轻量化、高强度的产品需求下，很多传统工件都开始使用新材料制作，比如汽车车身就在追求铝材质的全面应用。不过铝合金的有效应用还是主要在航天领域，这些产品结构件一般具有形状结构复杂、材料去除量大、薄壁易变形等特点，且对零件加工精度、质量及加工效率等各方面具有更高的要求。

在这样的情况下应用高强度铝合金材料（例如2A12）时，高效切削加工方案就必不可少了。而得益于航天领域对高效加工的深入研究，这些铝合金薄壁件的加工经验也能让制造企业在加工常见零件时受益。

高速切削对机床的要求

在整体结构件数控铣削加工过程中，要保证零件加工质量和加工精度，提高加工过程的材料去除率，首先必须针对由机床-刀具-工件及其相互间接口（刀柄和夹具）组成的切削加工系统进行系统优化，保证高速切削过程中整个系统的稳定可靠。

高速切削加工对机床的要求主要包括以下方面：

•机床结构要有优良的静、动态特性和热态特性；

•主轴单元能够提供高转速、大功率、大扭矩；

•进给单元能够提供大进给速度。

必要时，可通过对切削加工系统进行模态分析试验，获取铣削加工系统动态性能参数，为求解铣削加工动力学模型和预测加工稳定性提供相应的基础数据。

高效加工刀柄实测对比

对于高速加工刀具与刀柄选用，首先应考虑使用的安全性，否则会破坏机床主轴，甚至发生安全事故。高速切削加工对刀具和刀柄的选用要求主要包括以下方面。

1.刀具的许用速度必须大于等于实际加工速度；

2.高速加工刀具和刀柄必须满足动平衡和径向跳动的要求，一般应达到G6.3或G2.5以上要求；

刀柄和刀具的动平衡检测

经动平衡测试，液压刀柄和刀具、强力动平衡式刀柄和刀具能够达到G2.5的动平衡精度要求，而弹簧夹头式刀柄和刀具能达到G6.3的动平衡精度要求，但达不到G2.5的动平衡精度要求。

径向位移跳动测量现场图

在分别对强力动平衡式刀柄、弹簧夹头刀柄、液压式刀柄进行最大径向位移跳动测量时发现，强力动平衡式刀柄具有最小径向跳动。

不同刀具、不同转速下的最大径向位移跳动量

从径向位移跳动测量试验中可以看出，在刀具转速为20000r/min的条件下，选用了动平衡质量精度达到G2.5等级的强力刀具与刀柄。经过径向位移跳动检测，当机床主轴转速达到20000r/min时，刀具的最大径向位移跳动量为10.95~12.05μm，满足高速精密加工中刀具径向跳动量要求。