各种机械刀具刃模具的用途性能

各种机械刀具刃模具的用途性能

目前越来越复杂的组合刀具结构被用户所认可。为推动组合刀具的发展和扩大使用范围，刀具制造商在开发这些刀具的同时，必须考虑到用户可能遇到的种种问题，寻求解决办法，采取种种措施，包括开发有一定柔性的可控的刀具、开发新的涂层技术、刀具材料和几何形状，为降低刀具成本，甚至可把刀具的生产基地转移到制造成本低的地区去生产。 但是有柔性的组合刀具只有在不需改造机床或与控制系统能顺利连接时才得以推广；新的组合刀具将把与加工效率有关的每个因素，如基体材料、涂层材料、几何形状等因素，都应针对具体的加工对象予以最佳化，形成综合优势。与此同时，由于辅助时间的节省而提高了这些优势的利用程度，取得提高生产率的效果。这种把提高切削效率和减少辅助时间综合应用的趋势，将推动组合刀具更广泛的应用 （１）刀具材料 高速铣削要求高速刀具材料与被加工材料必须有较小的化学亲和力，具有良好的热稳定性、抗冲击性、耐磨性、抗热疲劳性，并具有优良的力学性能等。 目前，用于高速硬铣削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼（PCBN）、陶瓷、新型硬质合金和涂层硬质合金等，应根据模具材料、刀具几何形状、切削条件三大因素来选择刀具材料。 由于聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具具有很高的硬度和耐磨性，因而适合于高速切削淬硬钢。在加工硬度低于50HRC的工件时，PCBN刀具形成的切屑为长条形，在刀具表面产生月洼磨损，从而缩短刀具寿命。因此，PCBN刀具适合加工硬度高于55～65HRC的材料。 陶瓷刀具的成本低于PCBN刀具，具有良好的热化学稳定性，但其韧性和硬度不如PCBN刀具好。因此，陶瓷刀具比较适合加工相对比较软的材料（HRC≤50）。新型硬质合金和涂层硬质合金刀具成本较低，但切削硬度不如PCBN刀具和陶瓷刀具，一般在40～50HRC之间。 从目前研究情况看，在所有模具高速切削刀具材料中，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具的性能较好，是进行淬硬钢模具加工的主要刀具材料。 （2）刀具几何参数选择 当刀具材料选定后，刀具几何参数的选择对刀具的寿命和切削速度有较大的影响，一般应选择强度尽可能大的刀片形状，刀尖圆弧半径也尽可能大。 与普通铣削相比，高速铣削时前角应小10°，后角应大5°～8°。高速铣削时，根据加工材料不同刀具的合理参数也不同，在加工淬硬钢时，起重要作用的刀具几何角度是前角γ0和后角α0。高速铣削时合理的前角γ0和后角α0经验值见表１。 表１不同材料的高速切削加工刀具合理的γ0、α0值 工件材料－γ0－α0 铝合金－12°～15°－13°～15° 钢－0°～5°－12°～16° 铸铁－0°－１２° 另外，硬切削的切削力大，除要求刀片强度外，对刀杆强度和刚度要求也高。 通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求，只有解决好高速铣削刀具这些问题，才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。