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精加工用銑刀

YW3

余量

14~16

6~8

12.7~13.3

≥92

≥1300

鑄鐵模具的粗精銑加工

YH3

余量

 

8

6

13.9~14.2

≥92.5

≥1600

鑄鐵模具的銑加工等

YD15

90

 

4

 

14.9~15.15

≥91

≥1900

有色金屬及難加工材料粗銑

YS25

余量

15~18

8~9

12.8~13.2

≥90.5

≥1650

粗銑

YS30

66~68

9

14

9~11

12.45

≥91

≥1800

中速大進(jìn)給銑削

2.1.2 抗彎強(qiáng)度及韌性

硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度比較弱，只有高速鋼的1/3～1/2，常用硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度為1100～1500Ｍpa。硬質(zhì)合金屬脆性材料，常溫下的沖擊韌度僅為高速鋼的1/30～1/8。

2.1.3導(dǎo)熱性

硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性高于高速鋼，導(dǎo)熱率是高速鋼的2～3倍。

2.1.4熱膨脹系數(shù)

硬質(zhì)合金的熱膨脹系數(shù)比高速鋼小得多，焊接時(shí)應(yīng)考慮防裂措施。

2.2硬質(zhì)合金銑刀的熱處理

硬質(zhì)合金刀具的熱處理主要是涂層，目前，國外硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的涂層比例在70％以上，并具有很強(qiáng)的針對(duì)性和個(gè)性，進(jìn)一步擴(kuò)大硬質(zhì)合金銑刀的應(yīng)用范圍。

2.3硬質(zhì)合金模具銑刀的應(yīng)用實(shí)例

2.3.1 直徑2~20mm的球頭銑刀，一般用整體硬質(zhì)合金制造，用于加工小型模具的模腔或雕刻成型表面。若再施以涂層處理，可以達(dá)到很高的切削速度。法國Fraisa公司的立銑刀,銑削硬度52～56HRC的淬硬鋼，切削速度可達(dá)300m/min，進(jìn)給速度為1000～4000mm/min[1]，新一代的整體硬質(zhì)合金銑刀，在加工63HRC的淬硬鋼時(shí)切削速度能達(dá)150m/min以上，在加工一般模具鋼時(shí)能達(dá)400～500m/min[2]。

2.3.2 十分適合應(yīng)用在數(shù)控銑床和轉(zhuǎn)速在20000r/min以上的先進(jìn)銑床上銑削。

2.3.3株洲鉆石切削刀具股份有限公司開發(fā)的黑金剛刀片系列,是專門為加工鑄鐵而開發(fā)的硬質(zhì)合金刀片，用于中速或高速銑削的YBD152牌號(hào)比原有的牌號(hào)提高切削速度30%~40%,使用壽命提高近50%[3]。

2.3.4由于模具加工的工作量很大，為了提高加工效率，不希望多換刀，工具廠開發(fā)了可轉(zhuǎn)位的面銑刀，包括銑平面、銑斜面等多功能可轉(zhuǎn)位面銑刀。

2.3.5大型模具型腔的精加工，金屬切除量大，刀具懸伸又長(zhǎng)，如果用傳統(tǒng)的銑削加工，效率很低，現(xiàn)在改用小切深大進(jìn)給量的方式，實(shí)現(xiàn)了高效加工。

3 立方氮化硼(CNB)銑刀

CNB是繼人造金剛石之后出現(xiàn)的第二種無機(jī)超硬材料，開拓了高速切削的新紀(jì)元。

3.1  CNB的主要特點(diǎn)

3.1.1高的硬度和耐磨性:顯微硬度可達(dá)8000~9000HV，聚晶立方氮化硼（PCBN）燒結(jié)體的硬度達(dá)到3000~5000HV，在切削耐磨材料時(shí)耐磨性為硬質(zhì)合金的50倍，為陶瓷刀具的25倍。PCBN尤其適用于以前只能磨削的高硬度材料，實(shí)現(xiàn)“以車代磨”。

3.1.2化學(xué)穩(wěn)定性好：CBN的化學(xué)惰性大，在還原性氣體介質(zhì)中對(duì)酸和堿都是穩(wěn)定的，在大氣和水蒸氣中無任何變化，與鐵系金屬在1200～1300℃也不起化學(xué)作用。

3.1.3良好的導(dǎo)熱性：其導(dǎo)熱率大大高于高速鋼和硬質(zhì)合金，但低于金剛石。

3.1.4較低的摩擦系數(shù)：CBN與不同材料間的摩擦系數(shù)約為0.1～0.3，比硬質(zhì)合金低得多。

3.2  CBN銑刀的實(shí)際應(yīng)用

3.2.1從2006年6月“第八屆中國國際機(jī)床工具商品展覽交易會(huì)”上獲悉，日本三菱綜合材料株式會(huì)社近期推出的加工鑄鐵用的MBS140整體式CBN刀片，銑削220～250HB FC250鑄鐵，切削速度500m/min，進(jìn)給量0.25mm/r,切深0.1mm,干切削7.5min,后刀面的磨損量才0.3mm.

