高速數(shù)控機(jī)床

高速數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)1概述

2高速切削和高速機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)3高速主軸單元4高速進(jìn)給系統(tǒng)5高速刀具系統(tǒng)6高速加工數(shù)控系統(tǒng)

1概述

高速切削技術(shù)是一種采用超硬材料刀具和能可靠地通過高速運動的高精度、高自動化、高柔性的制造設(shè)備以極大地提高切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代制造加工技術(shù)。它是提高切削效果、加工質(zhì)量、加工精度和降低加工成本的重要手段。

從提高生產(chǎn)效率的角度，制造技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段。第一階段為加工輔助時間較長階段。在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)以前，機(jī)械零件加工過程所花的時間，超過70％是輔助時間——用于零件的上下料、測量、換刀和調(diào)整機(jī)床等。第二階段為數(shù)控加工階段。以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的柔性制造自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，大大降低了零件加工的輔助時間，極大地提高了生產(chǎn)率。加工中心是數(shù)控機(jī)床進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，加工中心、柔性制造單元(FMC)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)的應(yīng)用，解決了自動換刀和自動裝卸工件等問題，更大程度上提高了整個零件加工的自動化水平。

計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和自動化工廠（AF）更使制造自動化技術(shù)達(dá)到空前的高峰，在提高生產(chǎn)效率的同時，大大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。第三階段為高速加工階段。由于加工零件的輔助時間大幅度降低，在機(jī)械零件加工的總工時中，切削所占的時間比例就變得越來越大。因此，要想進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)率，除了優(yōu)化生產(chǎn)工藝外，只能減少切削時間。降低切削工時就意味著要提高切削速度，它包括提高主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度兩個方面。

高速切削是個相對的概念，如果加工方法和切削材料不同，高速切削的速度范圍也就不同。如從加工方法的角度，車削加工速度范圍是700～7000m/min，銑削加工速度范圍是300～6000m/min，鉆削加工的速度范圍是200～1100m/min，磨削加工的速度范圍是150～360m/min。從材料的角度，目前鋁合金的高速切削范圍是1500～5500m/min，鑄鐵的高速切削范圍是750～4500m/min，普通鋼的高速切削范圍是600～800m/min。一般認(rèn)為高速加工的速度范圍是普通加工的5～10倍。隨著高速機(jī)床設(shè)備和刀具等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，高速加工的速度范圍還會不斷擴(kuò)展。

高速切削技術(shù)是在機(jī)床結(jié)構(gòu)及材料、機(jī)床設(shè)計、制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)、快速進(jìn)給系統(tǒng)、高性能CNC系統(tǒng)、高性能刀具夾具系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設(shè)計制造技術(shù)、高效高精度測試技術(shù)、高速切削機(jī)理，高速切削工藝等諸多技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上綜合而成的。圖8－1反映了高速加工技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。

圖8－1高速加工技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

2高速切削和高速機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)

2.1高速切削的特點高速切削時由于切削速度的大幅度提高，決定了高速切削具有以下特點。（1）生產(chǎn)效率提高。（2）切削力降低。（3）工件的熱變形減小。高速加工理論研究表明：在切削速度提高到一定數(shù)值后，隨著切削速度的提高，切削溫度反而會降低，而不同材料的這樣一個速度值是不同的。圖8－2表明了材料加工時切削速度和切削溫度的關(guān)系。從圖中可以看出，A區(qū)是常規(guī)切削速度范圍，在該范圍內(nèi)，隨著切削速度的提高，切削溫度會越來越高；當(dāng)切削速度達(dá)到一定的區(qū)域后（圖中的B區(qū)），由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，加工無法進(jìn)行，當(dāng)速度值到達(dá)vε點，切削溫度達(dá)到最大值；當(dāng)切削速度過了這個區(qū)域到達(dá)C區(qū)后，隨著切削速度的提高，切削溫度降低，使得高速切削成為可能且高速切削溫度與常規(guī)切削溫度基本相同。同時由于高速切削時速度極快，使得95%～98%以上的切削熱量來不及傳遞給工件，就被切屑帶走，工件基本上仍保持冷態(tài)加工，從而減少了熱敏材料工件的熱變形。

圖8－2切削速度和切削溫度的關(guān)系

(4)工件振動減小。由于切削力小且變化幅度小，機(jī)床的激振頻率遠(yuǎn)大于加工工藝系統(tǒng)的固有頻率，振動對表面質(zhì)量的影響很小，有利于提高零件的表面質(zhì)量。（5）可加工各種難加工材料。鎳基合金和鈦合金材料的強(qiáng)度大、硬度高、耐沖擊，加工中容易硬化，切削溫度高，刀具磨損嚴(yán)重，常規(guī)加工難以實現(xiàn)且切削效率很低，用高速加工技術(shù)可以解決這類材料的加工問題，既能獲得較高的表面質(zhì)量，又能有較高的生產(chǎn)效率。

（6）生產(chǎn)成本降低。生產(chǎn)成本的降低體現(xiàn)在以下幾個方面：①零件的加工時間縮短。②工件一次裝夾后既可以進(jìn)行粗加工，也可以進(jìn)行精加工。③由于切削力和切削溫度的降低，使得刀具磨損降低，使用壽命延長。而刀具的造價在工件加工的成本價中占有一定的比例。④高速加工可以實現(xiàn)以切代磨。用切削工藝代替磨削工藝具有刀具結(jié)構(gòu)簡化，工藝靈活性強(qiáng)，節(jié)省能源等優(yōu)越性，這些都使得工件的加工成本降低。

⑤與常規(guī)加工工藝比較，可以簡化加工工序從而降低加工成本。如模具型腔的加工，用常規(guī)加工工藝是：毛坯退火—粗加工—半精加工—淬火處理—電極加工—電加工—局部精加工—人工拋光。而采用高速加工技術(shù)，則加工工藝可簡化為：毛坯淬火處理—粗加工—精加工—超精加工—局部加工。這樣就省去了電極制作的加工工序，降低了生產(chǎn)成本。

