释放卓越性能：高速主轴助力微加工

微型钻头和铣刀常因主轴转速不足而饥渴，导致表面光洁度差、生产率低、切削刀具崩断。以下选项和建议解决这一普遍问题。

"微型"和"微加工"如何定义？

无官方答案，尽管许多专家建议直径1/8"左右以下钻头或铣刀即属微型刀具。

更重要的是，这些刀具常需大多数数控机床无法提供的更高主轴转速——没有它们，结果通常不理想。

参考一些常见材料推荐切削速度。

桑德维克可乐满建议奥氏体和双相不锈钢起步492表面英尺/分钟(SFM)。Guhring称大多数铸铁粗加工620 SFM为良速。Harvey Tool建议低碳钢600 SFM、锻造铝1,000 SFM。其他刀具制造商给出类似建议。

首例中，3/16"直径铣刀需至少10,000 RPM主轴转速达标；末例中，同刀具需至少双倍RPM满足推荐表面速度。随刀具变小情况指数级恶化。Iscar刀具顾问如计算：加工合金钢时1/32"铣刀需超56,000 RPM。

大家拿计算器核对数字前，信息明确：即使为模具或光学加工设计的高端加工中心，在微加工领域铣削钻削也将不足，带动力刀塔车床和通用数控设备更甚。这一简单加工物理事实，比任何其他因素更决定何时切削刀具被视为微型、从而需特别关注。

好消息是，无论机床、材料或刀具尺寸，有简单方法治愈主轴转速不足之痛。增速器(即主轴增速器)旨在提升任何机床主轴RPM。它们在确保最大可靠性和精度前提下实现此目标，特别适用于数控钻削和轻铣削、特别是精加工操作。有多种配置，包括气动或电动驱动、内冷切削液驱动、或内部齿轮系倍增现有主轴旋转。

走出困境

Mike Gabris用"主轴增速器"一词谨慎。NSK America公司工业销售经理说"增速器"常指刚提到的齿轮驱动装置。

"任何时候给方程加齿轮，您引入振动、热量、热变形等特性，"他说。"这些都不是高速主轴可接受特性。"

对比下，公司首选方案用无刷电动机主轴独立于机床主轴运行，产生远超纯机械装置可能的转速，实现成功微纳加工。

"我们提供多种高速气动和电动主轴，但最新款iSpeed5在无需手动连接任何管线情况下运行60,000至80,000 RPM，"Gabris说。"它集成到安装在主轴端面的止动块，从外部控制器提供电力、冷却空气和控制信号。这使其成为全刀具可换电动主轴——日益重要考量，因越来越多车间想无人值守运行。"

除无人加工需求，Gabris称iSpeed5目标受众是任何用小直径刀具者，他定义为直径小于1/16"切削刀具。模具制造大市场，航空航天和医疗制造也是。"许多客户已熟悉我们其他高速主轴方案，一些达160,000 RPM。iSpeed5将是受欢迎补充。"

WTO USA高速主轴产品专家Andy Jones称提供更简单、更便宜替代方案。CoolSpeed mini是涡轮驱动主轴，由机床切削液系统的冷却液、油或气雾驱动。"压力越大，主轴转速越高，"Jones说。

"145 psi(10 bar)冷却液或油达40,000 RPM，870 psi(60 bar)提至75,000 RPM，"他说。"正常车间气压(约72 psi或5 bar)雾系统达50,000 RPM。以传统增速器成本小 fraction 装备任何加工中心或车床极高主轴转速的绝佳方式。"

CoolSpeed mini设计独特，Jones说。切削刀具磨损时，操作员连同装置压装轴承和涡轮拆下，将新轴承和涡轮压装到替换刀具上，重新安装本质上旋转组件回刀头。他解释轴承设计为一次性但仍提供4微米(0.0001")或更好动态跳动，成本低于许多切削刀具。

启动套装含25mm CoolSpeed mini、组装装置、压力表、25mm量规适配器、三套替换件（各含一对轴承和涡轮）。"启动运行所需一切价格仅为传统主轴增速器一小部分，"Jones说。

"支持3、4、6mm刀柄，整个单元足够小装入标准液压或机械刀柄。无维护、无硬件安装机床主轴、无控制箱安装或管线铺设、仅极快投资回报，"他说。

无论何种高速主轴方案，运行中有最佳实践考量。或许最重要是：别将就不足主轴RPM。开篇讨论，现代切削刀具需远超过去的转速，无它们刀具寿命和零件质量受损。

此外，与更快主轴转速匹配的进给率机会也失去——记住，这里五倍增幅意味五倍或更大金属去除。通往更快加工之路还需铭记：

最后，记住刀具跳动对任何铣削钻削操作关键，但主轴转速高时双倍关键。

始终用最高质量刀柄和切削刀具，保持清洁良好维护，安装后复核（最好在机床上）。

您车间用高速主轴吗？能分享什么技术和技巧？请在下方评论告知。

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