何精度。

   
(4)預處理(Look-ahead)功能。要求具有大容量緩沖寄存器，可預先閱讀和檢查多個程序段(如DMG機床可多達500個程序段，Simens系
統(tǒng)可達1000~2000個程序段)，以便在被加工表面形狀(曲率)發(fā)生變化時可及時采取改變進給速度等措施以避免過切等。

    (5)誤差補償功能，包括因直線電機、主軸等發(fā)熱導致的熱誤差補償、象限誤差補償、測量系統(tǒng)誤差補償?shù)裙δ堋?此外，模具高速切削加工對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也很高。

    (6) 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口， 如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而許多先進的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)(Ethernet)進行數(shù)據(jù)傳輸，速度可達200kb。

    5. 冷卻潤滑

   
高速加工采用帶涂層的硬質合金刀具，在高速、高溫的情況下不用切削液，切削效率更高。這是因為：銑削主軸高速旋轉，切削液若要達到切削區(qū)，首先要克服極大
的離心力；即使它克服了離心力進入切削區(qū)，也可能由于切削區(qū)的高溫而立即蒸發(fā)，冷卻效果很小甚至沒有；同時切削液會使刀具刃部的溫度激烈變化，容易導致裂
紋的產(chǎn)生，所以要采用油/氣冷卻潤滑的干式切削方式。這種方式可以用高壓氣體迅速吹走切削區(qū)產(chǎn)生的切削，從而將大量的切削熱帶走，同時經(jīng)霧化的潤滑油可以
在刀具刃部和工件表面形成一層極薄的微觀保護膜，可有效地延長刀具壽命并提高零件的表面質量。