高速数控机床是现代机械化生产加工作业中的重要设备，通过该设备能够在很大程度上提升企业生产效率，有效促进数控机床高效工作。与此同时，还能够更有效地提高生产质量，能推动机械制造行业更好地发展。与此同时，高速数控机床还具有智能化和集成化的优势，从而实现对整个机械加工过程的控制。接下来，本文将对高速数控机床进行具体分析和探究。

1、高速数控机床概述

1.1 高速数控机床概念

在我国工业化快速发展的背景下，数控机床技术在机械制造领域占据难以取替的地位，一方面可以推动国家经济发展，另一方面促进机械制造业朝着智能化方向发展。数控机床能够实现机械制造业的高效生产加工作业，能够将信息技术与机械设备进行完美融合，从而有效促进自动化技术的发展。

1.2 高速数控机床原理

有关高速数控机床，其包括主轴系统、电动机系统、数控系统、冷却系统、支撑部件以及监控设备等；通过各个系统之间的运行，能够很好地进行高速数控机床的综合控制，确保高速数控机床正常运转。这种高速数控机床具有高精度的特点，而系统所具备的给速度最高能够达到250m/min，其中加速度最高能够达到10g。而且这种数控机床的精度十分高，能够保证精度在0.1～0.01um。

1.3 高速数控机床加工特点

1.3.1 高效性

高速数控机床作业具有高效性的特点，此种技术能够实现多种技术的结合，不但需要计算机技术作为整个数控机床操作的核心技能，还需要在此基础上接恶化机械学和电子学相关技术，从而有效实现企业的机械加工作业。通过这种自动化技术依托相关程序实现数控机床的高速生产，在单位时间内能够生产出更多的产品，有利于促进整个机械加工作业效率的提升，也能够在一定程度上提高加工精度。在提高产品品质的同时，让机械更多地代替人力，降低人为原因的失误，为企业实现高效生产提供保障。

1.3.2 高速性

在高速数控机床字面上，能够体现出其高速性的特点。通过该技术能够实现主轴转速的提升，同时也可以实现进给速度的加大，从而能够让数控机床速度加大。要求主轴速度应该大于36000r/min，而数控机床的电动机的功率具有严格的要求，一般都应该大于14kW，需要符合技术要求。还有一些高速数控机床的主轴转速可以达到60000r/min，这样能够更好地体现出高速数控机床的高速性特点。而且这种数控机船的精度非常高，能够控制到纳米级别的精细度。还能够使整个数控机床在运行中变得更加稳定、可靠，降低机床故障率，有利于企业经济利益的提升。

1.3.3 智能化

高速数控机床具有智能化的特点，通过智能化系统来进行各个方面的控制。通过智能化的编程界面能够很好地对数控机床机械手的操作流程、操作动作、位移距离、夹具变化等内容进行输入和调试，从而能够让整个机械加工的步骤变得更加协调，通过智能化控制来实现自动化生产加工作业，能够实现较快的速度进行机械化生产，进一步提高工作效率和工作质量。另外，通过智能化的人机交互界面进行有效互动，可以实现对机械故障的修复，对整条生产线的监控，进而可以保证维修效率的提升，全面实现高速数控机床的智能化运作。如表1所示。

2、高速数控机床分类

根据驱动装置进行分类，包括开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床，其中开环控制数控机床系统中并没有一定的检测元件，一般都是混合形式的伺服步进电动机，从而更好地对系统所给出的指令进行一定的功率放大，然后能够更好地对电机进行指令的传输，这样就能够更好地通过齿轮减速设备来进行丝杠旋转的带动。还可以通过脉冲的频率来进行移动速度的控制，通过脉冲的数量来进行位移量的控制，这样就能够更好地进行数控床的控制。因为这种数控机床的控制是通过脉冲的形式来进行传播的，一旦脉冲发出，就不会再有相关的参数反馈回来，所以这种情况的机床被称为开环控制数控机床。这种机床具有结构简单的特点，而是生产成本非常低，能够更好地提高企业的经济利益。

3、具体应用分析

第一，与高速数控机床要求相符的小批量零件加工。因为制造数控机床的成本在不断下降，能够大幅度减少调试程序、准备工装所需时间，所以这是提升综合效益的重要方法。伴随高速发展的机械加工技术，越来越多的小批量生产零件企业青睐于高速数控装备。通过运用高速数控机床，能够实现规模化生产从而为企业提供强大的发展动力支持。

第二，金属切削机床的控制。此类设备集成了光电学、机械学等学科，这样的数控加工技术拥有更高质量、精度及效率。其将加工的精度质量、材料性能等相关参数指标，依据技术需要、加工工位进行挨个分解，由于数控系统的可靠稳定性，因此与金属切削的具体技术要求相符。

