為加工模具和模板選擇最有利的加工材料和工具本身的設(shè)計(jì)一樣重要瓶佳，因?yàn)椴牧仙婕肮ぞ叩目杉庸ば源缺觥⒂捕群推谕谋砻婀鉂嵍却缚邸Ｄ＞吆湍０逯械男虏牧咸η蕖⒉牧嫌不男峦苛戏舻稹㈩A(yù)硬化處理材料和混合材料的使用等等讓制造工程師在最佳切割工具的選擇上感到莫衷一是。

　　　新的硬質(zhì)合金球刀竹祷，尤其是銑法中使用的球刀谈跛，已經(jīng)改進(jìn)了其快速并有效地敷設(shè)模槽、進(jìn)行模具削方塑陵、勾邊以及仿形切削和精加工的能力感憾。能夠使用大范圍不同刀片幾何圖形的多功能銑刀的發(fā)展現(xiàn)在允許所有類型的銑加工由一個(gè)刀片來完成——這樣能夠獲得更大的靈活性，降低成本令花。

　　一些新的定型銑削系統(tǒng)設(shè)計(jì)甚至允許用戶只改變不同長(zhǎng)度調(diào)節(jié)器刀柄來提供通用性阻桅，再加上利用感應(yīng)加熱、夾具及收縮安裝切割工具等性能優(yōu)點(diǎn)的新“收縮配合”夾具技術(shù)兼都，深槽工具的同心度和剛性被大大地改善了嫂沉。這些改進(jìn)措施給模具制造商提供了比以前能夠獲得的更好的金屬切割選擇范圍。這里的選項(xiàng)非常多扮碧，比如趟章，碳化物刀片制造商擁有20多種不同的碳化物刀片基底，這些碳化物基底能夠涂上鈦氮化物（TiN）慎王、鈦碳氮化物（TiCN）尤揣、鈦碳化物（TiC）、鋁氧化物（Al2O3）她忱、鋯碳氮化物（ZrCN）、鈦鋁氮化物（TiAIN）或者鋁鈦氮化物等胶勾。這些涂料單獨(dú)涂敷园秫，也可以通過物理涂敷工藝（PVD）或者化學(xué)涂敷工藝（CVD）或者允許涂敷70%超薄層的多層CVD工藝混合涂敷。

　　涂料確實(shí)在很大程度上改善了磨損阻力爹窥、增加了工具壽命并使更高的速度和進(jìn)料成為可能峡稿。PVD和CVD涂料因涂敷的工藝溫度不同而有區(qū)別。PVD工藝是一種低溫工藝膊许，它提供摩擦系數(shù)很低的更精細(xì)的斷裂阻力涂料顆粒結(jié)構(gòu)土叠。因此，有PVD涂層的刀片刃口更鋒利拭秃。

　　現(xiàn)在构睬，在這個(gè)選擇清單中又增加了幾種陶瓷材料，這時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)倪x擇實(shí)際上是多么困難蔓献。因此歪榕，首先考慮在什么地方為什么發(fā)生了刀片故障以及加工不同模具材料一些的一些基本要求基公，這些可以為具體刀片類型的選擇作出參考。

　　故障分析

　　模具制造中所使用的切割工具刀片主要的故障情況是熱斷裂宋欺，然后是裂縫周圍的腐蝕轰豆、軋件材料（與焊接在工具刀片邊上的材料相似）的堆積，最后是邊碎裂齿诞。軋件材料像H11酸休、H13、D2和A2工具鋼容易導(dǎo)致熱斷裂和工具邊的碎裂祷杈。

　　機(jī)加工過程中使用冷卻劑和高給料速度增強(qiáng)了熱斷裂斑司。傳統(tǒng)的CVD涂層碳化物工具通常只局限于對(duì)付熱斷裂阻力。傳統(tǒng)的CVD涂料像TiC吠式、TiCN和TiN能提供有限的熱阻隔性能但是卻有高穩(wěn)定性陡厘、抗氧化和抗化學(xué)物的性能。Al2O3或者AlO3/ZrO2合成氧化物涂料可以提供增強(qiáng)了的化學(xué)抗磨損能力以及隔熱保護(hù)能力特占。這些類型的涂料的不利面是它們有限的斷裂韌度特性糙置。通常抗拉應(yīng)力在高溫（～1000℃）CVD涂料中較高是目。

