1 项目介绍

高效率生产加工是人类永恒的追求，日本先端技术研究会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。超高速加工将会极大地提高生产加工效率，解决难加工材料的高效精密加工问题，促进基础工业升级，推动国民经济快速发展。

高速/超高速加工的显著特征之一是高应变率，高应变率下材料强度的提高会促使材料脆化，在(超)高应变率条件下，材料脆性提高，有利于降低加工表面及亚表面损伤，使损伤主要集中在工件浅表层。超高速加工的“材料胞化”、“损伤趋肤”现象是提高工件加工质量的关键，超高速加工是解决难加工材料高效率、高精度、高质量加工难题的有效

方式。

超高速机床的特征是:高精度、高刚度、高速度，提高机床的抗振性能，减少传动环节，实现“零传动”，应用静压技术提高回转和直线运动部件的精度和刚度，采用超硬材料加工工具，是实现超高速加工的关键技术。

1 技术优势

在超高速装备研发方面，基于“高精度、高刚度、高速度”的特征对超高速机床进行了重新设计，为避免运动之间的直接摩擦，采用静压主轴，静压轴承、静压导轨来保证运动精度;采用直线电机、电主轴实现进给运动和旋转主运动，大大提高进给速度和主轴转速，同时大幅度提高刚度;在机床内置力传感器、声发射传感器、加速度传感器，以及加工精度的在线监测系统，对机床的工作状态实现闭环控制。超高速机床概念图如图所示，超高速电主轴是超高速机床的核心部件，国内尚未有稳定的技术和成熟的产品。课题组首次提出基于钛合金芯轴的气浮式钛合金电主轴，开展多物理场耦合作用下气浮式钛台金电主轴的动态特性，热特性、状态监测、制造工艺等方面的研究，以适应电主轴DN>3.5x106超高速精密机床主轴系统的超高速化和精密化的要求。在难加工材料的超高速磨削工艺方面开展了探索性研究，以铝基碳化硅和钛合金为例，超高速条件下表面质量得到明显改善，亚表面损伤趋于表层，脸证了超高速加工对于难加工材料的有效性。

产业应用

本项目为难加工材料(金刚石、钛合金、高温合金、高性能陶瓷、纤维增强复合材料等)加工问题提供超高速磨削整体解决方案，项目可应用于半导体、汽车、能源、3C、医疗、海洋、航空航天等领域。本项目已申请近二十项国内外专利，主要覆盖超高速电主轴(轴芯技术、主轴控制方法)、超高速砂轮制备技术、超高速机床(进给系统、机床单元技术)、超高速加工核心工艺方法及工艺数据库等。项目主要成果目前处于样机试制和工艺开发阶段，产业化将涉及超高速主轴研发及销售、超高速砂轮研发及销售、超高速加工数据库服务以及传统机床升级超高速机床再制造服务等。未来计划与工业母机企业、精密制造企业、工业刀具企业、半导体品圆生产企业等开展合作。