2.2高速加工的關(guān)鍵技術(shù)1．高速加工的理論支持高速切削技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展是以高速切削機(jī)理為理論基礎(chǔ)的。通過對高速加工中的切屑形成機(jī)理、切削力、切削熱、刀具磨損、表面質(zhì)量等技術(shù)的研究，為開發(fā)高速機(jī)床、高速加工刀具、高速加工時針對不同的材料選擇合適的工藝參數(shù)提供了理論依據(jù)。高速切削機(jī)理的研究在高速加工技術(shù)中占有重要的地位，但高速切削機(jī)理和相關(guān)理論還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有完善，因此，高速加工向更高速度發(fā)展依賴于高速加工理論的研究。

2．高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)高速切削機(jī)床結(jié)構(gòu)是否合理是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵因素。由于普通數(shù)控機(jī)床的傳動與結(jié)構(gòu)設(shè)計已不能適應(yīng)高速切削技術(shù)的要求，因此高速切削加工機(jī)床必須進(jìn)行全新設(shè)計。相對于普通數(shù)控機(jī)床，高速切削技術(shù)對機(jī)床提出了許多新的要求，概括起來有以下幾點：（1）機(jī)床結(jié)構(gòu)要有優(yōu)良的靜、動態(tài)特性和熱態(tài)特性；（2）主軸單元能夠提供高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩；（3）進(jìn)給單元能夠提供大進(jìn)給量；（4）主軸和進(jìn)給單元都能夠提供高的加(減)速度。

針對這樣的要求，高速加工機(jī)床全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括以下幾方面內(nèi)容：（1）高速主軸單元制造技術(shù)。高速切削機(jī)床的主軸采用內(nèi)裝式電主軸結(jié)構(gòu)或內(nèi)埋式電主軸結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的皮帶和齒輪傳動的主軸系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速不超過15000r/min，由于中間環(huán)節(jié)多，傳動誤差和轉(zhuǎn)動慣量大，無法達(dá)到高速加工所要求的速度和加速度，同時由于側(cè)向間隙的存在，造成跟隨誤差和輪廓誤差。采用電主軸結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)零傳動鏈傳動，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、慣性小、響應(yīng)速度快、可避免振動與噪聲等特點。高速主軸單元制造技術(shù)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有高速主軸材料、結(jié)構(gòu)、軸承的研究，高速主軸系統(tǒng)動態(tài)特性及熱態(tài)特性研究，柔性主軸及其軸承的彈性支撐技術(shù)的研究和高速主軸系統(tǒng)的潤滑與冷卻技術(shù)研究等。

（2）高速加工進(jìn)給系統(tǒng)制造技術(shù)。高速加工進(jìn)給系統(tǒng)是高速加工機(jī)床的重要組成部分，不僅要求進(jìn)給系統(tǒng)能達(dá)到很高的速度，而且由于要在瞬時達(dá)到高速、瞬時準(zhǔn)停等，還要求具有大的加減速度以及高的定位精度。高速進(jìn)給單元技術(shù)包括進(jìn)給伺服驅(qū)動技術(shù)、滾動元件技術(shù)、監(jiān)測單元技術(shù)以及防塵、防屑、降噪聲和冷卻潤滑等。所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有高速位置環(huán)芯片的研制，高速精密交流伺服系統(tǒng)及電機(jī)的研究，直線伺服電機(jī)的設(shè)計與應(yīng)用的研究，加減速控制技術(shù)的研究，高速進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，高速精密滾珠絲杠副及大導(dǎo)程滾珠絲杠副的研制，高精度導(dǎo)軌及新型導(dǎo)軌摩擦副的研究等。

（3）高速機(jī)床支撐制造技術(shù)。高速切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)應(yīng)確保機(jī)床的快速移動能力、承載能力、高剛性、熱穩(wěn)定性、耐沖擊性和抗振性。高速加工機(jī)床支撐制造技術(shù)是指高速加工機(jī)床的支撐構(gòu)件如床身、立柱、箱體、工作臺、底座、拖板和刀架等的制造技術(shù)。它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有新型材料及結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)件設(shè)計制造技術(shù)，快速刀具自動交換和快速工件裝夾自動交換技術(shù)，主軸和刀架總成后的動平衡技術(shù)。它們對評定高速加工技術(shù)的高速高效、高精度、高自動化、高安全性等具有重大的影響和作用。目前，高速切削機(jī)床多采用龍門式立柱型對稱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可提高機(jī)床的承載能力和剛性，增強(qiáng)機(jī)床的耐沖擊性和抗振性，降低機(jī)床的固有振動頻率，減少機(jī)床因熱變形所造成的幾何誤差。此外，高速切削機(jī)床也有箱型結(jié)構(gòu)、高床身結(jié)構(gòu)和防塵密封結(jié)構(gòu)等。

3．高速加工的刀具系統(tǒng)高速加工機(jī)床的刀具系統(tǒng)要承受較高的溫度和摩擦力，刀具通常采用鈦基硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、聚晶立方氮化硼和陶瓷等材料。刀具幾何角度和刀具結(jié)構(gòu)要經(jīng)過合理設(shè)計。高速切削的刀柄部分必須滿足剛性好、傳遞力矩大、體積小、動平衡好、高速下切削振動小、裝夾刀具后能夠承受高的加減速度和應(yīng)力集中等要求。高速加工刀具所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有高速加工用刀具材料及制造技術(shù)和高速加工用刀具結(jié)構(gòu)及刀具幾何參數(shù)的研究。在影響金屬切削發(fā)展的各種因素中，刀具材料及刀具制造技術(shù)起著決定性的作用，并推動了高速加工的實用化。

