对于许多加工车间而言，加工高强度的高温合金工件就如爬坡一般艰难。为了解决这个问题，机床制造商将铣床和车床的刚性提高，改善主轴的减震性能和机床构架的尺寸，并提高了马达的性能;这些措施是为了能够提供所需的大切削力，同时减少有害的机床振动，以避免降低工件的加工质量和缩短刀具的使用寿命。

　　在钛材料加工中，为了使刀具系统达到最优化，获得最大的金属切除率，需要特别关注提供切削力输出的机床性能，切削刀具的切削刃与工件接触部位的特性，以及机床与刀具的联接部位-主轴联接装置。

　　2012年4月，机床制造商Mitsui Seiki公司(新泽西州卑尔根)与刀具及刀柄产品供应商肯纳金属(宾西法尼亚州拉特罗布)一同合作，对钛材料(Ti-6Al-4V)工件进行了加工测试;测试使用机床为Mitsui-Seiki HPX63 CNC卧式加工中心，测试中使用了四只肯纳金属刀具产品，每只刀具都采用了KM4X 100主轴联接装置。

　　机床

　　HPX63的主要设计标准包括一项大型切削容量，最大加工直径为1050毫米，工件高度(Y轴)最大可为1050毫米。X轴行程为1000毫米，Z轴行程为900毫米，托盘尺寸为630毫米。B轴转台转速可达12 rpm，具有高扭矩，加速快的性能。移动速度快，可达32米/分钟，加速度/减速度为0.5G，切削进给率为12米/分钟。

　　该机床专为精密加工而设计，采用的冶金工艺使铸件具有最大的刚性，主轴箱轴向滑轨经过淬火、磨削、手工刮磨处理。定位精度和重复定位精度为0.001毫米。三井机床的主轴装置可对温度变化进行自动补偿，不需要热机时间。这家公司提供多种主轴选择方案，以满足用户选择直接传动和齿轮传动的需要，以及对不同扭矩和转速的需要。

　　总而言之，HPX-63机床具有良好的坚固性、刚性、和精确性，非常适合对钛、铬镍铁合金、工具钢、不锈钢、以及铝材料的加工，适用于航空航天行业、能源行业、压缩机、模具、夹具及工装设备、汽车原型零件制造、以及通用高精度加工。

　　为了使刀具系统达到最优化，要求主轴联接装置能够最大化地传递机床功率。市场上多数刀具产品为整体式刀具，主轴夹紧力相对较低。联接装置的刚性非常有限，并且径向配合需要保持在最小规定值。为了获得稳定的端面接触性能，需要非常紧密的公差等级，因此加工成本大幅上升。

　　主轴联接装置

　　肯纳金属公司生产的KM4XTM是新一代的KM主轴联接装置。有的联接装置尽管可以传递大功率扭矩，但在达到最大扭矩之前，切削力产生的弯矩可能已经超过联接装置能够承受的极限。KM4XTM装置的三面接触设计提高了稳定性，优化了夹紧力的分布和过盈配合。因此，该装置的抗弯矩性能是其它刀柄系统的三倍。

　　在测试切削加工中，HPX63配备了大扭矩高功率的主轴装置;最大功率为26/22 kW，最大扭矩为1082 Nm。KM4X100主轴联接装置可形成85 kNm的夹紧力，是HSK100装置的2倍多，是BT50装置的3倍(这两个装置的夹紧力分别是40kNm和25kNm)。

　　切削刀具

　　测试中使用了四只不同的切削刀具，分别是(1)一只203.2毫米直径的端面铣刀，带有7个方形可转位刀片;(2)一只相同直径的端面铣刀，带有7个圆刀片;(3)一只76.21毫米直径，228.6毫米长度的玉米铣刀(HARVI UltraTM)，带有5个螺旋排，每个螺旋排上有11个刀片，以及(4)一个125毫米直径的平底可转位钻(FBI)，带有6个可转位刀片。

　　因为机床和主轴具有充足的功率输出，并且主轴联接装置具有卓越的夹紧力，测试加工结果非常出色。方形刀片端面铣刀的金属切除率达到了88.74立方厘米/分钟，主轴速度为64 min-1，切削深度为12毫米，切削宽度为45毫米，进给率为164.3毫米/分钟。

　　在主轴速度为73 min-1，切削宽度为177.8毫米，切削深度为3毫米，进给率为88.9毫米/分钟的条件下，圆形刀片端面铣刀的金属切除率为47.42立方厘米/分钟。

　　HARVI UltraTM玉米铣刀可同时进行X轴和Y轴方向的切削，在主轴速度为171 min-1，进给率为101.6毫米/分钟，切削深度为40毫米，切削宽度为76.21毫米条件下的最大金属切除率可达309立方厘米/分钟。

　　FBI钻在钛材料工件上钻了一个平底孔，在主轴速度为102 min-1，进给率为10.2毫米/分钟，孔径为125毫米条件下，金属切除率为125.2立方厘米/分钟。在钻完第一个孔后，将工件在主轴上旋转一个45度角，又钻出一个斜钻孔，斜钻孔穿过第一个孔的钻孔边缘处。尽管加工过程为严重断续切削，机床和钻头都表现出良好的性能。

　　性能最优化

　　与常规型或通用型机床相比，HPX63在加工钛合金工件的金属切除率可提高1.5-2倍。KM4X主轴联接装置具有足够的夹紧力并采用过盈配合方式，加工时可采用更高的转速，扭矩输出最大化。机床的加工效率和刀具的切削性能都得到显著的提升。

　　此外，KM4X100主轴联接装置的性能可以达到HSK125的性能水平;不仅如此，还可避免使用超长主轴，大型换刀臂，大型刀具库，以及其它会增加机床占地面积装置的因素。使用正确的刀具和主轴联接装置可以减少机床的尺寸，并在钛材料和其它难切削合金材料加工中显著提高加工效率。主轴联接装置可以确保刀具的性能达到最大化，可以充分发挥切削刃、铣刀、钻头、和车刀的性能，提高加工效率。

　　(来源：钛合金)