　　在和氧化物涂層結(jié)合使用時(shí)谤饭，中溫（～850℃）多層MTCVD涂料像TiCN或者ZrCN 的抗拉應(yīng)力較小并且更適合于綜合斷裂韌度、抗磨蝕阻力耗亮、抗化學(xué)物磨損和抗熱斷裂等性能诚悍。

　　在過去的5年中，使用以TiAIN合成物為基礎(chǔ)的PVD涂料有很多好處筐知。這些類型PVD涂料的高抗氧化性能毛师、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱硬度和增強(qiáng)了的隔熱性能促進(jìn)了其在高速（1,000-1,500sfm）機(jī)加工領(lǐng)域的使用符固。毫無疑問族江，使用PVD TiAIN涂料提高了機(jī)加工的生產(chǎn)率。

　　模具材料

　　因?yàn)殂娤鞣ㄊ悄＞邫C(jī)加工的主要部分拓肉，最好把注意力集中在目前常用的模具材料上站号。此外，就碳化物級(jí)別和涂料來說瘩朋，多數(shù)碳化物刀片制造商的產(chǎn)品相似尔减，因此本質(zhì)上是通用的。

　　鋁

　　對(duì)于塑料成型行業(yè)中的某些部分來說券亚，鋁是優(yōu)先選擇的模具材料缓艳。其金屬切削率可以比機(jī)器鋼快8～10倍。近幾年看峻，鋁生產(chǎn)商已經(jīng)開發(fā)出了更好的高強(qiáng)度材料郎任，其硬度特性范圍在158～168布里涅耳之間秧耗。在鋁上很難加工出非常光滑的表面，因此舶治，完成工序階段拋光操作就變得比較重要分井。

　　通常，銑削鋁要求粗加工的碳化物級(jí)別為C2霉猛，精加工碳化物級(jí)別為C3尺锚。這些是中粒通用目的的銑削級(jí)別，這里中粒在要求銳邊的粗加工和精加工應(yīng)用中有著非常優(yōu)秀的抗磨損性能惜浅。每齒走刀量在.004-.014之間時(shí)可以獲得700-2000sfm瘫辩。此外，金屬陶瓷級(jí)別用于要求好的邊緣韌力和潤滑性的鍛鋁材料是比較理想的坛悉。采用這些級(jí)別的陶瓷刀片可以獲得1500-2500sfm伐厌。對(duì)于立銑刀和平面銑刀來說，每齒走刀量一般在.006-.014之間琴市。刀片設(shè)計(jì)有一個(gè)良好的正刀面角以保證碎片盡可能快地離開刃口邑丰。

　　多數(shù)情況下，唯一的要求是無涂層的碳化物級(jí)別殊馋。鋁很容易切割伺免，提高抗磨壽命使用任何涂料帶來的額外費(fèi)用通常是很難證明是合算的。

　　然而嗤舀，在作高速機(jī)加工時(shí)徐敢，可以選擇使用多晶金剛石硬焊接的PCD刀片，因?yàn)樗袃?yōu)秀的表面光潔度工杀，這種光潔度能夠在速度提高時(shí)產(chǎn)生彰茉。

　　鈹銅

　　就熱傳導(dǎo)率特性來講，銅基合金材料模具能給模具制造商帶來很多好處估裁。它們還有從10到40Rc的硬度級(jí)別垮登，幾乎是鋁的兩倍。然而崩旱，適用于機(jī)加工鋁的碳化物級(jí)別C2在這里也同樣適用。建議的粗加工和精加工走刀量和速度都稍微有些少澄港。在330-660sfm之間是比較現(xiàn)實(shí)的椒涯，每齒走刀量在.003-.008in之間。另一方面回梧，建議刀片設(shè)計(jì)的正前角最少為7度废岂。

　　P20工具和模具鋼

　　P20是一種常用的模具鋼，它通常是鉻狱意、鎳和鉬合金湖苞。它一般是用大約32Rc的均勻硬度經(jīng)過淬火和回火處理拯欧。采用P20鋼可以獲得非常光滑的表面光潔度〔乒牵可是镐作，根據(jù)機(jī)加工變量和期望的表面光潔度，可使用的刀片級(jí)別和涂料種類是可以擴(kuò)展的隆箩。某種涂層刀片或者金屬陶瓷因?yàn)槟軌颢@得更高的走刀量可能是最好的解決方法该贾。對(duì)粗加工，建議使用C5和C6碳化物級(jí)別捌臊，精加工建議使用C6和C7級(jí)別杨蛋。要求碳化物基底的沖擊韌性要好——一種兼有TiN涂層CVD的潤滑性和TiN/TiCN/ Al2O3/TiN涂層的多層CVD的抗磨損性的基底。還可以使用TiC/TiCN金屬陶瓷肘认，因?yàn)樗泻芎玫倪吘夗g力蛹段。粗加工可以獲得300-600sfm之間的機(jī)加工速度，精加工可以獲得250-625sfm之間的機(jī)加工速度舞铝。