4．高速加工的數(shù)控系統(tǒng)

高速加工數(shù)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)沒有本質(zhì)區(qū)別。但為了同時獲得高速度和高精度，CNC系統(tǒng)必須根據(jù)被加工零件的形狀、軌跡選擇最佳的進(jìn)給速度，在允許的誤差范圍內(nèi)以盡量高的進(jìn)給速度產(chǎn)生位置指令，特別在拐角處和小半徑處，CNC應(yīng)能判別在多大的加工速度變化范圍內(nèi)會影響精度，而在刀具到達(dá)這樣的點前使刀具的切線速度自動降低。對于模具加工，一般程序段很小，但是程序很長，因此還必須利用特殊的控制方法，來實現(xiàn)高精度和高速度的加工。除此以外，較先進(jìn)的CNC系統(tǒng)還應(yīng)包括以下幾個方面的功能：

（1）故障診斷人工智能功能；（2）工藝數(shù)據(jù)庫功能；（3）較強(qiáng)的圖形功能；（4）自動測量功能；（5）較強(qiáng)的插補(bǔ)功能。

5．高速加工的工藝系統(tǒng)高速切削不同工件材料時，所用的刀具、工藝方法、切削用量均有很大的不同。此外高速加工編程時，還要考慮高速加工的進(jìn)刀、退刀、移刀、拐角、重復(fù)加工、高效率切削加工和插入式加工等工藝。

6．高速加工測試技術(shù)

高速加工測試技術(shù)主要指在高速加工過程中通過傳感、分析、信號處理，對高速機(jī)床及其系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行實時在線的監(jiān)測和控制。測試技術(shù)的成功應(yīng)用可大大延長刀具壽命、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高效率、保證設(shè)備及人員安全。高速監(jiān)測技術(shù)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有基于監(jiān)控參數(shù)的在線監(jiān)測技術(shù)，多傳感信息融合檢測技術(shù)，機(jī)床功能部件的檢測技術(shù)，高速加工中工件狀態(tài)的測試技術(shù)和自適應(yīng)控制及智能控制技術(shù)等。

3高速主軸單元

3.1高速加工電主軸結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動通常有三種方式：電機(jī)經(jīng)過有限級齒輪傳動驅(qū)動主軸的方式，電機(jī)經(jīng)過同步帶傳動驅(qū)動主軸的方式，電機(jī)直接驅(qū)動主軸的方式。它們分別適用于大、中、小轉(zhuǎn)矩的場合。這幾種傳動方式如果用于高速場合，會出現(xiàn)皮帶打滑，振動和噪聲加大，轉(zhuǎn)動慣量大的缺點，從而影響零件的表面加工質(zhì)量。

1．電主軸結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成所謂電主軸結(jié)構(gòu)就是將電機(jī)的轉(zhuǎn)子直接作為機(jī)床的主軸，主軸單元的殼體就是電機(jī)座，并配合其他安全保障措施，實現(xiàn)電機(jī)與機(jī)床主軸的一體化。電主軸結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成如圖8－3所示，它通常由電主軸單元、軸承及其潤滑單元、主軸冷卻單元以及動平衡單元組成。

圖8－3電主軸結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成

2．典型結(jié)構(gòu)圖8－4為內(nèi)裝式電主軸結(jié)構(gòu)。電動機(jī)的轉(zhuǎn)子與機(jī)床的主軸間是靠過盈套筒的過盈配合實現(xiàn)扭矩傳遞的，其過盈量是按所傳遞扭矩的大小計算出來的。在主軸上取消了一切形式的鍵連接和螺紋連接，便于使主軸運轉(zhuǎn)部分達(dá)到精確的動平衡。由于轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與主軸配合面之間有很大的過盈量，因此，在裝配時必須先在油浴中將轉(zhuǎn)子加熱到200℃左右，然后迅速進(jìn)行熱壓裝配。電動機(jī)的定子通過一個冷卻套固裝在電主軸的殼體中。電主軸的過盈套筒直徑在33～250mm之間有十幾個規(guī)格，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)180000r/min，功率可達(dá)70kW。

根據(jù)電動機(jī)和主軸軸承相對位置的不同，電主軸的布局有兩種方式：（1）電動機(jī)置于主軸前后兩軸承之間（如圖8－4（a）所示）。此種布局的優(yōu)點是：電主軸單元的軸向尺寸較小，主軸剛度高、出力大，適用于大中型加工中心。大多數(shù)加工中心采用此種結(jié)構(gòu)的布局方式。

（2）電動機(jī)置于后軸承之后（如圖8－4（b）所示）。此時主軸箱與電動機(jī)作軸向同軸布置（也可用聯(lián)軸節(jié)）。其優(yōu)點是：前端的徑向尺寸可減小，電動機(jī)的散熱條件較好。但整個電主軸單元的軸向尺寸較大，與主軸的同軸度不易調(diào)整。這種布局方式常用于小型高速數(shù)控機(jī)床，尤其適用于加工模具型腔的高速精密機(jī)床。前后軸承間的跨距及主軸前端的伸出量，均應(yīng)按靜剛度和動剛度的要求來計算。

圖8－4內(nèi)裝式電主軸結(jié)構(gòu)(a)電動機(jī)置于主軸前后兩輛承之間；(b)電動機(jī)置于后軸承之后

圖8－5電主軸的軸側(cè)結(jié)構(gòu)

