本文阐述了高速数控切削的加工机理，分析了这种机理与普通数控加工的区别，对高速加工机床和刀具进行分析、选择，针对被加工材料的零件特点，合理制定工艺方案，探究最佳切削参数，应用三维CAM系统进行数控编程，探讨出数控加工CAM高速铣程序，编制高速加工的最佳工艺方案，确定切削参数、切削效率等的最优化的关键技术。
一、项目研究背景
随着现代制造加工业的飞速发展，数控技术以它高自动化、高效率和高精度的特点在现代制造加工企业中得到广泛的应用。
经过40多年的发展，数控技术在数控机床性能和种类上得到突飞猛进的发展，数控机床已成为集现代机械制造技术、计算机技术、通信技术、控制技术、液压气动技术和光电技术为一体的，具有高精度、高效率、高自动化和高柔性等特点的机械自动化设备。数控编程和加工技术已得到广泛的应用。但在航空、航天、模具设计加工、汽车及核电等重大关键精密零部件的加工制造上，普通数控机床及加工技术很难达到最佳设计要求及满足市场需求的生产效率，从而影响产品的质量和可靠性。
普通数控铣削的局限性：（1）加工效率低。转速、进给速度均较低要求分成粗加工、半精加工、精加工等工序，造成短小工序间经常换刀，对刀找加工原点，这样加工的辅助时间较长，从而造成零件占据机床时间长，加工效率低。（2）零件产生热变形较大。普通切削速度下，刀具与零件接触时间厂，切削过程中传递大量的切削热，而产生热变形而造成超差、报废。（3）切削力较大。刀具停留于零件的时间长，大量的切削力传递给零件，产生内应力而无法释放，刚性差零件易产生变形，形成零件轮廓偏大与实际尺寸0.10mm～0.15mm的让刀现象，影响加工尺寸精度。（4）零件的加工表面质量不高。由于刀具的底刃停留在工件表面的时间长，常产生大量的刀痕，使得零件的加工表面质量不高，很难达到后续涂漆等工序的要求，常需要钳工大面积的打磨表面，不仅容易破环表面的应力保护和金属表皮组织，而且耗费大量工时，影响生产周期。
高速切削技术作为最尖端、最前沿、最先进数控技术业也成为切削加工的主流和发展方向。在我国航天、航空、汽轮机和模具等行业，不少企业不管国外进口或是国产合资生产的高速机床已配备到位，但仅具有简单孤立的切削技术，或用于普通的数控加工，没发挥出高速切削设备的高效率，其机床利用率不到25%。没有对一些高速加工技术基础共性技术研究没有优化、集成和推广应用，因此高速加工没有形成普及和形成实实在在有价值的实际应用。所有能够发挥机床的最佳效能，刀具的合理选用，计算机辅助高速铣削编程的优化及采用最佳切削参数等一系列完整的关键技术急需总结整理并推广应用。高速切削技术的技术有点、应用领域及事例如表所示。
二、数控高速切削技术概述
高速切削（High Speed Cutting）和高速加工（High Speed Maching）分别简称HSC和HSM，高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5～10倍的切削加工，有时也称为超高速切削（Ultra-High SpeedCutting）。切削温度理论的核心观点是：对于给定的工件材料，都有一个临界切削速度值，当切削速度超过该临界速度值时，切削温度随切削速度的增大而下降，刀具磨损随之下降；而在达到该临界速度值之前，随着切削速度的增加，切削温度和刀具磨损均逐渐上升。
高速切削一般采用高的切削速度，适当的进给量，小的径向和轴向切削深度，切削时，大量的切削热被切削带走，因此，工件的表面温度较低。高速切削加工技术具有不同于传统切削加工技术的加工机理和应用优势。
（1）加工效率高。高速切削的进给速度提高5 ～10倍；材料切除率是常规切削的3～6倍，极大地提高了机床的生产率。（2）切削力降低，切削力可降低30%以上。（3）工件热变形减小。在高速切削时，95%～98%以上的切削热被切屑飞速带走，零件不易产生热变形。（4）已加工表面质量高。机床频率远远高于工艺系统的固有频率，工作平稳振动小。（5）加工成本降低。高速加工提高了加工效率和加工质量，减少了打磨修整工序，从而经济性好。
目前在高速切削生产中普遍存在的问题是缺乏高速切削工艺数据库，实际生产中主轴转速偏低，切削用量及刀具选择欠优化。加工工艺的优化来源于对高速切削机理深入、系统的研究，而揭示高速切削中温度的动态变化规律是切削机理研究的一个重要方面。
高速切削要基于机床主轴额定旋转速度在10000r/min以上，在机床的额定功率下，匹配合理的切削线速度和小切削深度。由于刀具的运动轨迹不是简单的直线运动而是曲线，甚至有直角拐弯的时候，编程的参数的合理性就尤为重要，因为要想保持同一进给速度进行直角切削，可能会由于机床运动部件的巨大惯性而导致刀具做弯角运动时突然断裂，而变速运动又会由于加速和减速等运动造成切削厚度的瞬间变化，导致切削状态变化而使工件表面有切纹，由此使加工的表面质量下降。所以编程人员选择合理的刀具运动轨迹及切削参数，同时选择适合的切削速度，发挥高速切削的长处。
三、高速切削的各单元关键技术
1.高速铣机床、刀具的选择
高速铣削加工的先觉条件是：高速铣数控机床，能够提供每分钟上万转的稳定转速和准确而快速的进给，CNC高速控制和反映能力，高速多数据处理以及有效的冷却方式和切屑处理能力。
根据工厂的实际，对照高速设备的说明书，合理分析该设备的控制系统能力、主轴头数、主轴额定转速、主轴额定功率和行程等参数进行工艺性分析，合理分配适合加工材料的零件，扬长避短，合理应用高速加工工艺方法和数控编程技术，发挥它们的最大优势，来提高机床利用率和加工效率。切削过程中，采用油雾冷却润滑的干式切削方式为最佳的高速切削冷却方式，可以避免过热蒸发，温度的激烈变化造成切削刃裂纹。
2.高速铣刀具的选择
（1）高速铣刀的材料选择。