高速加工和动平衡

  高速加工，由于采用很高的切削速度和进给速度，从而大大缩短加工时间以及获得很高的加工精度和表面质量，并导致节省加工工序，简化生产工艺流程和减少生产设备，因而高速加工具有显著的技术经济效益。 

      自二十世纪80年代中期兴起高速加工以来，在至今的约20年中获得了迅速发展，并相继在航空、航天和汽车工业以及模具制造业等领域里得到了广泛应用。 

      在汽车工业里，90年代初期开始应用高速加工技术，当时采用聚晶金刚石铣刀加工铝合金缸盖的切削速度已达到3000m/min，而到了90年代中期，铣削缸盖的铣削速度个别已高达7000m/min（HüLLER HILLE公司），当采用高强度铝合金刀盘并经较好动平衡（平衡品质等级G2.5）的聚晶金刚石面铣刀,在考虑了CEN/安全标准草案的情况下（即把刀体破裂转速的二分之一视作为铣刀允许的最高转速），铣削铝件时的切削速度甚至可提高到8000m/min(铣刀直径≥200mm,MAPAL公司)。这样的切削速度比90年代初期几乎提高了2.6倍。在模具行业里，在90年代末期，对淬硬钢（HRC50）的铣削速度已高达（370～400）m/min。

图1：动平衡技术中的定义量

      为适应高速加工的需要，目前加工中心和铣床均具有较高的主轴转速。加工中心的主轴转速一般都在15000r/min和24000r/min的范围内。用于模具加工的加工中心或铣削中心，由于加工时常常采用较小直径（2mm～12mm）的铣刀，其最高主轴转速一般为42000r/min，有的高达60000r/min。 

      很显然，高速旋转的刀具系统，存在的残余不平衡量（不对称质量）会产生与转速成平方关系的离心力，这种动态负载会激起刀具和机床的震动，从而导致加工表面质量、刀具寿命和主轴轴承寿命的下降，甚至影响到加工过程的正常进行。为减小或限制这种由残余不平衡量产生的动态负载的影响，应对刀具系统进行必要的动平衡。