另一種類型的電主軸結(jié)構(gòu)采用內(nèi)埋式永磁同步電動機(jī)，如圖8－6所示。主軸部件由高速精密陶瓷軸承支撐于電主軸的外殼中，外殼中還安裝有電動機(jī)的定子鐵芯和三相定子繞組。為了有效地散熱，在外殼體內(nèi)設(shè)置有冷卻管路。主軸系統(tǒng)工作時，由冷卻泵打入冷卻液帶走主軸單元內(nèi)的熱量，以保證電主軸的正常工作。主軸為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部和頂端安裝有刀具的拉緊和松開機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)刀具的自動換刀。主軸外套內(nèi)有電動機(jī)轉(zhuǎn)子，主軸端部還裝有激光角位移傳感器，以實現(xiàn)對主軸旋轉(zhuǎn)位置的閉環(huán)控制，保證在自動換刀時能實現(xiàn)主軸的準(zhǔn)停和螺紋加工時C軸與Z軸的準(zhǔn)確聯(lián)動。

圖8－6內(nèi)埋式永磁同步電動機(jī)電主軸結(jié)構(gòu)

3.2高速電主軸軸承1．滾珠軸承電主軸結(jié)構(gòu)一般采用角接觸滾珠軸承支撐，軸承的配置形式取決于載荷的大小、方向，主軸的轉(zhuǎn)速以及主軸的工作要求。角接觸滾珠軸承的電主軸一般采用圖8－7所示的支撐方式。

角接觸滾珠軸承在有軸向預(yù)加載荷的條件下才能正常工作。預(yù)加載荷不僅可消除軸承的軸向游隙，還可以提高軸承剛度以及主軸的旋轉(zhuǎn)精度，抑制振動和滾珠自轉(zhuǎn)時的打滑現(xiàn)象等。一般來說，預(yù)加載荷越大，提高剛度和旋轉(zhuǎn)精度的效果就越好；但是另一方面，預(yù)加載荷越大，溫升就越高，可能造成燒傷，從而降低使用壽命，甚至不能正常工作。因此，要根據(jù)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)載的電主軸來選擇軸承最佳的預(yù)加載荷值。

圖8－7采用角接觸滾珠軸承的電主軸支撐方式滾珠軸承在高速旋轉(zhuǎn)時，滾珠會產(chǎn)生很大的離心力和陀螺力矩，此時的離心力遠(yuǎn)大于切削時作用給滾珠的力，故此時軸承設(shè)計的主要參數(shù)不再是工作載荷，而應(yīng)是轉(zhuǎn)速。為了解決高速旋轉(zhuǎn)的離心力問題，對于滾動軸承本身，可以采取下面的措施：（1）盡量減小滾珠直徑，即減小滾珠的徑向尺寸；（2）采用密度小的熱壓燒結(jié)Si3N4陶瓷材料制作滾珠，即減小滾珠質(zhì)量。Si3N4陶瓷材料具有密度小、彈性模量大、熱脹系數(shù)小、耐高溫、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁和導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點。目前用熱壓Si3N4陶瓷制作滾珠，滾道仍然用軸承鋼，這種軸承被稱為陶瓷混合軸承。

2．非接觸軸承

非接觸軸承是指空氣靜壓軸承、液體動靜壓軸承以及磁懸浮軸承?？諝忪o壓軸承用于高精度、高轉(zhuǎn)速、輕載荷的場合。使用空氣軸承的主軸單元，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)150000r/min以上，但輸出的扭矩和功率很小，主要用于零件的小孔磨削、鉆孔加工和光整加工。液體動靜壓軸承目前主要用于重載大功率場合。這種軸承是采用液體的動力和靜力相結(jié)合的方法，使主軸在油膜中支撐旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是徑向和軸向跳動小、剛度高、阻尼特性好、壽命長，因此粗、精加工均適用。

磁懸浮軸承是用磁力將主軸無接觸地懸浮起來的新型智能化軸承。它的高速性能好、無接觸、無摩擦、無磨損、高精度，不需潤滑和密封，能實現(xiàn)實時診斷和在線監(jiān)控，故被美國、法國、瑞士、日本和中國等很多國家作為研究對象。它是超高速主軸合適而且理想的主軸軸承，但價格昂貴，而且還有些技術(shù)問題尚未完全解決，因此它的推廣使用受到了限制。

3.3電主軸的冷卻和軸承的潤滑與一般主軸部件不同，電主軸最突出的問題之一就是內(nèi)裝式高速電動機(jī)的發(fā)熱問題。因為電動機(jī)安裝在主軸的兩支撐軸承的中央，所以電動機(jī)的發(fā)熱會直接影響主軸軸承的工作精度，即影響主軸的工作精度。解決的辦法之一就是在電動機(jī)定子的外面加一帶螺旋槽的鋁質(zhì)冷卻套3(見圖8－4(a))。機(jī)床工作時，冷卻油－水不斷地在該螺旋槽中流動，從而把電動機(jī)發(fā)出的熱量及時帶走。冷卻油－水的流量可根據(jù)電動機(jī)發(fā)出的熱量計算確定。圖8－8給出了廣東工業(yè)大學(xué)研制的GD—2型電主軸的油－水熱交換系統(tǒng)。

圖8－8GD—2型電主軸油－水熱交換系統(tǒng)

與此同時，還必須解決主軸軸承的發(fā)熱問題。由于電主軸的轉(zhuǎn)速高，對主軸軸承的動態(tài)和熱態(tài)特性要求十分嚴(yán)格。除個別超高速電主軸采用磁懸浮軸承或液體動靜壓軸承外，目前國內(nèi)外絕大多數(shù)高速電主軸都采用角接觸的Si3N4陶瓷滾珠軸承，為了降低主軸軸承的溫升，GD—2電主軸軸承采用了油－氣潤滑系統(tǒng)，如圖8－9所示。它利用分配閥，對所需潤滑的不同部位，按照其實際需要，定時、定量地供給油－氣混合物，以保證軸承的各個不同部位既不缺潤滑，又不會因潤滑過量而造成更大的溫升，并可將油霧污染降至最低程度。

圖8－9GD—2型電主軸軸承油－氣潤滑系統(tǒng)

