它就在你的掌握之中——它会让你触手可及

高速加工的推动力来自三个关键领域:模具、航空航天和汽车。每个行业都受到不同利益和目标的推动;每个国家都强调不同的技术来解决不同的问题;在工件材料和批量尺寸方面，每一种都面临着不同的挑战。这使得定义高速加工变得困难。

给出的速度、进给量和其他加工参数的数字有助于描述过程，但它们只能说明部分问题。在一个行业被认为是高速加工的东西在另一个行业是不一样的。数字也在不断变化。他们似乎一直在越走越高。

即使是“高速加工”这个术语也不是被普遍接受的，尽管它是使用最广泛的表达。许多人更喜欢“高速加工”这个术语。这个术语将今天所发生的突破与昨天所做的努力区分开来，即达到机器性能的下一个增量(我们在过去20年里一直在谈论这种高速加工)。

术语高速加工也意味着这一过程涉及的不仅仅是高主轴转速。对一些观察者来说，高进给速率、高快速横移速率、高加减速速率和快速换刀时间是高速加工公式的一部分。无论您选择谈论哪个参数，限定符“high”完全是相对的。在一些讨论中，100ipm的饲料引起了争议。在其他国家，任何低于1000 ipm的都是乏味的。

定义高速加工的更好方法是说它涵盖了超过超出其所需的点的金属去除过程，而是可以达到无法实现的结果。很容易识别这些普通出发点而不使用硬度作为决定因素。例如，在模具和模具世界中，高速加工允许在机器上的时间与抛光台上的时间之间进行折衷 - 在机器上大幅移动，这意味着在替补席上的时间更少。在右侧见图1。这种转变开始发生的点标志着高速加工的边界之一。（这种转变经常产生双重奖励高速加工，通常会减少总加工时间以及减少或消除台面时间。）

其他行业也存在类似的门槛。什么时候它变得更有吸引力的轧机起落架支柱从固体而不是从铸造?什么时候才能用精细的材料加工极薄的壁呢?什么时候在铝化油器上使用CNC加工中心而不是专用的传输线变得更有吸引力?这些问题比选择数字能给出更好的答案。

一切都改变了

我们之前指出的是，高速加工代表若干技术的收敛性。一方面，其中一些技术会聚在机床本身中。诸如主轴，轴驱动电机，反馈传感器，控制单元等的创新或先进的部件，以及协同效果。切割力下降，表面饰面感觉像玻璃，循环时间垂直。

另一方面，其中一些技术必须在机床周围收敛。高速加工几乎总是涉及对商店基础设施的一些修改。例如，用于高速加工模具的NC程序可包括大量数据 - 十兆字节并不罕见。可能需要以太网网络有效地下载此大小的程序。

同样，高速加工可以调用植物的“工作文化”调整。在模具车间，例如，石墨电极的高速加工（左侧，左侧）对EDMING的重大影响，在更少的“烧伤”和/或更短的“烧伤时间”方面使其更有效。但是，部门之间的工作计划，工作调度和协调必须更加仔细地处理，以利用这些福利。

安全是另一个问题，可以使商店做出不同的事情，以做高速加工。高速加工中涉及的潜在能量自然更高，因此几乎需要遵循额外的预防措施。对于高速加工系统的每个元素，勤勉和提示维护程序必须遵守。

当对商店基础设施进行修改并进行了对工作文化的调整时，应该有一个协同效果，并不像由先进的机床组件的相互作用导致的协同作用。业务增长;利润上升;士气飙升。但维持这种协同作用是一个管理挑战，如果没有超越高速加工的技术挑战，竞争对手。在劳动力建立新的学科和新职责，要求卓越的领导力和高于普通的人才技能。这些能力永远不会用于购买货架上的物品。

通过采用高速加工的公司的经验表明，共同的路径已经从瓶颈到瓶颈，或从障碍物的屏障。在一个地区打开瓶颈在其他地方在额外的其他地方创造另一个区域。那个新的瓶颈然后成为关注的焦点。例如，随着一家店铺经理所说，高速加工“吃了很多编程”。重组编程部门是下一步。

同样，打破一个过程变量(如主轴转速)的技术障碍，通常会导致必须克服的其他过程变量(如刀具和刀柄组合的平衡)的新障碍。例如，一些从未考虑过平衡工具和刀柄的商店现在正在投资于工具平衡器，一旦他们遇到超过15000转的主轴转速。

这就是为什么高速加工终于要到自己。加工已通过的制约相吻合墙壁盒装但现在我们能够在一次击倒所有的角落。

铝的飞机

在航空航天工业的高速加工中，可以看到创造这种突破的融合技术最引人注目的例子之一。

在非常高的表面镜头下加工的点在切割力和功耗下显着降低，同时导致热量主要转移到芯片中而不是进入刀具。据一位经验丰富的从业者称，在铝中，当表面镜头达到5,000或更高时，会出现这种效果。这是在加工薄壁铝飞机组件时的大量优势，这行业中最重要的高速加工应用之一。

