1高速铣削为模具加工提供高效手段
现代CNC高速切削机床的问世以及新型刀具材料的不断发展，给模具制造业带来了一场举世瞩目的革命。在模具高速铣削加工中，机床主轴转速、切削速度和进给速度都比常规切削加工有极大的提高。采用高速、高精度铣床或加工中心进行模具加工的主要优点，在于其极高的生产效率、可靠的加工精度和质量，以及很高的自动化程度。据统计，高速铣削的生产周期仅为传统电加工方法的三分之一。过去淬硬钢模具的型腔与轮廓加工几乎被电火花加工所垄断，而现在工业发达国家则越来越多地被高速铣削加工所代替。例如当人们使用硬度为50HRC的模具钢制造一曲轴的锻模时发现，使用高速数控铣床只需约20h的加工时间；而同样的锻模，采用电火花加工却需时64h[3]。又如在制造一种插座外壳的钢制压铸模具时，若采用电火花加工方法需要50～60h；而采用高速铣削，制造时间降低至14h，正因为高速铣削加工能够极大地发挥模具加工的潜力，所以引起了越来越多的模具制造商的重视。
2高速铣削对刀具夹持系统提出高要求
为适应工业界高速切削加工的需要，以德国、瑞士为代表的一些著名机床制造公司纷纷推出各种高速加工中心或铣床。目前常见的高速切削机床中，主轴最高转速一般在10000～60000r/min，主轴功率在数千瓦不等。同时主轴具有很高的回转精度，其径向跳动度一般不超过2μm，由于这种机床主轴转速和精度都极高，因此，在刀具本身精度符合要求的前提下，对刀具夹持系统提出了高要求。具体表现在夹持回转精度、动平衡性以及动力学性能等各方面。例如，要求刀具夹头的夹持回转误差最大不超过5μm，同时希望其具有较高的结构阻尼，以抑制在加工过程中产生的振动。在这种情形下，传统的刀具夹头（如螺栓侧面压紧式夹头和弹簧夹头）难以满足使用要求，而新型的刀具夹持装置―――静压膨胀式刀具夹头则因其较好的机械和力学性能被作为首选对象。
3静压膨胀式刀具夹头
这种刀具夹头的主要特点在于其液压夹紧结构部分：
在夹头主体与夹紧孔内壁之间构造环形封闭油腔，油腔内充满具有特殊性质的液压油。当加压螺栓被拧紧时，油压升高。夹紧孔内壁受到压力后，均匀地向轴线方向收缩，从而起到夹紧刀具的作用。在拆卸刀具时，只需将加压螺栓拧松，这时油压回落，夹紧孔的内壁在弹性恢复力的作用下回复到原始直径，刀具即可取出。
在设计这种刀具夹头时，油腔的几何形状、内壁厚度以及油压均需经过精确计算而定，从而保证最佳夹持效果，并使其在重复夹紧时夹持力和夹持精度始终保持在所要求的范围内。由于这种刀具夹头的夹紧运动完全轴对称，所以能够保证极高的夹持回转精度，同时它还具备很好的动平衡性能。因而这种刀具夹头能够适应极高的转速。例如德国雄克公司（SCHUNK）生产的各类液压夹头其夹持回转精度均保证在3μm之内。在德国高速切削权威研究单位―――达持施塔特生产技术和切削机床研究所进行的测试中，这种夹头在106rad/min的转速下仍然保持良好的力学性能。静压膨胀式刀具夹头的另一突出优点是，由于油腔结构的作用，使得它具有一般刀具夹头所不具备的高阻尼特性。这一特性在切削加工过程中起着明显的抑制振动的作用，所以使用这种刀具夹头加工出的工件具有很好的表面质量，其波纹度值和粗糙度都极小，从而可以省去后续抛光工序。
极高的夹持回转精度和优良的阻尼减振性能同时能够明显地改善刀具的切削受力及磨损状况。例如在作孔加工时，可以有效地减小对加工过程极为不利的横向力，从而提高被加工孔的精度并防止断刀现象发生。而在使用多刃刀具作铣削加工时，可保证各切削刃以均等的深度切入工件材料，从而避免过大的冲击载荷和个别切削刃的过快磨损。由此产生的效果是：刀具的使用寿命成倍提高，切削加工的经济效益得到大大地改善。