3.4電主軸的動平衡電主軸的最高轉(zhuǎn)速高達(dá)60000～180000r/min，旋轉(zhuǎn)部分的任何微小不平衡量都可能引起巨大的離心力，造成機(jī)床的振動，從而影響零件的加工質(zhì)量。因此，必須對電主軸進(jìn)行十分嚴(yán)格的校動平衡，使得動平衡精度達(dá)到ISO標(biāo)準(zhǔn)G0.4級，即在最高轉(zhuǎn)速時，由于殘余動不平衡引起振動的速度最大允許值為0.4mm/s。為此，在電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)對稱的原則。高速電主軸的動平衡結(jié)構(gòu)如圖8－10所示，電動機(jī)轉(zhuǎn)子與主軸之間通過過盈套筒產(chǎn)生的過盈配合來傳遞扭矩，盡量避免采用鍵、螺紋和其他零件連接；在拆卸主軸時，用高壓泵將高壓油從轉(zhuǎn)子內(nèi)套左端小孔a壓入環(huán)形內(nèi)孔e，過盈套筒1的內(nèi)徑在高壓油的壓力作用下要脹大，這樣就可以方便地將轉(zhuǎn)子拆下。為了保證主軸單元結(jié)構(gòu)的對稱性，轉(zhuǎn)子內(nèi)過盈套筒1的左端面上對稱地加工出另一個小孔b（加工后用螺塞堵死），該小孔就是出于平衡而考慮的。圖8－10高速電主軸的動平衡結(jié)構(gòu)

4高速進(jìn)給系統(tǒng)

4.1高速機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求(1)高速度。由于高速機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速比常規(guī)機(jī)床要高得多，并且還有繼續(xù)上升的趨勢，因此，為了保證高速切削的順利進(jìn)行，減少空程時間，提高加工效率，同時為了保證刀具的每齒進(jìn)給量不變，延長刀具的使用壽命，保證零件的加工質(zhì)量，就要求進(jìn)給系統(tǒng)必須提供足夠高的進(jìn)給速度。目前，高速機(jī)床對進(jìn)給速度的基本要求為60m／min以上，特殊情況可達(dá)120m／min，甚至更高。

（2）高加速度。由于大多數(shù)高速機(jī)床加工零件的工作行程范圍只有幾十到幾百毫米，如果不能提供極大的加速度來保證在瞬間(極短的行程內(nèi))達(dá)到高速和在高速行程中瞬間準(zhǔn)停，高速度是沒有意義的，因此對高速機(jī)床進(jìn)給運動的加速度也提出了很高的要求。目前，一般高速機(jī)床要求進(jìn)給加速度為1～2g，某些超高速機(jī)床要求進(jìn)給加速度達(dá)到2～10g。

（3）高精度。精度是機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，高速機(jī)床對精度的要求尤為突出。在高速運動情況下，進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)性能對機(jī)床加工精度的影響很大。隨著進(jìn)給速度的不斷提高，各坐標(biāo)軸的跟隨誤差對合成軌跡精度的影響將變得越來越突出，因此，高速機(jī)床一方面要提高各坐標(biāo)軸自身位置閉環(huán)控制的精度，另一方面也要從合成軌跡和閉環(huán)控制的角度來研究高速情況下的軌跡控制方法與實現(xiàn)技術(shù)。

（4）高可靠性和高安全性。在高速加工情況下，如果機(jī)床的可靠性與安全性差，將會造成災(zāi)難性的后果，這方面比普通數(shù)控機(jī)床的要求更加嚴(yán)格。由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床中強(qiáng)、弱電之間的接口環(huán)節(jié)，其故障率一般比較高，對機(jī)床整機(jī)的可靠性造成的影響也比較大；另一方面，進(jìn)給系統(tǒng)包含有運動部件，高速下一旦失控，將非常危險。因此，提高高速進(jìn)給系統(tǒng)的可靠性和安全性對提高高速機(jī)床的整機(jī)性能具有重要的意義。（5）合理的成本。在保證質(zhì)量和性能的前提下，降低高速機(jī)床的制造成本，提高其性能價格比。

4.2傳統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)存在的問題（1）剛度低，慣量大，難以獲得高的進(jìn)給速度和高的加速度。旋轉(zhuǎn)伺服電動機(jī)和一普通滾珠絲杠副構(gòu)成的進(jìn)給傳動系統(tǒng)，由于絲杠的扭曲剛度低，限制了進(jìn)給系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的提高，因此在高速運行時很容易產(chǎn)生扭振，這就對提高進(jìn)給運動的速度和加速度造成了一定的困難。一般滾珠絲杠的進(jìn)給速度很難超過60m／min，加速度很難超過1.5g。如果靠增加滾珠絲杠的直徑來提高扭曲剛度，則會大幅度提高絲杠軸的轉(zhuǎn)動慣量，也難以提高進(jìn)給運動的速度和加速度。

（2）非線性嚴(yán)重，不易實現(xiàn)閉環(huán)控制，影響機(jī)床加工精度。由于傳統(tǒng)進(jìn)給運動傳動鏈較長，傳動副存在側(cè)隙，因此普遍存在較嚴(yán)重的非線性誤差，如間隙、失動量等，同時傳統(tǒng)滾珠絲杠傳動系統(tǒng)剛度較低，高速下發(fā)熱比較嚴(yán)重，這些因素均會形成非線性環(huán)節(jié)，從而給驅(qū)動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成很大威脅，使得包含機(jī)械傳動鏈的進(jìn)給系統(tǒng)不易實現(xiàn)精確的全閉環(huán)控制，降低高速機(jī)床的加工精度。雖然可以通過軟件誤差補(bǔ)償?shù)确椒▉硐糠謧鲃诱`差，但在高速運動情況下，機(jī)械傳動鏈的磨損較快，傳動誤差規(guī)律不穩(wěn)定，這就使得誤差補(bǔ)償?shù)男Чy以長時間維持。

