在傳統(tǒng)的模具切削加工生產(chǎn)中增捻，以粗加工為主绊起，隨著新型模具工業(yè)的迅速崛起腔彰、材料熱處理及切削技術(shù)的進(jìn)步芍阎，被加工件量世曾、質(zhì)都發(fā)生了很大的變化懊霹，由粗加工擴(kuò)大至半精加工冈瞪、精加工，促進(jìn)了模具工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展凹田。

　　近年來(lái)找仙，由于干切削、硬切削链坝、高速切削等快速的進(jìn)入到模具加工領(lǐng)域亲敷，使模具制造進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展期，與老式的成型表面電火花工藝相比饿婴，由CNC機(jī)床的柔性卒割、耐磨刀具材料和表面涂層、新型刀具結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的高速切削系統(tǒng)腌馒，免去了電極的準(zhǔn)備程序堂憔，可提高生產(chǎn)率30%~50%寡花，并減少手工拋光工作量60%~100%，從而把整個(gè)模具的生產(chǎn)周期縮短了2/3[1]奥猎，提高了企業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力昼钻。

　　針對(duì)模具加工高效、單件封寞、小批量和材料硬度高然评、加工難度大、形狀復(fù)雜和切削余量大的特點(diǎn)狈究，工具制造廠開(kāi)發(fā)出大量適應(yīng)模具生產(chǎn)需要的專用非標(biāo)銑刀碗淌，并在刀具行業(yè)的產(chǎn)品中形成了獨(dú)樹(shù)一幟的《模具銑刀》（JB/T7966·1～10-95）系列標(biāo)準(zhǔn)。

　　時(shí)代在發(fā)展谦炒，技術(shù)在進(jìn)步贯莺，《模具銑刀技術(shù)條件》（JB/T7966·10-95），規(guī)定用W18Cr4V或同等性能的高速鋼制造宁改，硬度63～66HRC缕探。從目前的市場(chǎng)調(diào)查分析，W18Cr4V还蹲、M2爹耗、9341等通用型高速鋼（HSS）在模具銑刀板塊中已失去了競(jìng)爭(zhēng)力，而代之以粉末高速鋼谜喊、高性能高速鋼劣秦、硬質(zhì)合金及超硬刀具材料。

　　1 高性能高速鋼和粉末高速鋼

　　到目前為止巨陌，高速鋼牌號(hào)近百種蔼邓，但在市場(chǎng)上流通的不超過(guò)20種。人們習(xí)慣上將高速鋼分為四大類：通用高速鋼（HSS）巡抛、高性能高速鋼（HSS-E）侨懈、粉末高速鋼（HSS-PM）和低合金高速鋼（DH）。HSS追艘、DH材料很難勝任銑刀的加工要求凄系，HSS-E、HSS-PM還能占據(jù)一席之地娇符。

　　1.1 高性能的高速鋼

　　HSS-E 是指在HSS成分基礎(chǔ)上適當(dāng)提高C量票、V量，有些牌號(hào)再加入Co遂撮、Al等合金元素来讯，以提高耐熱性、耐磨性的鋼種。這類鋼的紅硬性比較高舶得，經(jīng)625°×４h加熱后仍保持60HRC以上的高硬度呀舔，刀具的耐用度通常為HSS鋼刀具的1.5～3倍。

　　1.2粉末高速鋼

　　HSS-PM 是用細(xì)小的高速鋼粉末在高溫高壓下直接壓制而成的高速鋼品種扩灯。在國(guó)外應(yīng)用相當(dāng)普及媚赖，而國(guó)內(nèi)只有少數(shù)廠家使用。

　　HSS-PM完全避免了冶煉高速鋼碳化物不均勻的毛病珠插，不論其截面多大惧磺，碳化物都細(xì)小均勻，所以它較冶煉高速鋼強(qiáng)度和韌性都高的多捻撑。

　　1.3 高速鋼模具銑刀熱處理要點(diǎn)

　　由于模具加工的特殊性對(duì)刀具的要求非常嚴(yán)格磨隘，刀具熱處理要掌握如下要點(diǎn)：

　　1.3.1  HSS刀具淬火晶粒度控制在10號(hào)左右，硬度65～66.5HRC,過(guò)熱程度視具體刀型而定,但過(guò)熱不得超過(guò)2級(jí)(小型刀具不允許過(guò)熱)顾患。

　　1.3.2  HSS-E熱處理后雖可以達(dá)到67～70HRC番捂，但實(shí)際使用不允許有如此高的硬度，65～67HRC的硬度深受青睞江解。

　　1.3.3  HSS-PM具有優(yōu)良的力學(xué)性能设预，淬火晶粒度控制在10.5號(hào)，視不同產(chǎn)品上下浮動(dòng)半級(jí)废筒。但千萬(wàn)不可盲目追求高硬度焦忌，大量的事實(shí)表明，高硬度并非高壽命棉挤。將硬度控制在66～67.5HRC不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題（小刀具可以低1HRC）绳粮。

　　2 硬質(zhì)合金銑刀

　　硬質(zhì)合金刀具是數(shù)控機(jī)床的主導(dǎo)產(chǎn)品，歐洲有些國(guó)家90%以上的車刀岳扒，55%以上的銑刀都用硬質(zhì)合金制造需天，且增長(zhǎng)勢(shì)頭正旺，以驚人的速度滲透到數(shù)控刀具的各個(gè)領(lǐng)域掘叫。展望未來(lái)猩禀，數(shù)控刀具無(wú)疑是硬質(zhì)合金的天下，模具銑刀首選材料應(yīng)是硬質(zhì)合金郁秦。

