由于刀片材料與涂層技術的發展

由于刀片材料與涂層技術的發展，可承受的切削速度不斷提高，對鋼來說切削速度可達250m/min，甚至達到350m/min；對鋁及鋁合金的切削速度可達1,200m/min，甚至1,800m/min（見表1）。機床的主軸轉速也在不斷提高，由4,000r/min提高到6,000r/min、8,000r/min，特別是近年來主軸的開發，主軸轉速可達24,000r/min或更高，這樣，對實現高速及超高速切削成為可能。

在主軸設計方面，主軸轉速與DN值（主軸軸徑X轉速），一般可達500,000～1,500,000左右，以ISO30、ISO40及ISO50的主軸為例，目前可達到的水平見表2。

表2 

DN值  主軸軸徑d 

mm  主軸軸孔ISO  最高轉速n r/min

500,000  45  30  11,111

1,000,000  22,222

*l,500,000  33,333

500,000  60  40  8,333

1,000,000  16,667

*l,500,000  25,000

500,000  80  50  6,250

*l,000,000  12,500

注：帶* 者為該規格的極限轉速

高轉速每齒較小進給從而達到較大的金屬切削量，比低轉速每齒大進給的生產效率高70％～100％，而且由于切削扭矩的減少，大程度降低工件的切削變形。對機床來說是向著高速化和輕型化發展，這是目前金屬切削的一個重要的發展趨勢，一般轉速超過 8,000r/min被認為是高速主軸。

由于主軸轉速不斷提高，對刀柄與刀具系統的平衡問題變得越來越重要，未經過平衡的刀柄與刀具系統轉速越高離心力越大。以50號刀柄為例，不對稱性一般為250gmm，如果在15,000r/min的速度下旋轉，將產生635N的徑向力，即使經過精細的動平衡到1gmm，在15,000r/min速度下旋轉，仍會產生2N的徑向力。這種徑向力達到一定程度時將使刀具系統產生振動，其結果是：被加工表面質量下降，刀具壽命縮短，甚至影響到主軸軸承的加速磨損，嚴重者將會使刀具和主軸損壞。

2.不平衡的定義

不平衡是一個旋轉體的質量軸線（慣量軸線）與實際的旋轉軸線不重合。其單位為不平衡的質量與該質量中心至實際旋轉軸線的距離的乘積，以gmm計量。不平衡有3種表現形式。

靜力不平衡（單平面） 表現在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合，但平行于旋轉軸線，因此不平衡將發生在單平面上。不平衡所產生的離心力作用于兩端支承上是相等的、同向的（圖1）。

偶力不平衡 表現在一個旋轉體的質量軸線與旋轉軸線不重合