（3）機(jī)械傳動鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜。從驅(qū)動裝置到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，經(jīng)過了機(jī)械傳動鏈環(huán)節(jié)，使得機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，特別是在重型機(jī)床和多坐標(biāo)機(jī)床中，這個問題尤為突出。例如，在進(jìn)給行程超過4m的重型數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給傳動多采用靜壓蝸桿—蝸母條機(jī)構(gòu)和預(yù)加載荷的雙齒輪—齒條機(jī)構(gòu)；在多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床中，擺頭和轉(zhuǎn)臺的傳動多采用蝸輪—蝸桿、弧齒錐齒輪等機(jī)構(gòu)。帶有復(fù)雜機(jī)械傳動鏈的高速進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)不僅設(shè)計和制造復(fù)雜，而且維護(hù)和保養(yǎng)也相當(dāng)麻煩。

（4）機(jī)械噪聲大。傳統(tǒng)的含有機(jī)械傳動鏈的進(jìn)給系統(tǒng)，不可避免地會產(chǎn)生噪聲，并且其強(qiáng)度將隨著速度的提高而增大。因此，如果將這樣的系統(tǒng)用于超高速機(jī)床，將會對車間的生產(chǎn)環(huán)境造成嚴(yán)重的噪聲污染。

4.3典型高速直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)1．新型滾珠絲杠副傳動1)對滾珠絲杠螺母副的改造措施（1）提高系統(tǒng)的剛度。高的動、靜態(tài)剛度是實現(xiàn)高速進(jìn)給傳動的基礎(chǔ)。為提高滾珠絲杠螺母傳動系統(tǒng)的進(jìn)給速度和加速度，必須首先提高絲杠的扭曲剛度和軸向剛度。主要措施有：絲杠采用中空結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)拉伸處理，通過選用推力角接觸軸承，提高絲杠的支撐剛度。此外，通過優(yōu)化設(shè)計和采用先進(jìn)制造工藝，使?jié)L珠與滾道的適應(yīng)度處于最佳狀態(tài)，從而有效提高接觸剛度。

（2）提高滾珠絲杠螺母副的運動速度。在保證足夠剛度的基礎(chǔ)上，增大絲杠螺母的導(dǎo)程和螺紋頭數(shù)是提高滾珠絲杠螺母副直線運動速度的有效途徑。在某些情況下，還可以對滾珠絲杠副實施雙電機(jī)驅(qū)動，即用一個伺服電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠副，另一個伺服電機(jī)以相反方向驅(qū)動由軸承支撐的滾珠螺母，使得在不增加絲杠轉(zhuǎn)速的情況下，讓工作臺的進(jìn)給速度提高一倍。

（3）減小系統(tǒng)的發(fā)熱量。絲杠的高速轉(zhuǎn)動，滾珠在滾道內(nèi)的高速循環(huán)運動，必將產(chǎn)生大量的熱量。此外，為提高剛度對絲杠進(jìn)行的預(yù)拉伸也會加劇發(fā)熱。因此，高速滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的發(fā)熱將比常規(guī)滾珠絲杠副大得多。解決高速滾珠絲杠螺母副傳動系統(tǒng)發(fā)熱問題的有效辦法之一就是將冷卻液通入空心絲杠內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷卻，這樣可有效保證滾珠絲杠副系統(tǒng)的精度。

（4）減小轉(zhuǎn)動慣量、改善工作性能。適當(dāng)減小滾珠直徑，鋼珠采用空心結(jié)構(gòu)或?qū)L珠鏈中的鋼珠按一大一小間隔排列等均可減小高速運動時的轉(zhuǎn)動慣量及改善滾珠快速滾動時的流暢性。陶瓷材料(如Si3N4等)具有硬度高、密度小、彈性模量大、線膨脹系數(shù)小、耐磨損、壽命長等優(yōu)點，以陶瓷等新材料制造滾珠將顯著降低溫升，減小噪聲，有效提高滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)的高速性能。另外，提高滾珠絲杠兩端的支撐剛度和滾珠螺母的安裝精度，對提高滾珠絲杠的臨界轉(zhuǎn)速，保證進(jìn)給系統(tǒng)的精度，改善運動的平穩(wěn)性都有著重要的作用。

2)新型滾珠絲杠螺母副適用場合由于滾珠絲杠螺母副傳動摩擦系數(shù)小，傳動效率較高，制造成本較低，對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)，更由于滾珠絲杠螺母副的技術(shù)成熟，因此，經(jīng)改造后，在高速機(jī)床中仍有一定的席位。它主要適用于中小載荷、速度介于10～40m/min、加速度介于0.5～1.0g、行程范圍不大于6m的場合，即適用于中低檔高速數(shù)控機(jī)床。

2．直線電動機(jī)驅(qū)動1）直線電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)給單元的構(gòu)成高速直線電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)給單元如圖8－11所示，它由直線電動機(jī)、工作臺、滾動導(dǎo)軌、精密測量反饋系統(tǒng)和防護(hù)系統(tǒng)等部分構(gòu)成。

圖8－11高速直線電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)給單元的基本構(gòu)成

2）直線電動機(jī)直線電動機(jī)是一種做直線運動的電機(jī)。由于直線電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間沒有中間傳動機(jī)構(gòu)，使得傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，同時加減速速度快，可實現(xiàn)快速啟動和正反向運動。如圖8－12(a)所示，如果將籠型異步電動機(jī)沿徑向剖開，并將電動機(jī)的圓周展成直線，就得到圖8－12(b)所示的直線異步電動機(jī)。其中定子與初級對應(yīng)，轉(zhuǎn)子與次級對應(yīng)。由圖8－12(a)演變而來的直線電動機(jī)，其初級和次級的長度是相等的。由于初級和次級之間要做相對運動，因此，為保證初級與次級之間的耦合保持不變，實際應(yīng)用中，初級和次級的長度是不相等的。直線電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式如圖8－13所示，如果初級的長度較短，則稱為短初級；反之，則稱為短次級。由于短初級結(jié)構(gòu)比較簡單，成本較低，因此在高速數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中通常使用這種結(jié)構(gòu)。