这些部件必须轻而硬。典型的部件具有大量的口袋;口袋之间的墙可以作为加强筋。这些零件通常是很长相对于宽度和通常从坚实的铝合金板加工。高速加工有两个主要价值。最明显的一个是高金属去除率:在尽可能短的时间内“独占”大量材料是提高生产率的关键因素。然而，能够加工比传统技术更薄的薄壁是一个真正的突破，因为它允许零件以更低的重量与刚度比设计。图3所示的测试件(在右边)是这个应用程序中经常遇到的薄壁的一个很好的例子。更重要的是，它使用单块原料加工的整体部件取代由钣金组装的部件在经济上可行。单片部件往往更强，更轻，更便宜。 Finished component parts do not need to be inventoried. Only the corresponding machining program needs to be archived for reproducing a replacement part on command.

“秘密”正在以超过那些通常诱导振动的参数的参数加工这些墙壁。在充分高的表面速度下，切割力显着下降。具体地，侧力减小到它们对侧壁材料的偏转具有可忽略的影响。

高速加工的铝是重要的外部航空业也是如此。汽车行业是预测中使用的铝主要动力传动系部件的急剧增加，例如。同样地，在模具和模具行业正在为原型模具更多地使用铝。对于铝的加工这些机会将获得许多新用户开始在高速技术。

灵活的模块

高速加工代表了加工策略的重大转变，为汽车工业生产大批量零件提供了机遇，这一发展值得特别关注。虽然铝在汽车零部件中的使用增加是一个关键的根本原因，但铸铁应用也开始越来越频繁地出现。

尽快尽快制造很多零件，以降低成本在汽车世界中是一个长期的目标。它一直采用两种方法，通常同时：最大限度地减少非切割时间（刀具改变，在切割之间移动）并最大限度地提高金属去除操作。

在生产线中用作柔性模块的高速加工中心是此策略最常见的实现。它们是传统转移线的硬自动化的替代方案。实际上，高速加工，改变了有利于灵活模块的经济配方的元件，因为它允许这些机器接近，甚至超越传输线上可达到的循环时间。此时，模块的灵活性成为决定因素。这些加工中心可以重新处理，重新编程，并重新排列，以满足新的生产作业。

这些灵活的模块在两个方面都非常快。主轴速度和进给速度匹配高速机器雕刻模具腔或嗡嗡作响通过翼梁。英格索兰的HVM 600是这类加工中心的典型例子，它有一个20,000 rpm的主轴和一个50马力的驱动电机，轴加速度为1.5 G，最高进给/快速移动速率为3,000 ipm。

这些灵活模块必须快速的另一个前沿是非切割功能。许多汽车部件需要在工件的五个或六个侧面上进行钻孔，镗孔，铰孔和攻丝操作。因此，刀具更换时间，托盘改变或索引，快速遍历率是至关重要的。来自Chiron America（夏洛特，北卡罗来纳州）的VMC，例如，将工具更换为0.55秒，在2.0秒内索引托盘，并具有2400 IPM的最高横向速率。但是，正如您所看到的，机床构建器面临逐渐减少此前的回报。留下了珍贵的小小的松弛，从这些动议中脱颖而出。然而，金属去除率的进一步增加，仍然提供值得追求的收益。

模具和模具

在模具和模具工作中，高速加工的本质是在工具钢中以非常高的进给速度以非常小的步进速度制造大量的道次。这一策略适用于粗加工和精加工。在粗加工作业中，使用正耙切削齿进行更小的切削深度，即使刀具直径更小，也能达到更高的整体金属去除率，而典型的粗加工作业需要更少、更慢、更重的切削。刀具寿命也提高了。在许多情况下，高速粗加工使工件足够接近允许精加工的坯料，从而可以省去半精加工工序。

消除工序也是高速精加工的目标，但在这种情况下，加工后的工序是要消除或减少的。更小的切割更紧密地结合在一起，就会产生天生更光滑的表面。通常，步进可能只有0.001英寸，留下的尖头只有0.00005高。在许多工件上，表面质量可能很好，很少或不需要钳工。如图4所示。

高速使得加工和平台有吸引力的权衡。通过在整理操作期间大大增加进料速率，可以大大减少通过通过通过的步骤，而不会增加过多加工时间。在板凳上消除或减少随后的抛光或研磨保留了诸如机械表面。

那么模具或模具店的工具钢的高速加工需要什么？Makino（Mason，俄亥俄州）的应用工程师Ron Field，这是突出的高速模具和模具加工的机床制造商之一，喜欢在他的答案中强调过程的实用性。为了赢得高速加工的好处，您需要一种能够实现至少1200脚每分钟（SFM）的机床（SFM），这将从主轴上至少需要8,000 rpm，他指出。

