在您的刀具選擇過程中，請考慮機床性能、針對的銑削工藝宰爆、編程、工件及刀具夾持能力丝仿。

　　隨著銑削工藝和刀具技術(shù)的持續(xù)發(fā)展蟆豫，越來越多的模具制造商借此來優(yōu)化機加工操作、縮短加工節(jié)拍 以及獲得卓越的模具表面粗糙度懒闷。但是十减，諸如機床性能、針對的銑削技術(shù)愤估、編程帮辟、工件及刀具夾持能力等因素是刀具選擇過程中必不可少的組成部分。此外玩焰，同樣重要的是分析刀片磨損的能力由驹，只有具備此能力，才能在模具加工應用中最大限度地延長刀具壽命并準確預測刀具的使用情況震捣。

　　如今荔棉，為了充分利用最新的切削刀具并采用高效的銑削技術(shù)闹炉，快速高效蒿赢、功能強大且具有更出色編程性能的機床非常重要。高進給銑削和高速銑削是兩種流行的銑削工藝渣触，它們都需要使用特定刀具類型才能成功進行加工羡棵。

　　銑削工藝

　　高速（或動態(tài)）銑削工藝現(xiàn)在變得日益普遍。當使用整體硬質(zhì)合金刀具時玖生，該工藝也特別有效鹤莹。這種銑削方法是一種優(yōu)化粗加工方法，在切削鋼件時丑钱，它可以將大切深與相對較小的徑向嚙合量結(jié)合起來坑遥。該工藝還適用于加工硬度為 HRC 60 及以上的材料嘁汞。

　　對于高進給銑削加工，推薦使用專門為之設(shè)計的大直徑可轉(zhuǎn)位刀具剧廓，以切除更多的材料凰侈。本質(zhì)上，該工藝先使用較大的可轉(zhuǎn)位刀具進行粗加工馍丑，然后在模具接近完工時換用小直徑可轉(zhuǎn)位球頭刀和整體硬質(zhì)合金刀具進行精加工郎丰。

　　恰當?shù)牡毒咧睆饺Q于模具特征，比如圓角半徑绷坠。高進給可轉(zhuǎn)位刀具的直徑通常不小于 15 mm (0.62")洛惹。

　　如果需要使用更小直徑的刀具，應該使用整體硬質(zhì)合金立銑刀泥天。

　　高進給可轉(zhuǎn)位刀具的刀片可以隨著工件材料的變化而改變奋构，但大多數(shù)應用規(guī)定使用 PVD 鍍層或 CBN 鍍層刀片。對于刀片的槽型耿导，三角形刀片可能具有比圓形或方形刀片更低的主偏角声怔。低主偏角可產(chǎn)生更薄的切屑，而這進而要求采用高進給率才能使該刀片槽型保持合適的切屑厚度舱呻。低主偏角還有助于沿著軸向方向引導切削力醋火，將其向上推入主軸中，從而在機床上實現(xiàn)更穩(wěn)定箱吕、更容易的加工操作芥驳。如果采用更高的主偏角，則會產(chǎn)生厚的切屑茬高，導致進給率調(diào)整少兆旬。此外，這還會導致更大的徑向力怎栽，造成主軸軸承產(chǎn)生振動并承受應力丽猬。

　　高速銑削所用的整體硬質(zhì)合金刀具通常是四刃方肩立銑刀。這種刀具具有長切削刃并內(nèi)置分屑槽熏瞄。分屑槽能將切屑斷成可控的小尺寸脚祟，因而改善了切削區(qū)及機床的排屑。另外惊申，全切長和分屑槽與高速銑削配合時烂攒，可提升生產(chǎn)率，并顯著延長刀具壽命商麻，因為刀具負荷始終保持穩(wěn)定筝贮。

高進給加工期間，刀具應以全直徑嚙合量運行，并且嚙合量不低于刀片寬度的一半芙棚，因為高進給刀具可以沿著軸向方向有效引導機床主軸的切削力镰鹤，從而形成切削平衡

　　高進給加工期間，刀具應以全直徑嚙合量運行数芝，但不應小于刀片寬度的一半小梢。高進給刀具可以沿著軸向方向有效引導機床主軸的切削力而獲得平衡，因此全直徑嚙合量是可以實現(xiàn)的杀肩。當?shù)毒邍Ш狭康陀诘镀瑢挾纫话霑r挤奢，將會因切削不平衡而承受推力和更大的振動。對于高速銑削來說洞难，高進給銑削所用的刀具類型（可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金立銑刀）同樣適用舆吮。但是，這種刀具的槽型必須有助于采用高轉(zhuǎn)速和高進給率队贱，并且要采用中等切屑負荷而不是重型負荷色冀。