3.2.2銑削58HRC   Cr12模具鋼，CBN銑刀比其他超硬材料銑刀效率高，壽命長(zhǎng)；精銑和半精40～60HRC模具，工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.1µm;用鋒刃CBN端銑刀銑削62～64HRC CrWMn鋼平面時(shí)，表面粗糙度達(dá)0.2～0.4µm。

3.2.3 直徑10mmCBN立銑刀在60HRC  CrWMn鋼模具上銑削寬度為10mm深度為2mm槽時(shí),16min銑長(zhǎng)1.2m,后刀面磨損0.06mm。

3.2.4 在模具制造業(yè)中,廣泛使用各種立銑刀,尤其是球頭銑刀來高速加工型腔等復(fù)雜曲面,被加工模具材料幾乎包括能硬化的所有模具鋼系列,不僅工效高,而且質(zhì)量好。

4 陶瓷銑刀

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，且不與切屑粘接。世界各國都非常注重開發(fā)和應(yīng)用陶瓷刀具。近20年來，陶瓷刀具已成為高速切削和加工難加工材料的主要刀具之一。目前，由于控制了原料的純度和晶粒尺寸，添加了各種碳化物、氮化物和晶須等，采用多種增韌補(bǔ)強(qiáng)，使得陶瓷刀具的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌度和抗沖擊性能都有大幅度提高，開發(fā)了一系列的新型陶瓷刀具材料。如納米復(fù)合陶瓷刀具、晶須增韌陶瓷刀具、梯形功能陶瓷刀具、粉末涂層陶瓷刀具、自潤滑陶瓷刀具等。應(yīng)用范圍日益廣泛，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，請(qǐng)看實(shí)例：

4.1 Al2O3/TiB2刀具加工4Cr5MoVSi熱模鋼時(shí)，刀具抗邊界磨損能力為Al2O3/TiC 的2 倍[4]。

4.2 用SG4陶瓷制成的三面刃銑刀，可一次走刀銑完5.2×16×710mm淬硬鋼鍵槽的精加工，鍵側(cè)面的表面粗糙度可穩(wěn)定地達(dá)到Ra1.6～0.8 µm，可省去原來的粗銑、精磨、鑲鍵等工序 [5]。

4.3陶瓷刀具不能用于加工鋁，而對(duì)于灰鑄鐵、球墨鑄鐵、淬火鋼和未淬硬的耐熱合金等難加工材料特別適合。在德國70%加工鑄鐵的工序是由陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具總量的8%～10%[6]。

5 結(jié)論

縱觀全球，橫看同行，模具銑刀用材發(fā)生了三個(gè)明顯的變化：

5.1由通用型高速鋼向高性能高速鋼、粉末高速鋼轉(zhuǎn)化；

5.2硬質(zhì)合金模具銑刀有逐步取代高速鋼銑刀的趨勢(shì)；

5.3超硬材料在模具銑刀中份額不斷增長(zhǎng)。

由于材料科學(xué)、機(jī)床行業(yè)的進(jìn)步，模具工業(yè)正以驚人的速度向前發(fā)展，模具材料日新月異，模具形狀千姿百態(tài)，刀具結(jié)構(gòu)千差萬別，因?yàn)橛糜诩庸つ＞叩你姷恫荒芏ǜ裨谕ㄓ酶咚黉撘环N材料上，應(yīng)該根據(jù)加工對(duì)象、模具服役狀態(tài)、機(jī)床、工夾具等多種因素綜合考慮，選定合適的模具材料，設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)的模具銑刀，并在實(shí)踐中不斷改革創(chuàng)新，力求優(yōu)質(zhì)、高效、環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1]趙炳楨.先進(jìn)切削技術(shù)與模具工業(yè)的發(fā)展.現(xiàn)代制造，2004（9）：42.

[2]盧偉.刀具是提高模具加工效率和質(zhì)量的重要因素，現(xiàn)代制造，2000（7）：36.

[3]王瑚.數(shù)控加工刀具的現(xiàn)狀及其趨勢(shì).工具技術(shù)，2006（3）：35

[4]鄧建新，趙軍編著.數(shù)控刀具材料選用手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2005（4）：99.

[5]肖詩綱.刀具材料及其合理選擇.機(jī)械工業(yè)出版社，1999（6）：354

[6]胡景姝等.干切削和準(zhǔn)干切削技術(shù)及其刀具材料.機(jī)械工程師，2006（2）：77.
　來源：《現(xiàn)代模具》　作者：浙江金華工具廠 趙步青 孫艷娜 黃芳

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文章地址：http://shoneher.cn/Article/mjjs/200809/345.html