第三，应用于自动生产线。运用数控机床并非单一性的设备应用，而是具备较强相继属性的应用工程。针对机床产品，尤其是高速数控机床，可以看到自动化产品与技术会作用在控制机构、测量以及反馈机构每一部分。至于关键零件的很多加工工艺均会突破机械加工常规理念，而此类机床的设计便是突破常规的结构形式。比如进行模具电机的加工，需要精度较高的电极并要求良好的表面质量，特别是形状繁琐、加工薄壁的产品，将其用于加工环节能最大限度避免模具表面损伤。再比如，可以取替EDM加工模具，能够将电火花机床80%左右的加工环节取替，在缩减加工周期的同时减少生产成本支出。

4、加工效率影响分析

第一，编程程序。和其他类型的机械设备相比，数控机床是依托设备自动化性能来控制产品的生产，针对加工效率造成产影响的一项主要因素便是编程程序，有关企业对此应该持续改进和优化编程程序。可从实际情况来看，忽视编程工作，程序只要没有问题便不会改进和优化程序，同时不会考虑其规格，当前大部分企业的高速数控机床的机械加工效率均相对平稳，基本不会出现显著的上升或是下降。在实际加工中不可避免会产生故障问题，以往采取的方法难以彻底处理整个问题，导致隐患没有被充分消除，有关人员如果单纯重视测试、寻找填补程序漏洞的方法，必然会遏制编程程序的改进及优化，从而难以提升其加工效率。

第二，机械应用。高速数控机床在管理与使用过程中，作为操作人员应承担起相应的责任，唯有贯彻落实其本职工作，密切协调其他方面的工作，及时正确处理应用数控机床中产生的各种问题，进而有效确保机械加工效率。在具体操作中，企业大部分员工没有全面掌握相关企业规定，忽视自身的工作责任。高速数控机床在进行产品生产时，没有具体详细的操作流程、规章制度提供指导且随意性较强，相关人员在具体操作机床时会存在较大的安全隐患。

5、加工效率提升建议

第一，选取合适的数控设备。机床性能会对机械加工效率造成直接影响。基于此，如果要提高机械加工效率，高速数控机床的各项性能应能满足企业具体发展需求，这也是提高机械加工效率的保障。在设备采购环节，首先应充分了解对企业实际生产情况，选择适合的硬件和软件。合作厂商的选择，挑选信誉良好的商家展开合作，完成机床调试且进行试运行之后才可以投产。此期间如果存在问题需要及时联系厂商，寻找针对性的解决办法，进而让高速数控机床提高生产效率。

第二，提高思想认识水平。首先，数控技术的专业性和综合性较强。刨除数控机床还要使用合适的配套技术，发挥其效用、提升其效率。其次，控设备都拥有指定的生命周期。在一定时间内，无论是新技术还是新设备均拥有强大的生命力。可久而久之会被取替其他的新设备及技术。最后，应将人员的综合素质充分发挥，本文主要是指管理人员、技术人员和维护人员等。

6、发展趋势分析

第一，数控系统不断完善。从我国现阶段数控技术的使用情况分析，机械加工会涉猎很多方面，所以有必要对传统的数控系统、技术不断更新，将系统不足填补，从而设计更科学数控机械加工平台，促进我国机械加工行业更好地发展。

第二，机械制造业行业实现效能与精准度的提高。高速发展的社会经济促进机械加工产业的进步，在未来数控技术的使用中应进一步提高技术效能与精准性，以此为产品质量和加工效率提供保障。

第三，提高信息化建设水平。机械加工业若要实现持续性发展，在需提高对信息化建设的重视，当前数控技术需加大信息化创新力度，让行业整体提高数字化水平，促进机械行业的发展更加数字化、创新化以及高产能化。

7、高速数控机床的应用实例

本次高速数控机床应用以高速精密加工机床为例进行分析，该系统主要是通过4个高性能的高速陶瓷轴承组成，此系统具有一定的优势，因为是通过油脂来进行润滑工作，不需要进行机械保养，这样可以节省大量的保养时间和经费。转速范围能够达到5000～50000r/min，具有非常大的刚性能力和功率密度。此高速数控机床运用BLDC高速电机，转子中不涉及传感器，只需通过热传感器来进行温度的检测即可，从而能够更好地进行温度保护。具有高效率和发热量小的优势，可以实现一定的过载保护功能。而且是一种外壳集成的水冷却系统，能够同时进行定转子、轴承的冷却工作，可以进行快速散热，有效保证散热均匀，不会出现内部热应力的问题。同时可以实现对夹刀的监控，这样能够更好地促进安全生产工作，提高生产效率，有效降低企业的生产成本，提升企业经济效益。

7.1 SKDX5060小型高速数控雕铣机床的应用

7.1.1 机床特点

本机床主要运用了高精度的数字交流伺服驱动，同时还使用了比较高级的CNC数控系统提供服务，而其内部的高速垫主轴的功率能够达到2.2kW，受到市场的格外欢迎。此种机床主要采用桌面式样的龙门结构，具有比较高的刚度，同时所占用的空间相对较小，作业空间范围较大，能够满足多种零件加工的要求。机床所使用的驱动电机主要是日本山洋品牌电动机，具有超高的质量保证。此机床的主要加工范围大概能够在500mm～600mm之间，其中的抱闸电动机的行程大概为280mm，能够实现3轴和4轴的联动。其中主轴的转速最高能够达到24000r/min。如图1所示。

