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高性能加工中心与高速加工中心的区别在于它除有一个能高速旋转的主轴，还设计了高精度的直线运动导轨、大功率主轴电机、精密主轴轴承、滚珠丝杠、伺服驱动电机以及的CNC系统等。因而使加工中心在率下加工出高精度的零件，大大提高市场竞争力。 
    1.直线运动导轨 
    加工中心的各轴向运动的速度和精度，对实现高速切削至关重要。工学博士JoeKraemer在为高性能加工中心下定义时指出，在机床主轴转速与系统不变和保证满足加工零件精度的前提下，如果各轴向运动不能达到f＝7.62-11.43m/min的进给速度，那就不能称之为高性能加工中心。但是要达到如此高的进给速度，采用普通机床的方形导轨是远远不能实现的。必须选用直线运动导轨。试验，直线运动导轨的磨擦系数仅为普通方形导轨的1/20。由于直线运动导轨的滚柱与导轨间的接触面积远远小于方形导轨，因而使功率消耗也降低为方形导轨的1/20，且能保持长时间的很少磨损，大大提高导轨的使用寿命。精密的直线运动导轨具有一个淬火硬度为HRC58-62的经精密导轨磨床磨削的直线形导轨，而不像普通方形导轨那样少有一个V型导轨。因为两条直线形导轨的结构简单，因此容易加工、装配、测量以及能选择合适的滚柱直径等。 
    在机床开始沿直线运动时，直线运动导轨只需166kg力的力矩克服静摩擦，需69.2kg力的力矩克服动摩擦。而方形导轨则需346kg力的力矩克服静摩擦，103.8kg力克服动摩擦。因而，采用直线运动导轨可使机床的进给速度达63.5m/min，其中38.1m/min的进给速度用得多。使加速度能在0.6-1.0g范围内。力口之直线运动导轨具有高的刚度，与工作台之间无间隙存在，因而很少产生振动，能加工出低表面粗糙度的零件表面，延长的使用寿命。 
    2.精密的滚珠丝杠 
    机床滚珠丝杠直径及螺距的大小直接影响加工零件的精度，尤其是在进给量的切削条件下，采用直线运动导轨的高性能加工中心都选择小直径的细牙螺距的单头滚珠丝杠。也有的采用粗牙螺距的多头滚珠丝杠。一般采用伺服电机驱动滚珠丝杠的传动方案。但是，滚珠丝杠在工作中，滚动体作螺旋运动其自转轴线的方向是变化的，因而会产生陀螺运动。当陀螺运动中的陀螺力矩Mf**过滚珠体与滚道间的摩擦力时，滚动体将产生滑动，从而造成剧烈摩擦，使丝杠温度升高，同时振动和噪音，缩短了丝杠寿命，降低了滚珠丝杠的传动品质。为此开发出一种新型的高性能的滚动丝杠——行星滚柱丝杠，较好地解决了以上技术难题。 
    随着新技术的不断发展，在**高进给的情况下，工作台加速度将达到3g以上，因此移动件的惯性力也相当大。在进行机械部分设计时必须力求减小移动件的质量和回转件的转动惯量，进一步提高进给系统的刚度、灵敏度和精度。目前在加工中心上已采用由德国Ex-cell-o公司发明的大功率直线伺服电机，直接驱动工作台作直线运动，并与由碳素纤维增强塑料制成的轻型结构工作台和直线滚动导轨副匹配，实现高进给速度和高精度加工。 
    3．大功率机床主轴电机 
    在诸多影响选择机床主轴电机功率大小的因素中，主要的有主轴锥度、加工中选择的切削用量(切除率)、零件大小和尺寸等。选择大锥度主轴，能进行大功率切削，但是，有时为了快速地加速和减速，也可以采用大功率电机驱动小锥度主轴的方案。 
    对于大切除率加工，必须选用大锥度主轴和大功率机床主轴电机。零件材料对选择机床主轴电机功率影响不大。例如，对于锻件和铸件，并不要求大功率切削。但是选择在机床主轴高转速下加工，必须选择大功率电机。大零件加工也要选择大功率驱动是因为它需选用大直径加工。 
    4.主轴轴承 
    切削实验，在主轴前端安装一排向心止推轴承和一排滚珠轴承，在主轴后端安装两排滚珠轴承，为的装配组合方案。它能保证在通常切削条件下主轴有好的刚性，能承受很大的侧向切削力，又能满足高速切削加工的需要。  
    主轴轴承的种类和规模大小必须能满足使用条件。尺寸大的轴承能提供高强度和高刚度。但是大尺寸轴承有两个缺点： 
    由于大轴承的质量大和轴承间的接触面积大，因而在高主轴转速下产生大量的热量。在大量的热量长时间地作用下会引起主轴尺寸—涨大，影响加工精度。 