圖8－12直線電動機(jī)的演化(a)籠型異步電動機(jī)；(b)直線異步電動機(jī)

圖8－13直線電動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式(a)短初級；(b)短次級

由上所述，直線電動機(jī)是由旋轉(zhuǎn)電動機(jī)演變而來的，因此，當(dāng)在初級的多相繞組中通入多相電流后，會產(chǎn)生一個氣隙磁場，這個磁場的磁通密度波是直線移動的，稱為行波磁場。直線電動機(jī)的工作原理如圖8－14所示。顯然，行波的移動速度與旋轉(zhuǎn)磁場在定子內(nèi)圓表面上的線速度是相同的，稱為同步速度，大小可用下式表示：

vs=2fτ

其中，vs為同步速度；f為電源頻率；τ為極距。圖8－14直線電動機(jī)的工作原理圖

在行波磁場的切割下，次級中的導(dǎo)條將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，所有導(dǎo)條的電流和氣隙磁場相互作用，產(chǎn)生切向電磁力(圖中只畫出一根導(dǎo)條)。如果初級是固定不動的，那么次級就沿著行波磁場行進(jìn)的方向作直線運動。若次級移動的速度用v表示，則轉(zhuǎn)差率的大小為次級移動速度為

v=(1-s)vs

這表明直線感應(yīng)電動機(jī)的速度與電源頻率及電動機(jī)極距成正比，因此，改變極距或電源頻率都可改變電動機(jī)的速度。

3）直線電動機(jī)與機(jī)床工作臺的連接方式圖8－15為感應(yīng)異步直線電動機(jī)截面圖，它采用的是動短初級、定長次級的結(jié)構(gòu)形式。帶三相繞組的初級6通過冷卻板3(內(nèi)有多路冷卻油道)，用固定螺釘5反裝在工作臺4上。帶柵條的次級2通過冷卻板1用固定螺釘8裝在直線電動機(jī)的底座7上，然后再固定在機(jī)床床身上。

圖8－15感應(yīng)異步直線電動機(jī)截面圖

從工作臺的角度看，直線電動機(jī)驅(qū)動的工作臺是直線電動機(jī)的初級載體，同時為了減小摩擦、保證正確的運動導(dǎo)向和防止顛覆力矩，通常在工作臺下平面上安裝有4個與滾動導(dǎo)軌相連的滑塊，工作臺與動短初級和滑塊的連接如圖8－16所示。

圖8－16工作臺與動短初級和滑塊的連接

4）直線電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)給單元的合理布局根據(jù)直線電動機(jī)的安裝方式，進(jìn)給單元的結(jié)構(gòu)布局可分水平與垂直兩種方式。圖8－17所示為水平布局方式，它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護(hù)方便，工作臺高度較小。缺點是：初級與次級間的電磁吸力與工作臺重力的方向相同，如果工作臺的剛度不足，將會使初級與次級間的間隙減小，從而影響直線電動機(jī)的正常工作。因此，水平布局方式的進(jìn)給單元只宜用于小于中等載荷的情況。水平布局方式又可分為單電動機(jī)驅(qū)動(見圖8－17（a）)與雙電動機(jī)驅(qū)動(見圖8－17（b）)兩種。

圖8－17直線電動機(jī)的水平布局方式(a)單電動機(jī)驅(qū)動；(b)雙電動機(jī)驅(qū)動

單電動機(jī)驅(qū)動布局方式的特點是：結(jié)構(gòu)簡單，工作臺兩導(dǎo)軌間的跨距較小，測量裝置的安裝與維修方便，適合要求推力不大的場合。雙電動機(jī)驅(qū)動布局方式的特點是：合成推力大，兩導(dǎo)軌間的跨距較大，工作臺受電磁吸力的變形較大，對工作臺的剛度要求較高，安裝也較困難，測量與控制也較復(fù)雜，故只適用于特殊場合。垂直布局方式均為雙電動機(jī)驅(qū)動，如圖8－18所示。

圖8－18直線電動機(jī)的垂直布局方式(a)外垂直安裝；(b)內(nèi)垂直安裝

5）直線電動機(jī)驅(qū)動進(jìn)給單元的其他結(jié)構(gòu)裝置（1）導(dǎo)軌。由于直線電動機(jī)進(jìn)給單元的運動速度高，工作時導(dǎo)軌將承受很大的動載荷和靜載荷，并受到多方面的顛覆力矩。另外，工作臺與導(dǎo)軌的摩擦也會影響進(jìn)給單元的加速度和發(fā)熱等。因此必須選用高精度、高剛度和承載能力大的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，同時選用摩擦系數(shù)小的材料。圖8－19是四向等截面圓弧接觸型高速高剛度滾動導(dǎo)軌。這種滾動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)僅為0.02，且動、靜摩擦系數(shù)相差很小，可有效地避免發(fā)熱和爬行，可以預(yù)加載荷和消除反向間隙，其剛度高，承載能力大，使用壽命長，能較長期保持工作精度。

