先进制造技术 先进制造技术是多学科的渗透、交叉和融合，是集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型学科。在加工、物流、信息等领域，任何一个领域的先进技术或多个领域综合的先进技术均可称为先进制造技术。如高速加工技术、超精密加工技术和快速原型制造技术是产生在加工领域的先进技术，而先进制造模式则为先进制造技术中的管理方法和工程技术相融合的新成果。 6.1 高速加工技术 6.1.1 高速加工及其特点 根据1992年国际生产工程研究会（CIRP）年会主题报告的定义，高速加工通常指切削速度超过传统切削速度5倍～10倍的切削加工。 高速加工的主要特点： 1）加工效率高。高速切削加工比传统切削加工的切削速度高5倍～10 倍，进给速度随切削速度的提高也可相应提高5倍～10倍，这样，单位时间材料切除率可提高3倍～6 倍，因而零件加工时间通常可缩减到原来的1/3 , 从而提高了加工效率和设备利用率，缩短生产周期。 4）加工精度高、加工质量好。由于高速切削加工的切削力和切削热影响小，使刀具和工件的变形小，工件表面的残余应力小，从而保持了尺寸精度。同时，由于切屑被飞快地切离工件，可以使工件达到较好的表面质量。 5) 加工过程稳定xingkong星空体育。高速旋转刀具切削加工时的激振频率已远远高于切削工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统振动，使加工过程平稳，有利于提高加工精度和表面质量。 6）能加工各种难加工材料。例如，航空和动力部门大量采用的镍基合金和钛合金，这类材料强度大、硬度高、耐冲击，加工中容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重，在普通加工中一般采用很低的切削速度。如采用高速切削，则其切削速度为常规切速的10 倍左右，不仅大幅度提高生产率，而且可有效地减少刀具磨损。 7）降低加工成本。高速切削时单位时间的金属切除率高、能耗低、工件加工时间短，从而有效地提高了能源和设备利用率，降低了生产成本。 6.1.2 高速加工机床 高速加工机床主要由高速回转主轴单元系统、高速进给系统、高速机床支承部件、高速刀具系统、高速数控系统以及高速加工监测系统等几部分组成。 1. 高速回转主轴单元系统 （1）高速电主轴 高速电主轴在结构上大都采用交流伺服电机直接驱动的集成化结构，取消了齿轮变速机构，采用电气无级调速，并配备有强力冷却和润滑装置。高速主轴把电机转子与主轴做成一体，即将无壳电机的空心转子用过盈配合的形式直接套装在机床主轴上，带有冷却套的定子则安装在主轴单元的壳体中，形成内装式电机主轴，简称电主轴。这样，电机的转子就是机床的主轴，机床主轴单元的壳体就是电机座，从而实现了变频电机与机床主轴的一体化。这种电机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”，具有结构紧凑、易于平衡、传动效率高等特点。 （2）高速精密轴承 高速主轴支承用的高速轴承有接触式和非接触式轴承两大类。接触式轴承存在摩擦且摩擦系数大，允许最高转速低。目前主要采用的有精密角接触球轴承。非接触式的流体轴承，其摩擦仅与流体本身的摩擦系数有关。由于流体摩擦系数很小，因而允许转速高。目前主要采用的有空气轴承、液体动静压轴承和磁悬浮轴承。 （3）高速电主轴的冷却 电主轴的主要热源有三个：置于主轴内部的电动机、轴承和切削刀具。 电动机在高速旋转时，电动机转子的工作温度高达140℃～160 ℃ ，定子的温度也在45℃～85 ℃ 。由于电动机的内置使得主轴和电动机成为一个整体，电动机产生的热量会直接传递给主轴，从而引起主轴热变形产生加工误差。另外，电主轴的轴承在高速旋转时会产生大量的热量，这也会引起主轴温度的升高，而且容易烧坏轴承。安装在电主轴端部的切削刀具，在高速切削时也会产生大量的热量。因此，如果不采取有效的冷却措施，高速电主轴将无法正常工作，在电主轴结构设计时必须考虑散热问题。使电主轴在高速旋转时能保持恒定的温度。 2. 高速进给系统 高速机床对进给系统主要有以下要求： 1）进给速度高。高速切削机床的电主轴的转速一般为常规切削的10倍左右，为保证加工质量和刀具使用寿命，必须保证刀具每齿进给量基本不变，因此高速机床的进给速度需要相应的提高。高速进给速度一般为常规进给速度的10倍左右，目前一般高速机床的进给速度为60 m/min，特殊情况可以达到120 m/min 以上。 2）进给加速度高xingkong星空体育。大多数