    大质量的主轴还需要大功率电机才能驱动。尽管轴承内圈加有润滑油冷却，但是大轴承在高转速下使承载量和旋转惯量，因而所需功率加大。尤其是当主轴转速增加时，功率消耗。可是并不是所有的功率都消耗在切削加工上。例如，具有40马力的主轴，只能有15—20马力的功率作用于刀头上，其余则都用以旋转主轴。对于一个高功率主轴，它能尽可能地将大量的功率作用在切削工件上，能用很小的功率去驱动转速的主轴。作用在主轴上的功率大小，根据空载下旋转主轴的转速即可计算出机床所消耗的功率。因为在高速下切削，夹头和在切削力作用下产生径向偏斜，不同心等引起附加力或产生不平衡的离心力等。 
    切削实践，用多排小直径轴承代替两排大直径轴承，将**好的加工效果。因为小直径轴承重量轻，消耗功率小，发热量也小。使用多排小直径轴承，并不使主轴刚度受到影响，而且还对主轴轴承的载荷预加相当有利。轴承预加载荷通常指主轴在静态下作用在轴承上的压力大小，一般采用预加载荷来改善主轴刚度和加大切削能力。但是由于作用在轴承上的压力，发热量，因而也加速了轴承磨损。 
    为了提高的切削性能和延长的使用寿命，对多排轴承预加较小的压力，即能提高机床主轴的刚度，达到以，上目的。 
    从长远的观点上看，对磁力、气动和静**承的市场需求量将会大大增加。但是，目前在高速切削中，常用的还是以下两种：向心止推轴承和滚珠轴承。在标准的机床主轴转速条件下，在主轴**经常安装一排滚珠轴承和—排向心止推轴承，在主轴后端安装两排滚珠轴承。因为在主轴前端安装—排滚珠轴承能较好地提高主轴刚度增加主轴的承载能力。这一点对于重载切削至关重要。但是，因为滚珠轴承有较大的接触面积，比向心止推轴承的重量重，因此消耗功率大，产生热量大，容易引起主轴尺寸涨大，功率利用低。高速切削可减少作用在主轴和上的径向力，这样，在主轴前端安装的向心止推轴承提供了足够的刚度和稳定性，避免了机床主轴受热而产生的尺寸膨胀。 
    合理地选择轴承材料同轴承种类同样重要。虽然由轴承钢制成的轴承目前仍被广泛使用，但实践，高速切削使用陶瓷轴承将表现出许多的优点。尽管轴承钢制成的轴承价格便宜，便其重量远比同样规格的陶瓷轴承重得多。由于重量重，高速切削中发热量大，必须配置复杂的冷却润滑系统。同时随着主轴转速的提高，使作用在轴承上的向心力，使轴承温度升高，引起主轴尺寸，影响加工零件的尺寸精度，同时使机床主轴所需功率增加。陶瓷轴承由于重量轻，将较好地解决这一技术难题。切削试验，陶瓷轴承使主轴尺寸的速度只为轴承钢轴承的1/40。原因是它在高速下切削只有很小的向心力作用在轴承上。 
    同时，为了提高机床主轴刚度和切削能力，在陶瓷轴承上还可施加很大的预加载荷。由于陶瓷轴承有以上特点，因而使其使用寿命增长。 
    现代机床主轴技术允许机床根据主轴转速，方便地调整作用在主轴轴承上的预加载荷。当机床主轴转速增加时，由于向心力增加，作用在轴承广的载荷也增加。反之，作用在轴承上的载荷减小。因而，使轴承上的热量减少，轴承尺寸膨胀减小。当然在高速切削下，也允许给轴承预加很小的载荷，这样作用在上的切削力很小，因此可降低对机床刚度的要求。在低主轴转速下，给轴承预加较大的载荷，仍是必要的，因为在增加切削力同时，作用在主轴上的作用力也了。 
    5. 主轴电机与传动系统  
    目前，机床主轴和电机之间有两种联接方式，一是通过皮带或齿轮；二是直接传动，即直接将主轴电机连接于主轴上，或是将主轴电机与主轴同时安装在一个复合装置上，称为复合主轴。 
    由皮带或齿轮传动的优点是，主轴电机在慢速下旋转也能获得高的主轴转速。这种传动方式，由于电机转速低，输入功率小，因而价格便宜，但它具有以下缺点：由于结构复杂，因而容易出现毛病，维修不方便。同时皮带、齿轮与主轴之间还会产生振动。切削试验，因存在振动，严重影响了加工质量，降低了使用寿命。切削试验是在两个卧式加工中心上进行，一个选择转速7000r/min的两级齿轮传动主轴；另一个转速为10000r/min的直接传动的复合主轴。在切削参数一致的情况下，直接传动的复合主轴加工中心产生出的Ramax＝2.7µm，而齿轮传动主轴加工中心为Ramax＝4.3µm。