高速主轴可以改造到旧的机床，以达到这些速度，尽管机器的整体稳定性可能是一个限制因素。然而，一些机床制造商现在提供专门为高速加工设计的加工中心，具有优越的刚度是其主要特点之一。

根据领域先生的说法，高速加工所需的工具与传统加工所需的工具不同。他推荐金属陶瓷或TICN涂层工具或用锡或TICN涂层的固体碳化物，用于40 RC下的钢。对于较硬的材料，具有Tiain涂层或CBN的固体碳化物是选择的工具。在他的经验中，一些非常坚硬的材料实际上在高速时更好地加工，D2模钢硬化为50 rc。

无论切割工具材料如何，确保切削工具和刀柄组件足够平衡，以便轴的速度足够平衡。否则，过度振动会导致跳动问题，较低的刀具寿命，表面涂布较差，小于最佳精度。

菲尔德指出，如果标准工具不能充分平衡这个过程，那么也有一些方法可以更好地实现平衡。收缩配合工具是最好的，但需要特殊设备。液压工具夹头是一个很好的第二选择。然而，所有主要的刀具和刀柄制造商都在响应对平衡或平衡刀具的需求，价格正在下降。底线是，对平衡工具的需求是一个成本项目，但投资显然是值得的。

当谈到高速加工对车间基础设施的影响时，模具车间通常比任何与高速加工相关的行业都要经历更多的重塑。这是由于在这个过程的配方中有三个额外的成分:准备模具的复杂NC程序，下载它，并执行它。

数控编程，无论是离线或车间，主要是利用已有的技术在当今的三维CAM软件的问题。粗加工是通过在金属切削的兴趣在加工足够接近终点加工余量，一个半精加工通，可以减少或消除控制。整理，当然，是通过实现表面细微，以至于钳工可以减少或消除而获得最佳的尺寸精度的兴趣管辖。在这两种操作中，使用较小的铣刀和更紧密间隔的步距的装置更铣刀通过。

对于终止切割，曲线偏差的公差必须非常低。（领域先生表示，它们应设定在0.0005英寸下，甚至低至0.00005英寸。）每个块的运动对于更好的准确性将要短得多，但NC程序将相当长。

如果尝试使用典型的滴进DNC链接，将大量数控程序下载到机床控制单元可能太慢。升级DNC系统以获得更高的传输速度(波特率)是一种选择，但在CNC中安装一个连接到通信卡的网络是一个更好的长期解决方案。还建议增加一个直接连接到高速总线的硬盘驱动器，用于CNC内部的数据通信。这种安排解决了三个潜在的问题。从CAM系统或文件服务器传输程序将非常快。整个程序可以存储在硬盘上。最后，程序数据提供给刀具路径处理器的速度将不会是一个限制因素。

执行程序是另一回事。为了在高速机精确的轮廓，需要一个快速和强大的控制单元。它必须能够处理速度不够快的数据块跟上编程进给率。前瞻功能使数控扫描的代码行即将检测刀具路径方向的突然变化而自动调节进给速度。，给伺服系统足够的时间来加速和减速留在路径，但柔和的曲线和直线赠品可切割的最大速度。

把它带给顾客

所有这些应用的共同之处在于，高速加工可以打破长期存在的工艺障碍。随着这些障碍的消除，新的生产策略变得可行。这些新的生产策略，反过来，让公司重新调整他们的商业策略。简而言之，高速加工使得为客户提供不同的、更好的服务成为可能。

最终，这就是高速加工的目标。更好的服务客户也是对高速加工的最终考验。如果你正在进行高速加工，或计划进行高速加工，你的努力必须贯彻到客户注意到的程度。他们不需要意识到这个过程正在应用于他们的利益，但是他们应该意识到传递给他们的利益:更好的设计、更高的质量、准时或提前交付、降低成本、更大的灵活性，等等。

事实上，高速加工可能是在几个层面上与客户带来新联接的强大动力。高速加工不仅影响了部件的制作，还会影响零件的设计和使用方式。如果没有客户输入和合作，这些效果将难以充分利用。客户的奖励在高速加工带来的成本和交货时间的大大节省中分享。

我们都在学习

没有一种正确的方法来实现高速加工。一方面，应用程序非常多样化。很难找到超过广泛的普遍作为一个起点。另一方面，在高速加工方面拥有丰富经验的商店承认，开发“感觉”需要时间，以便有效以及他们可以走出多远。在其他用户的课程中传达这一知识并不容易。

敢于尝试的商店学到的东西最多。这些工厂大多数都是从一台机器开始的，通常是一台现有的机器，带有改造后的主轴。他们一次做一份工作，严重依赖从工具供应商、机床制造商和经销商那里得到的任何帮助。他们从挫折中吸取教训，以成功为基础。现在他们不会回头了。