圖8－19四向等截面圓弧接觸型高速高剛度滾動導(dǎo)軌

（2）測量系統(tǒng)。由于直線電動機(jī)的動子直接與工作臺相連，因此只能構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。通常選用機(jī)構(gòu)精密光柵尺作為工作臺位置檢測元件。（3）散熱裝置。由于直線電動機(jī)工作時會產(chǎn)生大量的熱量，因此必須采取散熱措施。直線電動機(jī)的初級、次級與工作臺和導(dǎo)軌連接時，中間都有冷卻板裝置，這樣就可以由通入冷卻板中工作的介質(zhì)將熱量帶走。（4）防磁裝置。由于直線電動機(jī)的磁場是開式的，很容易吸附磁性物質(zhì)從而影響加工精度，因此必須采取防磁措施。如采用三維折疊式密封罩將整個機(jī)床都遮蔽起來。

6)直線電動機(jī)驅(qū)動的適用場合由于直線電動機(jī)驅(qū)動可以獲得高速度和超高速（60～180m/min或更高）、高加速度（1.0～10g）、長行程和高精度，因此可用于高檔高速加工中心以及其他類型的高速和超高速數(shù)控機(jī)床。

5高速刀具系統(tǒng)

5.1高速切削對刀具系統(tǒng)的要求1．高速刀具系統(tǒng)的基本構(gòu)成高速刀具系統(tǒng)如圖8－20所示，它由刀具、過渡裝置、刀具夾緊套和主軸刀具定位面等部分構(gòu)成。正是由于機(jī)床處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，才使得高速刀具系統(tǒng)與傳統(tǒng)刀具系統(tǒng)在材料、結(jié)構(gòu)和接口等方面有著很大的不同。

圖8－20高速刀具系統(tǒng)的基本構(gòu)成

2．對高速刀具系統(tǒng)的基本要求高速切削面臨的最大問題就是刀具材料能否耐高溫、耐磨損，刀具系統(tǒng)能否克服離心力的影響并同時保證較高的定位精度。這就要求刀具材料具有高硬度和高熱硬度，具有高強(qiáng)度、高耐磨性、高韌性、強(qiáng)抗沖擊能力及抗熱沖擊能力；要求刀具具有合理的幾何參數(shù)；要求刀具和刀夾、刀柄和主軸連接部位的夾緊精度高，傳遞轉(zhuǎn)矩大，動平衡性能好，便于快速自動裝夾和拆卸。

圖8－217∶24錐度刀柄與主軸的配合

3．傳統(tǒng)刀具系統(tǒng)用于高速時存在的問題

傳統(tǒng)刀具系統(tǒng)所使用的刀具材料常為高速鋼和硬質(zhì)合金鋼，雖然這兩種材料抗沖擊能力強(qiáng)，但適用的切削速度低，耐磨性差，熱硬性不好，化學(xué)穩(wěn)定性差。采用彈性夾頭或螺釘?shù)牡毒哌B接方式在高速下的定位精度和重復(fù)定位精度不高，由于強(qiáng)大離心力的作用，甚至連安全性也得不到保障。傳統(tǒng)的7∶24錐度刀柄的結(jié)構(gòu)中，主軸前端錐孔在高速運轉(zhuǎn)條件下，由于離心力的作用而發(fā)生膨脹，膨脹量的大小隨著旋轉(zhuǎn)半徑與轉(zhuǎn)速的增大而增大，但是與之配合的7∶24實心刀柄則膨脹量較小，因此，總的錐度連接剛度會降低，在拉桿拉力的作用下，刀具的軸向位置也會發(fā)生改變。

7∶24錐度刀柄與主軸的配合如圖8－21所示。主軸錐孔呈“喇叭口”狀擴(kuò)張，引起刀具及夾緊機(jī)構(gòu)質(zhì)心的偏離，從而影響主軸的動平衡。要保證這種連接在高速下仍有可靠的接觸，需有一個很大的過盈量來抵消高速旋轉(zhuǎn)時主軸錐孔端部的膨脹。另外，傳統(tǒng)7∶24刀具錐柄較長，很難實現(xiàn)全長無間隙配合，從而引起刀具的徑向圓跳動，影響加工質(zhì)量。

5.2高速刀具系統(tǒng)1．刀具材料1）涂層刀具涂層刀具是在刀具基體上涂覆硬質(zhì)耐磨金屬化合物薄膜，以達(dá)到提高刀具表面硬度和耐磨性的一種用于高速切削的刀具。常用的刀具基體材料主要有高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和陶瓷等。涂層材料有TiN、TiC、Al2O3、TiCN、TiAlN和TiAlCN等。涂層可以是單涂層，也可以是雙涂層或多涂層，甚至是幾種涂層材料復(fù)合而成的復(fù)合涂層。

復(fù)合涂層可以是TiC－Al2O3－TiN、TCN和TiAlN多元復(fù)合涂層，最新又發(fā)展了TiN/NbN和TiN/CN等多元復(fù)合薄膜。如商品名為“Fire”的孔加工刀具復(fù)合涂層，它用TiN作底層，以保證與基體間的結(jié)合強(qiáng)度；由多層薄涂層構(gòu)成的中間層為緩沖層，用來吸收斷續(xù)切削產(chǎn)生的振動；頂層是具有良好耐磨性和耐熱性的TiAlN層。另外，還可在“Fire”的外層上涂減磨涂層。其中，TiAlN層在高速切削中性能優(yōu)異，最高切削溫度可達(dá)800℃。近年開發(fā)出的一些PVD硬涂層材料，有CBN、CN、Al2O3、多晶氮化物(TiN／NbN，TiN／VN)等，它們在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，很適合高速與超高速切削。金剛石膜涂層刀具主要用于有色金屬加工，而C－C3N4超硬涂層的硬度則有可能超過金剛石。

軟涂層刀具，如MoS2和WS2作為涂層材料的高速鋼刀具主要用于高強(qiáng)度鋁合金和鈦合金等的加工。此外，最新開發(fā)的納米涂層材料刀具在高速切削中的應(yīng)用前景也很廣闊。如日本住友公司的納米TiN/AlN復(fù)合涂層銑刀片，共2000層涂層，每層只有2.5nm厚。