同时前者由于结构简单，运动零件少，因而可靠性高。随着结构的进一步简化，运动零件进一步减少，还会使主轴能较快地加速和减速。相反，皮带或齿轮传动主轴包括主轴、轴座、电动机、皮带轮或齿轮等，每个零件由不同重量的材料构成，高速旋转下发生摩擦产生热。由于材料重量及作用力不同，各处产生的热量又不相同，因此引起主轴各处膨胀量大小不同，严重时，使主轴产生变形，影响主轴尺寸、几何形状等。而直接传动主轴则由于热变形均匀，同时直接传动主轴即使在**高速条件下，也可采取冷却液通过主轴内孔的冷却方式进行冷却。因而基本上不影响主轴精度，较能稳定地保证加工质量。 
    6.冷却与润滑 
    在切削加工中，如果不加注冷却液，将会引起主轴的尺寸膨胀。为保证机床主轴的高精度，就必须稳定地控制主轴和轴承有一个固定的尺寸。 
    目前，普通机床根据主轴结构不同，选择外冷、内冷方式或内外共同冷却方式对主轴、轴承进行冷却。但—般情况下，尽量采用外冷方式。通过冷却，将由刀头传递到主轴的热量排至空气中去。 
    研究发现，同样大小的陶瓷轴承与轴承钢轴承相比，不需要大量加注冷却润滑液。一个大直径的滚珠轴承，由于直径大，接触面积大，产生大量的摩擦热，建议选择内外共同冷却方式进行冷却。 
    为了有效地提高机床利用率，降低功率消耗，建：议采用雾状冷却或喷射冷却油主轴冷却系统进行冷，却。尤其是对于高速加工机床，建议根据机床主轴达：到的转速和轴承选用的材料，选择主轴冷却系统。根据机床主轴的转速及轴承外径校验，以确定选择的冷却系统。若两种轴承均选择轴承钢轴承，建议选择喷射油冷却系统。当然两者相比，后者需要提供大量的冷却润滑液，了机床的功率消耗。 
    7.机床与接口 
    CAT型法兰式夹头是多年来常用的机床主轴与接口。但目前使用多的则为新型的中空短锥柄结构的HSK夹头。虽然HSK夹头价格昂贵，使用还受到一定的限制，仅它能在高的机床主轴转速下具有较高的稳定性和高配合精度，已受到各国用户的青睐。这是由于HSK夹头的结构，加工质量高，夹头采用了短锥面和端面与主轴定位、配合的结构形式，因而它与CATv型法兰式夹头比较，重量轻，夹紧可靠性高，定位精度高，重复精度高，且更换快速方便。 
    使用中可根据机床主轴转速、主轴锥度以及加工方法等选择不同锥度、平衡精度的HSK夹头。例如，在机床主轴转速10000r/min，主轴为ISO.40号锥度，应选择ISO.40号锥度的经预平衡的HSK夹头。而在25000r/min，主轴锥度为40号的机床上使用，应选择40号锥度的可进行现场平衡的HSK夹头。因为这种夹头的平衡精度高，加工零件尺寸精度高，表面粗糙度低。同时由于延长了的使用寿命，因而降低—厂生产成本。尤其对于平衡精度高的夹头在20000—40000r/min的高速机床上使用，还有延长轴承使用寿命的优点。 
    一般情况下，单面的/夹头平衡器即可能满足高速加工要求。而对于加长，则应选择双面/夹头平衡器对其进行平衡。

*报名学习UG模具是否可行，是否能够跟上教师的步伐?是否能够顺利毕业并找到工作?相信很多没有基础又想学习UG模具设计的朋友十分想了解这几个方面的问题。

从小处着手也能有效缩短模具生产周期。除外，夹具、电加工介质、原材料检验等，这些看似小事，也往往易被忽视，然而它们却对模具生产周期和质量有着很大的影响。一般发现，不合适的、夹具及电加工介质，严重影响模具的加工速度和质量，一旦使用了高质量和合适的、夹具及电加工介质，情况就立时改变，在原材料投入加工之前对其进行必要的检验，可避免因废料（或次料）错投所产生的返工。

模具材料重要的因素是热强度和热稳定性，常用料模具材料：工作温度 成形材料 模具材料
<300℃锌合金Cr12、Cr12MoV、S-136、SLD、NAK80、GCr15、T8、T10。
300～500℃铝合金、铜合金 5CrMnMo、3Cr2W8、9CrSi、W18Cr4V、5CrNiMo、W6Mo5Cr4V2、M2。
500～800℃ 铝合金、铜合金、钢钛 GH130、GH33、GH37。
800～1000℃ 钛合金、钢、不锈钢、镍合金 K3、K5、K17、K19、GH99、IN100、ЖC-6NX88、MAR-M200、TRW-NASA、WA。
