零余量加工（ZSM）（也稱近凈成形或負(fù)余量加工）是指模具在加工時無需留出額外的余量讼崔。當(dāng)ZSM被有效的應(yīng)用時凌宫，可以使模具制造商得到很大的利益，費時的EDM加工死辫、手工操作麻坯、拋光、裝配檬舀、校準(zhǔn)和修整等都可以被省略毙帚，組裝和整體制模的時間也可以大幅縮短。實現(xiàn)ZSM加工需要的幾個要素（機床腹痹、編程和刀具）熔布，所有這些協(xié)調(diào)運用即可達(dá)到預(yù)期的效果。

　　合適的機床能夠提供高精度下伙、高主軸轉(zhuǎn)速（18000+r/min）其种、高進給速度（500 +ipm），以及良好的穩(wěn)定性和剛性狸眼。高效的編程軟件將提供更準(zhǔn)確的高度優(yōu)化的刀具路徑藤树，縮短了加工時間。在5軸加工中拓萌，編程軟件將刀具定位在工件的最佳加工角度上岁钓，如果其中某個要素選擇或使用不當(dāng)，加工將毫無效率微王。

　　立銑刀的作用

　　高效模具制造方法的一個要素就是立銑刀屡限。通常情況下，刀具的重要性會被低估或忽略，但是當(dāng)?shù)毒邚臋C床钧大、編程和成品零件中被提出來單獨考慮時翰撑，它的重要程度就變得十分清晰。

　　需要特別指出的是ZSM不是銑削技術(shù)啊央，相反它是將已經(jīng)確定的銑削技術(shù)（HSC和硬銑削）與整體模具制造方法結(jié)合應(yīng)用眶诈。ZSM的建立來自于一種突破傳統(tǒng)的方法，這需要如同改變思維一樣來改變技術(shù)瓜饥，這種變化來源于對刀具重要性的認(rèn)識逝撬。這里我們所要討論的內(nèi)容包括冷卻/潤滑和涂層技術(shù)，這些是影響刀具性能必不可少的因素快混。

　　有效的高速切削

　　從刀具的角度來看愚矗，高速切削是ZSM的基礎(chǔ)。HSC是金屬材料被高速切削的加工方法（比傳統(tǒng)的機械加工速度快5~10倍）穿互，并且是具有高加速度和高精確的快速運動椭药。HSC利用主軸轉(zhuǎn)速，在加速進給時采用相對較淺的切削深度能有效地去除金屬材料峡徽。也可以這樣定義：在切削加工時采用足以產(chǎn)生一定摩擦（釋放熱量）的高速度描刹，使切削下來的金屬碎屑熔化。

　　碳化物的耐熱性結(jié)合最優(yōu)化的排屑槽幾何尺寸垢类，便于微小碎屑快速排出婆崔，并使切削區(qū)周圍迅速冷卻。

　　由于高轉(zhuǎn)速主軸要實現(xiàn)高速切削(HSC)革襟，刀具本身必須具有良好的平衡性十卖。 如刀具應(yīng)采用直柄，在進行精加工操作時鸭嗡，刀具應(yīng)該有偶數(shù)的排屑槽俘伤，這樣可以使切削加工更加流暢和均勻。最重要的是立銑刀的刀柄和切削直徑要達(dá)到微米級的公差份氧，以便減少振動唯袄，從而延長刀具壽命。

　　成功的硬銑削

　　當(dāng)使用硬質(zhì)模具鋼的做法變得更加普遍時蜗帜，去除材料的有效方法要仔細(xì)審核恋拷。在硬度超過52HRC時，采用傳統(tǒng)的高速鋼銑刀就無法進行有效地金屬材料硬銑削加工厅缺。

　　實現(xiàn)有效的硬銑削需要用使更堅硬的材料制造的刀具蔬顾，如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷和立方氮化硼（CBN）等材料湘捎。硬質(zhì)合金由于具有更佳的耐久性和成本效益成為首選材料诀豁。

　　以下是一些成功實現(xiàn)硬銑削和HSC加工所采用的刀具的重要特點：刀具由微米級顆粒或亞微米級顆粒構(gòu)成的硬質(zhì)合金材料組成；高性能的TiAIN涂層可以為刀具提供最佳的性能舷胜，并延長刀具的使用壽命娩践；尤其是在特殊幾何形狀加工時的應(yīng)用。通常情況下烹骨，工件越堅硬則負(fù)傾角越大（0~3）翻伺，而螺旋角則越小（30~0）吱台。

　　1.干式加工

　　干式加工更適合于淬火鋼的加工姥憋。更為節(jié)省差按，節(jié)省的不僅是冷卻液的成本苦爸，而且還包括冷卻液的處理成本（處理成本通常大于冷卻液自身的成本）。從生態(tài)學(xué)角度來看聋账，這是一個更好的選擇瑟扁，它將有利于生態(tài)環(huán)境的保護，由于冷卻液會危害人體的健康毕察，引起過敏反應(yīng)匹氯、呼吸道炎癥和中毒等反應(yīng)。