　　使用不同的涂料捞书，每齒的走刀量可以在.005-.008in之間。使用無涂層碳化物材料也能夠成功辞垦，這些材料的邊緣韌力和抗沖擊強(qiáng)度較好并臊。可是怎棋，要求更低的機(jī)加工速度在今天真的是不現(xiàn)實(shí)了帆疚。

　　應(yīng)該指出的是：更硬的工具鋼——比如那些超過45Rc的——今天仍在使用，這都是為了能夠生成更好的表面光潔度并消除所有拋光作業(yè)象人。試著使用那些加工P20鋼并做走刀量和速度試驗(yàn)的切割工具刀片會(huì)是一個(gè)很好的開端养烙。

　　不銹鋼系列

　　這些包括所有400系列不銹鋼。通常蜀谤，這些不銹鋼的硬度范圍在50-56Rc之間货僚。這里要求的重型碳化物基底要好。CVD涂料TiC/TiCN/TiN或者TiN/TiCN/ Al2O3/TiN刀片運(yùn)行良好亚侠。此外曹体，PVD涂料TiN與Ti-TiCN涂層金屬陶瓷一樣有效。照例硝烂，都是沖著速度而來箕别。使用CVD涂料能夠運(yùn)行的更快，當(dāng)然陶瓷金屬是最快的——特征是粗加工從360～650sfm滞谢，精加工從400～850sfm串稀。每齒在.004～.012in之間時(shí)，每齒的走刀量相當(dāng)穩(wěn)定。

　　高溫合金

　　為了延長(zhǎng)模具壽命母截，模具制造商繼續(xù)在做更硬的鎳基和鈷基模型材料試驗(yàn)到忽。這些材料的易加工性一直是一個(gè)不利因素。它們非常堅(jiān)硬清寇，有時(shí)硬度達(dá)到57Rc喘漏。通常，含鋁量高的新AlTiN涂料非常有效颗管，因?yàn)樗鼈兊挠捕群脱趸€(wěn)定性更高静冯。涂料的涂敷采用一種獨(dú)特的濺射離子工藝，它能澆注一層很厚而且很均勻的涂層蛮究。涂層起絕熱層的作用狱鼎，它把產(chǎn)生的熱量傳到碎片上，而不是刀片上家厂。粗加工速度在80～115sfm之間篷浅，精加工速度為90sfm。每齒走刀量在.004～.012in之間婿孟。金剛石涂料尚在開發(fā)階段客娱，但是最后也將成為一個(gè)選項(xiàng)，它將使這些高溫合金材料的機(jī)加工更加有效孟盅。

　　結(jié)論

　　在模具制造商繼續(xù)使用不同模具材料來優(yōu)化造型工藝的過程中圈机，這些材料的可加工性和金屬切割工藝的經(jīng)濟(jì)性也是不斷變化的。切割工具刀片制造商將繼續(xù)開發(fā)新的材料悠怕、涂料和工藝來改善這些切割工具的抗磨損性能和工具壽命偏戳。在使用PVD TiAIN涂料新的微型碳化物級(jí)別（<0.4mm）中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種情況，這種涂料是針對(duì)機(jī)加工預(yù)硬化處理硬度在54Rc之上的鋼材的隶谒。此外攻泼，為了增加經(jīng)濟(jì)效益并適應(yīng)環(huán)保要求，有一種朝向干切割加工發(fā)展的趨勢(shì)鉴象。就干切割應(yīng)用要求的改善熱能管理忙菠、潤滑、低摩擦系數(shù)和碎屑去除等問題而言纺弊，涂料將發(fā)揮關(guān)鍵的作用牛欢。比如，一種ZrO2涂料在干式機(jī)加工中非常有效淆游，因?yàn)槠鋽嗔褟?qiáng)度很高而摩擦系數(shù)很低傍睹。

　　多數(shù)情況下，永遠(yuǎn)不會(huì)有一種切割工具刀片解決方案是萬能的稽犁。就不同的機(jī)器焰望、不同冷卻劑骚亿、速度和走刀量以及機(jī)加工環(huán)境來說已亥，有太多太多的變量熊赖，最終的選擇權(quán)利在你。

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