目前，許多機(jī)床制造商推出的用于大型鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數(shù)控機(jī)床， 若將它用于對(duì)諸如高強(qiáng)度鋼、 不銹鋼、 鈦合金和航空高溫合金等一類具有高強(qiáng)度與高硬度的難加工金屬材料實(shí)現(xiàn) HEM-HSM 加工顯然不合適，盡管它也能切削加工這些硬合金材，但其切削效率卻是往往無(wú)法讓人接受。其主要原因在于：
?。?）如前所述，加工鈦合金等硬合金材需要大切削力，或者說(shuō)需要高轉(zhuǎn)矩主軸，而典型用于鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)矩多數(shù)都小于100Nm ，一般不超過(guò) 200Nm ，不具備高效率加工鈦合金等硬合金材的切削加工能力。
?。?）如前所述，加工鈦合金等硬合金材通常僅允許使用較低切削速度，即僅能使用較低主軸轉(zhuǎn)速，而典型用于鋁合金等輕合金材的 HEM-HSM 切削加工的高效高速數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速范圍和目前鈦合金材加工工藝要求不相適應(yīng)。
因此，對(duì)用于鈦合金材 HEM-HSM 加工的數(shù)控加工機(jī)床結(jié)構(gòu)、剛性、動(dòng)態(tài)特性、主軸與坐標(biāo)驅(qū)動(dòng)、 冷卻系統(tǒng)、 刀具與刀具接口以及控制系統(tǒng)等許多關(guān)鍵數(shù)控部件的設(shè)計(jì)制造都提出了新要求。主要包含如下若干方面基本要求。
高功率高轉(zhuǎn)矩主軸
從金屬切削加工基本原理可知，對(duì)金屬材銑削加工時(shí)有：
mrr = a eapzfZ n ×10 -3 = P S×MRF （ cm3/min ）（ 1）
PS=SPF× mrr （kW ） (2)
PS/n=T/9555 ≈T×10<>-4 （3）
這兒， mrr：金屬切除率， cm3/min ；ae：切寬 WOC ， mm ；ap：切深 DOC （軸向切深，Axial Depth of cut ）， mm ；fZ：，每齒進(jìn)給量， mm/ 刃轉(zhuǎn)； z：刀齒數(shù)； n：主軸轉(zhuǎn)速，r/min ；PS：主軸功率，kW ；T：主軸轉(zhuǎn)矩， Nm ；MRF ：金屬切除指數(shù) （metal Removal Factor ），cm3? min -1/kW ；SPF ：主軸功率指數(shù)（ Spindle Power Factor ），kW/cm 3? min -1；且 F = nfZ z （mm/min ）， F 為加工進(jìn)給率。
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