　　2.1硬質(zhì)合金刀具的主要特點(diǎn)

　　2.1.1 硬度 

　　硬質(zhì)合金主要由硬質(zhì)碳化物組成喘茵，所以它的硬度比高速鋼高得多浩淹，一般為89～93HRA能说，540℃時(shí)的熱硬性需要82～87HRA。

　　2.1.2 抗彎強(qiáng)度及韌性

　　硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度比較弱井辜，只有高速鋼的1/3～1/2绎谦，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窃肠。

　　2.1.3導(dǎo)熱性

　　硬質(zhì)合金的導(dǎo)熱性高于高速鋼包个，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)比高速鋼小得多冤留，焊接時(shí)應(yīng)考慮防裂措施碧囊。

　　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，目前纤怒，國(guó)外硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的涂層比例在70％以上糯而，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)用范圍泊窘。

　　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的球頭銑刀熄驼，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烘豹。若再施以涂層處理瓜贾，可以達(dá)到很高的切削速度。法國(guó)Fraisa公司的立銑刀,銑削硬度52～56HRC的淬硬鋼苞誊，切削速度可達(dá)300m/min誊殊，進(jìn)給速度為1000～4000mm/min，新一代的整體硬質(zhì)合金銑刀盘贤，在加工63HRC的淬硬鋼時(shí)切削速度能達(dá)150m/min以上沟乘，在加工一般模具鋼時(shí)能達(dá)400～500m/min。

　　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)銑床上銑削蹄警。

　　2.3.3株洲鉆石切削刀具股份有限公司開(kāi)發(fā)的黑金剛刀片系列,是專門(mén)為加工鑄鐵而開(kāi)發(fā)的硬質(zhì)合金刀片伟铸，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%。

　　2.3.4由于模具加工的工作量很大覆首，為了提高加工效率厘沉，不希望多換刀，工具廠開(kāi)發(fā)了可轉(zhuǎn)位的面銑刀亦蟋，包括銑平面护丢、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纲盟，金屬切除量大砂沛，刀具懸伸又長(zhǎng)，如果用傳統(tǒng)的銑削加工曙求，效率很低碍庵，現(xiàn)在改用小切深大進(jìn)給量的方式，實(shí)現(xiàn)了高效加工悟狱。

　　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(wú)機(jī)超硬材料静浴，開(kāi)拓了高速切削的新紀(jì)元堰氓。

　　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苹享，在切削耐磨材料時(shí)耐磨性為硬質(zhì)合金的50倍双絮，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得问，實(shí)現(xiàn)“以車代磨”囤攀。

　　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)定的宫纬，在大氣和水蒸氣中無(wú)任何變化抚岗，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)合金哪怔，但低于金剛石研矗。

　　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)合金低得多夷硅。

　　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(guó)國(guó)際機(jī)床工具商品展覽交易會(huì)”上獲悉芒浪，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鑄鐵氢滋，切削速度500m/min谦牛，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价忙，壽命長(zhǎng)住建；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)皮围，表面粗糙度達(dá)0.2～0.4μm逆辐。

　　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(lái)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)量好捏裂。

　　4 陶瓷銑刀

　　陶瓷刀具具有硬度高唧尊、耐磨性好、耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)吩屹，且不與切屑粘接跪另。世界各國(guó)都非常注重開(kāi)發(fā)和應(yīng)用陶瓷刀具。近20年來(lái)煤搜，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免绿。目前，由于控制了原料的純度和晶粒尺寸擦盾，添加了各種碳化物嘲驾、氮化物和晶須等，采用多種增韌補(bǔ)強(qiáng)厌衙，使得陶瓷刀具的抗彎強(qiáng)度距淫、斷裂韌度和抗沖擊性能都有大幅度提高，開(kāi)發(fā)了一系列的新型陶瓷刀具材料婶希。如納米復(fù)合陶瓷刀具榕暇、晶須增韌陶瓷刀具、梯形功能陶瓷刀具喻杈、粉末涂層陶瓷刀具彤枢、自潤(rùn)滑陶瓷刀具等。應(yīng)用范圍日益廣泛筒饰，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分明顯须彼，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 倍捶益。

　　4.2 用SG4陶瓷制成的三面刃銑刀司箫，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锌拾，可省去原來(lái)的粗銑绕众、精磨、鑲鍵等工序肴摊。

　　4.3陶瓷刀具不能用于加工鋁姆已，而對(duì)于灰鑄鐵、球墨鑄鐵碉晾、淬火鋼和未淬硬的耐熱合金等難加工材料特別適合急响。在德國(guó)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%陋窗。

　　5 結(jié)論

　　縱觀全球嘱悄，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实愚、粉末高速鋼轉(zhuǎn)化旷偿；

　　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)爆侣。

　　由于材料科學(xué)萍程、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)展兔仰，模具材料日新月異茫负，模具形狀千姿百態(tài)，刀具結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別乎赴，因?yàn)橛糜诩庸つ＞叩你姷恫荒芏ǜ裨谕ㄓ酶咚黉撘环N材料上忍法，應(yīng)該根據(jù)加工對(duì)象、模具服役狀態(tài)榕吼、機(jī)床饿序、工夾具等多種因素綜合考慮勉失，選定合適的模具材料，設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)的模具銑刀原探，并在實(shí)踐中不斷改革創(chuàng)新乱凿，力求優(yōu)質(zhì)、高效芯妇、環(huán)保帝璃。

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