成功的高效銑削應以適應任務需要、工藝可靠的電主軸、靈活的機床制造和所有元件的可靠協作為前提條件。是作為核心部件的電主軸，還是機床本身，還是其外圍設備在HSC銑削時還能提供額外的能力？自動化和電子監(jiān)控可以提供答案。
    高效銑削加工具有兩個特征：采用高切削速度的加工（HSC銑削，亦稱HSM）和以大扭矩與大切削功率為特征的高效加工（HPM）。其間，也有一些切削加工任務需要達到很高的切削效率和表面精整效果。
    一方面極高的轉速是為航空工業(yè)所需，它主要用以加工鋁材的組合件；另一方面，高轉速也被用于模具加工中。由于諸如照相機或手機等產品越來越趨于小型化，加工的模具也變得越來越精細，對此必須采用0.5mm或以下直徑的銑刀進行加工，并且對于加工較窄的精致模具也是如此。
切削速度越高，切削的壓力也就越小——這一點對電火花加工中的電極銑削作業(yè)極為重要。在加工薄壁的石墨電極時，可以采用直徑為0.2mm的金剛石鍍層銑刀進行加工，其刀片長度為2~4mm（角度比為10~20）。由此，加工主軸在機床的研發(fā)中始終占據著關鍵性的地位。鑒于技術的小型化發(fā)展趨勢，主軸的轉速接近60 000r/min才有意義。
    Step-Tec公司自1995年以來研發(fā)、生產和銷售電主軸。該公司以大約50%的股份加入瑞士GF阿奇夏米爾集團（Mikron加工中心制造商），另以50%的份額加入到另一家著名的機床制造商。共制造出大約60種不同型號的主軸。由于模具制造、機器制造和航空工業(yè)的要求不同，因此各電機的特性曲線也不盡相同。轉速范圍高達54 000r/min，功率可達70kW。Step-Tec生產的目標是要把可接受的主軸尺寸、高精度、可控的溫度等級和較長的使用壽命等因素結合起來。對此，制造廠家需要依靠有意義的規(guī)劃、可靠的計算和設計以及最先進的生產方法和良好的組裝技術。最后在每個部件離開工廠之前，還需對它進行檢驗（圖1）。

圖1 主軸是機床研發(fā)中的關鍵部位。轉速提高是諸如瑞士Step-Tec公司等主軸制造廠商面臨的挑戰(zhàn)

有能力的員工會起到關鍵的作用，就如同鐘表行業(yè)或工具修磨作業(yè)，這些員工擁有所需的手工技巧。Step-Tec公司大約有25%為自己加工。凡與電主軸軸承相接觸的所有部件均屬于此，尤其是主軸和前后的軸承法蘭。所使用的是高品質的復合軸承，其滾動體（滾珠和圓柱輥）采用陶瓷，密封環(huán)則采用優(yōu)質鋼材。
    復合軸承是一項開創(chuàng)性的技術創(chuàng)新，企業(yè)從一開始就把它歸為己有。目前采用的電主軸可以使表面精度達到最高，但若采用壽命超過20 000h的鋼珠滾動軸承，則無法達到這種表面質量。從摩擦特性（離心力�。�、熱膨脹和潤滑（通常為油氣潤滑）角度上看，復合軸承具有很大的優(yōu)勢。
    維持較長使用壽命的一個成功方法是要看究竟如何隔離軸承。在尺寸和圓度上都只是1μm的問題。近12年來電動主軸經歷了大的功率飛躍，不僅僅只針對54 000r/min的HSC設備。HPM則從12 000r/min（160Nm）的最高轉速跳躍到20 000r/min（160Nm）水平，并從20kW提高到66kW。這兩種都對相應于這種速度和動力的設備制造帶來影響。HPM主軸既適用于難度較大的粗加工，也適用于精加工。
軸承是主軸高效的關鍵
    主軸制造廠家成功的途徑之一便是通過員工間持續(xù)、透明的信息傳遞，使工作人員之間達到緊密配合，同時采用實時觀察圖片，改進加工工藝（KVP）。
    電主軸上設有一個類似車程記錄儀的診斷模塊，所示的數據可以有助于確保工藝的穩(wěn)定。振動和軸承位置等單個信息均可通過銑削流程控制的Smart Machine模塊傳送給Mikron加工中心的操作人員。操作者可以識別出主軸工作是否正常，避免在作業(yè)中出現過載損傷。