　　從技術(shù)角度來看库绩，干式加工消除了熱輻射的危險重抑，這種熱輻射是由于冷流體接觸到熱刀具而產(chǎn)生的。這種劇烈的溫度變化會導(dǎo)致刀具龜裂或在刀具的刃口上產(chǎn)生細(xì)小的裂紋峡蓖，從而直接導(dǎo)致刀具過早的損壞亿永。干式加工可以加速冷氣流的擴散，從而使切割區(qū)域降溫换怖，并有助于加速排屑甩恼。

　　2.硬質(zhì)合金

　　硬質(zhì)合金刀具是由相對較軟的粘接劑、鈷（CO）和碳化物（WC沉颂、TiC条摸、TaC、Nbc）等用來提供硬度的復(fù)合材料構(gòu)成的铸屉。通過燒結(jié)處理鈷材料融化钉蒲，而碳化物以更高的熔點在極高溫的情況下依然呈現(xiàn)為固態(tài)。一旦冷卻彻坛，其結(jié)果是鈷粘接劑和脆性的碳化物粒子所形成一個堅實的混合物子巾。

　　在ZSM加工時，立銑刀的構(gòu)成是一個重要的考慮因素小压。碳化物可以在各種顆粒結(jié)構(gòu)下應(yīng)用线梗，包括納米、亞微米、微米仪搔，細(xì)姻眼、中、粗和特別粗糙的顆涟揽福÷桑現(xiàn)代加工首選的刀具是由微米或亞微米碳化物顆粒構(gòu)成的。

　　各種成分形成的鈷和碳化物的混合物桂付，其中碳化物由不同尺寸的顆粒組成摊梯，可以得到一個具有多種硬度和韌性的刀具。因為隨著硬度的增加巍嘶，碳化物的脆性也會增加杀乃。如果在硬度和脆性之間取得適當(dāng)?shù)钠胶猓欢梢缘玫胶线m的硬質(zhì)合金刀具原承。在硬銑削加工時碳环，使用更堅硬的硬質(zhì)合金刀具是一個非常明智的選擇。低碳鋼在HSC加工中應(yīng)用時废奖，如果不是非常堅硬的情況鞍后，有較強彈性的碳化物將能提供最佳的刀具壽命。

　　3.涂層

　　PVD（物理氣相沉積）涂層技術(shù)被推薦應(yīng)用于硬削銑内地、HSC伴澄，以及ZSM加工時所使用的刀具。在一個典型的物理氣相沉積過程中阱缓，鈦和鋁以電極的形式被引入到真空腔中非凌。使用電流撞擊這些電極或ARC操作，這樣電極蒸發(fā)并釋放成為電子狀態(tài)茬祷。氮氣隨后注入真空腔清焕，在高溫下各種形式的等離子氣體的電子被吸引，并沉積到碳化物上形成堅硬的薄膜祭犯，如TiAlN秸妥。這些涂層可以是單層、多層沃粗，或使用不同的交替涂層粥惧，如TiAlN和TiN。 
 
　　涂料對于生產(chǎn)率和刀具壽命有著重要的作用最盅，并最終會對模具制造的成本效益產(chǎn)生影響突雪。一般情況下，由于增加了抗摩擦及耐熱性能涡贱，涂層使得刀具減少了的磨損掠北。涂層潤滑（摩擦系數(shù)作為衡量指標(biāo)）有助于防止冷焊和減少切削力牌骚。反之，由于刀具壽命的延長攘宝，使切割速度得到提高缘荧，工件表面質(zhì)量進一步改善，生產(chǎn)成本大幅降低下驴。

　　而在某些情況下蒿榄，涂層則被證明是有害的，如一個相對比較厚的涂層可能對切削刃的鋒利程度和表面質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響赛臀。另外夹昼，多涂層可以減少摩擦熱或熱沖擊所造成的裂紋的延伸。在物理氣相沉積（PVD）過程中丰扁，電子結(jié)合在一起時可能會在涂層上形成液滴帘达，這些液滴增加了涂層的表面粗糙度，對切屑流產(chǎn)生負(fù)面影響蜘辕。

　　為了解決這種問題僧旬，制造商將對優(yōu)質(zhì)立銑刀的排屑槽進行表面處理炉奴，類似于拋光工藝逼庞，這將大大改善涂層表面的粗糙度。 
 
　　這樣也有利于對刀刃以前形成的涂層進行預(yù)處理瞻赶。切削刃的研磨赛糟，可以減少或消除制造加工時遺留的細(xì)微磨線。由此產(chǎn)生的平滑表面為提高涂層附著力砸逊，減少冷焊璧南，以及為材料積聚在刀刃上提供了一個更好的基礎(chǔ)。

　　模具制造商在使用ZSM方法時需要認(rèn)真地對刀具進行評估师逸，因為刀具是機床和編程的要素司倚。但最重要的是需要評估不同的刀具（通常可以通過抽樣測試）來確定最佳的刀具選擇篓像。

　　單純憑價格是不能有效評估立銑刀的动知。隨著刀具技術(shù)的發(fā)展，更多的功能和特征不斷出現(xiàn)员辩，如坡口加工盒粮、精密幾何尺寸工件的加工、現(xiàn)代化的涂料和獨特的碳化物技術(shù)等都將增加切割刀具的成本企电，但是這些成本都可以很容易地被增加的刀具壽命和性能價值所補償嘶在。

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