7.1.2 应用效果分析

此机床主要应用于比较复杂的模具加工作业之中，利用双人圆鼻刀来进行初步加工作业，要求此刀具的直径为10mm，线速度为380m/min。在经过初步加工之后，还可以利用双刃球刀来进行精细加工，要求刀具的直径为8mm。在某展会上使用此机床去进行小型手机壳的模具加工作业，手机壳模型具有非常多的按键，同时在屏幕的边上还存在着凹型腔，因此加工复杂程度较高。本次采用双刃球头刀来进行加工，要求线速度为200m/min，加工深度0.8mm，刀具间隔0.8mm，加工时间为1h，最终的加工效果相较理想。

7.2 SKXD6070高速数控雕铣机床的应用

7.2.1 机床特点

此机床能够加工作业的范围为600×700mm，具有非常高的精度和刚度，主要是用于精细加工作业。机床本身主要是龙门式样结构，具有受力比较均匀的特点。被加工的工件只能够在轴向进行移动，具有很好的动态特征。而且其横梁具有一定的倾斜度（角度是30°）。可以通过对导轨间的间距拉大来提升主轴的稳定性，可以提高加工质量。底座主要是箱型结构，拥有良好的稳定性，可以有效进行上面结构的支撑工作，对工件的变形量进行有效控制。机床的所有部件能够形成一个金字塔形状，为其主轴的高速运转而提供保障。机床的三个轴都使用了伺服电机，而且导轨具有比较低的摩擦系数，能够更好地提高加工效率，降低能量损耗，有效节省机床的维修保养费用。机床的主轴转速最高能够达到24000r/min，刀具的直径也有多种选择，具有非常好的应用效果。如图2所示。

7.2.2 应用效果分析

在进行汽车灯具模具加工的过程中，通过使用本机床来进行半精细加工和精细加工。在半精细加工的过程中使用直径为10mm的圆笔刀，精加工利用直径为6mm的球头刀，转速为5m/min，刀具间隔为0.1mm，加工时间为10h，可以节约时间2h，具有非常高的加工精细度，不需要再次进行抛光。

7.3 SKDX5060小型高速数控精密加工机床应用分析

该高速数控精密加工机床的轴承系统主要是由4个高性能高速陶瓷轴承进行组成，需要使用油脂来进行润滑操作。在日常的设备使用中不需要进行保养工作，能够省时省力。该数控机床的转速一般在5000-50000转每分钟，具有非常高的效率。该机床具有一定的高刚性和高功率密度的特点，电机为BLDC高速电机。其转子不需要进行位置传感器的安装，主要是通过热传感器来进行一定的温度保护工作。此种高速加工机床具有高效率和发热小的特点，能够很方便地进行驱动控制，还具有一定的过载保护的特点。该机床主要是通过外壳来进行水冷系统的集成，还需要进行电机定转子和前后轴承进行冷却，不需要通过其它外加的设备来进行冷却，这样才能够快速促进机床的散热工作。夹刀系统能够对刀具进行一定的控制，包括刀具的松开和刀具的夹紧，还能够对有无刀具进行一定的判读，有效提高机械加工的安全性。

每次进行换刀工作后能够进行自动清洁工作，不需要其它信号进行控制，从而能够有效促进其工作效率的提升。换刀系统能够其重复精度能够达到0.002mm以内，具有一定的可靠性的方便性。而高速数控击穿主轴的转速一般在5000-8000转每分钟，最高可以达到10000转每分钟。而高速电主轴主要是集成在刀柄之中，能够进行不同转速和尺寸的使用，有利于进行各种机械加工作业。利用此种数控击穿能够提高生产效率，比正常的数控击穿要提高三倍，而加工时间缩短了40%。平均每个另加的加工时间能够缩短5分钟，原来的维修费用在10000-20000欧元之间，而利用此种高速数控机床进行应用，所需要的维修费用低于1000欧元。原来的维修时间大概需要2周，现在只需要10分钟。

8、结语

综上所述，在机械制造行业中高速数控机床的运用是十分重要的，不但能够有效加快工业生产效率。与此同时，更好地彰显高速数控机床的高效性、高速性、智能化、集成化以及经济性等优势，实现机械技工作业中各个阶段的生产优化，从而为企业的加工生产提供保障。在未来的发展中，数控技术会具有更高的加工精度，同时也会向着数字化的方向发展，实现多轴联动，并且具有一定的网络化智能控制，实现自动监控和恢复，助力我国制造业的持续性发展。

参考文献:

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文章来源：高速数控机床在机械加工中的应用分析[J].内燃机与配件,2022,(05):76-78.