圖2 Mikron公司HSM 400U型5軸HSC加工中心是高效心軸的應用場合。這種用于較精細的模具制造的加工設備支持銑削/沉入式蝕刻的工藝組合

針對士GF 阿奇夏米爾集團生產的加工中心可以首選采用主軸，其加工的產品范圍涵蓋42種設備類型。其中Mikron公司HSM 400U型加工中心屬于頂級型號（圖2），它可配備一個最大轉速為54 000r/min的主軸。這樣，這種設備就不僅可以用于對鋼件和鋁件的HSC銑削，同時也可以用于對陶瓷材料的銑削或磨削加工，以及對石墨的銑削。針對在醫(yī)療行業(yè)上的應用，該設備還有另一種名稱即Prod Med 或Prod Med Dental。與基本配置有所不同的是，用在醫(yī)療行業(yè)上的設備采用油冷卻。在制作移植牙、骨板或胯板（圖3）時，Step-Tec主軸的工作范圍是20 000~30 000r/min。刀具的直徑為1~16mm。調質的注塑模具的加工作業(yè)也很節(jié)省時間。

圖3 醫(yī)療行業(yè)上的運用實例：鈦Ti-6Al-4V移植牙（上）和骨板（中）及跨板（下）。后一種為高合金奧氏體鋼

在購置機床時須明確，帶有托盤系統(tǒng)的自動化趨勢越來越強。設備的用戶并非生產百萬工件，而是中小批量，有時甚至為單件。德國的生產基地可以充分利用自動化的潛力，即工作制實現無人或很少人的作業(yè)。這種潛力得到了認知和利用，特別是在接到快速供貨訂單并對小批量工件進行重復性生產時。實際情況顯示，所購置的大約有70%的Mikron加工中心首次裝配托盤更換裝置。Smart Machine模塊從人機對話方面對銑削流程作了優(yōu)化，提高了無人操作的可靠性，降低了生產成本，對實現良好的經濟性運行發(fā)揮了作用。這里舉兩例子加以說明：APS模塊（高級流程系統(tǒng)）利用主軸的信號做出反應。通過OSS模塊（操作者支持系統(tǒng)）可以為加工過程設置速度、精度和表面質量方面的優(yōu)先級，以保證滿足設計和工作規(guī)劃要求，即便是單個工件。
    同步HSC 5軸加工的應用是否還會增強？這主要取決于CAD/CAM系統(tǒng)在可操作性方面的研發(fā)程度。在機床和模具制造業(yè)上，經常會遇到加工單件產品的情況。在這種情況下，編程耗時的不利因素相對于加工時間是非常顯著的。

圖4 在小批量和單件加工上，也越來越多地運用到自動化部件。通過對工件托盤的運用，可以開發(fā)無人作業(yè)或幾乎無人作業(yè)的潛力

銑削與電蝕相結合
     未來，高速銑削和沉入式電蝕這種節(jié)省費用的組合還會引導出很多的應用機會，這些應用可能性一方面可以提高企業(yè)在工具和模具制造上的競爭能力，另一方面也可為精密機加工件的加工注入新的活力。
    另一個發(fā)展?jié)摿�將會是在中期，通過所有軸帶有的線性驅動5軸機床設備顯現出來。如果設備制造廠商和電動主軸廠家保持聯系的話，則將有利于用戶在HSC和HPM方面的加工作業(yè)。這種潛力也有助于實現在復雜的同步HSC 5軸加工系統(tǒng)上，各個部件需要達到相互協調、相互配合的前提條件