>1000℃ 镍合金 铜基合金模具、硬质合金模具。
浇注系统分类
根据浇注系统型制的不同可将塑料模具分为三类：
（1）大水口模具：流道及浇口在分模线上，与产品在开模时一起脱模，设计简单，容易加工，成本较低，所以较多人采用大水口系统作业。塑料模具结构分为两部分：动模和定模。随注射机活动部分为动模（多为**出侧），在注射机射出端一般不活动称为定模。因大水口模具的定模部分一般由两块钢板组成故也有称此类结构模具为两板模。两板模是大水口模具中简单的结构。
（2） 细水口模具：流道及浇口不在分模线上，一般直接在产品上，所以要设计多一组水口分模线，设计较为复杂，加工较困难，一般要视产品要求而选用细水口统。细水口模具的定模部分一般由三块钢板组成故也有称此类结构模具为“三板模”。三板模是细水口模具中简单的结构。
（3） 热流道模具：此类模具结构与细水口大体相同，其区别是流道处于一个或多个有恒温的热流道板及热唧嘴里，无冷料脱模，流道及浇口直接在产品上，所以流道不需要脱模，此系统又称为无水口系统，可节省原材料，适用于原材料较贵、制品要求较高的情况，设计及加工困难，模具成本高。 热流道系统，又称热浇道系统，主要由热浇口套，热浇道板，温控电箱构成。我们常见的热流道系统有单点热浇口和多点热浇口二种形式。单点热浇口是用单一热浇口套直接把熔融塑料射入型腔，它适用单一腔单一浇口的塑料模具；多点热浇口是通过热浇道板把熔融料分枝到各分热浇口套中再进入到型腔，它适用于单腔多点入料或多腔模具。
成型分类
（1）注射成型
是先把塑料加入到注射机的加热料筒内，塑料受热熔融，在注射机螺杆或柱塞的推动下，经喷嘴和模具浇注系统进入模具型腔，由于物理及化学作用而硬化定型成为注塑制品。注射成型由具有注射、保压（冷却）和塑件脱模过程所构成循环周期，因而注射成型具有周期性的特点。热塑性塑料注射成型的成型周期短、生产效率高，熔料对模 具的磨损小，能大批量地成型形状复杂、表面图案与标记清晰、尺寸精度高的塑件；但是对于壁厚变化大的塑件，难以避免成型缺陷。塑件各向异性也是质量问题之 一，应采用一切可能措施，尽量减小。
(2)压缩成型
俗称压制成型，是早成型塑件的方法之一。压缩成型是将塑料直接加入到具有一定温度的敞开的模具型腔内，然后闭合模具，在热与压力作用下塑料熔融变成流动状态。由于物理及化学作用，而使塑料硬化成为具有一定形状和尺寸的常温保持不变的塑件。压缩成型主要是用于成型热固性塑料，如酚醛模塑粉、脲醛与模塑粉、玻璃纤维增强酚醛塑料、环氧树脂、DAP树脂、**硅树脂、聚酰亚胺等的模塑料，还可以成型加工不饱和聚酯料团（DMC）、片状模塑料（SMC）、预制整体模塑料（BMC）等。一般情况下，常常按压缩膜上、下模的配合结构，将压缩模分为溢料式、不溢料式、半溢料式三类。
(3)挤塑成型
是使处于粘流状态的塑料，在高温和一定的压力下，通过具有特定断面形状的口模，然后在较低的温度下，定型成为所需截面形状的连续型材的一种成型方法。挤塑成型的生产过程，是准备成型物料、挤出造型、冷却定型、牵引与切断、挤出品后处理（调质或热处理）。在挤塑成型过程中，注意调整好挤出机料筒各加热段和机头口模的温度、螺杆转数、牵引速度等工艺参数以便得到合格的挤塑型材。特别要注意调整好聚合物熔体由 机头口模中挤出的速率。因为当熔融料挤出的速率较低时，挤出物具有光滑的表面、均匀的断面形状；但是当熔融物料挤出速率达到某一限度时，挤出物表面就会变 得粗糙、失去光泽，出现鲨鱼皮、桔皮纹、形状扭曲等现象。当挤出速率进一步时，挤出物表面出现畸变，甚至支离和断裂成熔体碎片或圆柱。因此挤出速率的控制至关重要。
(4)压注成型
亦称铸压成型。是将塑料原料加入预热的加料室内，然后把压柱放入加料室中锁紧模具，通过压柱向塑料施加压力，塑料在高温、高压下熔化为流动状态，并通过浇注系统进入型腔逐渐固化成塑件。此种成型方法，也称传递模塑成型。压注成型适用于各**固性塑料，原则上能进行压缩成型的塑料，也可用压注法成型。但要求成型物料在**固化温度时，熔融状态具有良好的流动性，在**固化温度时，有较大的固化速率。

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