　　盡管長懸伸高進給銑刀可在高速加工應用中高效運行，但它們的運轉(zhuǎn)速度不如短懸伸刀具柱嫌，除非使用特制的減振刀柄或者大幅降低切削速度锋恬。當長懸伸刀具的加工速度高于推薦時，振動會增加编丘，造成刀片微崩和過早失效与学。

　　刀片磨損分析

　　在對模具的加工操作進行優(yōu)化時，關(guān)鍵是最大限度地延長刀具壽命并可預測刀具的使用嘉抓，以保持零件的精度并減少機床性能下降索守。模具車間必須了解各種刀片失效模式，并檢查用過的刀片以確定失效根源抑片。

　　在刀片檢查過程中卵佛，立體顯微鏡可以發(fā)揮重要的協(xié)助作用，這種立體顯微鏡具有良好的光學特性议乐、充足的照明和至少 20 倍放大率奥憎，它能識別導致刀片過早磨損的失效模式。

　　有 8 種常見的刀片失效模式忙坡。其中后刀面磨損眉藤、熱裂紋和刃口微崩是在采用高進給銑削方式加工模具時需要注意的失效模式。但是底悍，加工期間使用不合適的刀片會造成其他 5 種失效模式杜糕。

　　1. 后刀面磨損一般很均勻谭某，它隨著加工材料使刀片的切削刃磨損或變鈍而逐漸出現(xiàn)蜡瓜。識別正常后刀面磨損時，會發(fā)現(xiàn)沿著刀片的切削刃形成一個相對均勻的磨痕接竣。偶爾會有工件上的金屬弄臟切削刃昨浆，夸大刀片磨痕的表觀尺寸函唾。

　　為了減緩正常的后刀面磨損，重要的是采用不會微崩的最硬刀片材質(zhì)等級魔呈，并且使用最輕快的切削刃來減少切削力和摩擦味扼。另一方面，在切削耐磨材料委造，比如切削球墨鑄鐵戳鹅、硅鋁合金、高溫合金昏兆、熱處理后的沉淀硬化 (PH) 不銹鋼枫虏、鈹銅合金及鎢硬質(zhì)合金時，常會出現(xiàn)快速的后刀面磨損爬虱。后刀面快速磨損的跡象與正常磨損相同隶债，為阻止快速磨損，需要使用耐磨性更佳跑筝、硬度更高或有鍍層的硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級死讹。

　　2. 月牙洼磨損是擴散磨損與磨料磨損共同作用的結(jié)果。工件切屑中的熱量會使硬質(zhì)合金的成分溶解并擴散到切屑中曲梗，造成刀片頂部產(chǎn)生月牙洼赞警。月牙洼最終會增大至足以使后刀面發(fā)生微崩、變形甚至可能導致快速的后刀面磨損虏两。盡管任何常見的鍍層都能抵抗月牙洼仅颇，但推薦使用氧化鋁鍍層。

　　3. 工件的碎片通過熱壓焊結(jié)到刀片切削刃上時梗力，會產(chǎn)生積屑瘤瘦肥，這是切削區(qū)存在化學親和性、高壓及高溫所致筷品。積屑瘤最終會脫落挟伯，有時隨刀片碎片一同脫落，從而導致微崩和快速的后刀面磨損絮眨。積屑瘤可以通過零件尺寸或表面粗糙度的異常變化以及切削刃頂部或后刀面出現(xiàn)的閃亮材料來識別拇支。通過增加切削速度和進給量、使用氮化物 (TiN) 鍍層刀片以及選用具有可減少作用力的幾何形狀和/或平滑表面的刀片可以控制積屑瘤低白。

　　4. 刀片切削刃微崩源自機械性能不穩(wěn)定唬爹，通常是由不牢固的裝夾、軸承不良或主軸磨損酣夫、加工材料有硬質(zhì)點或斷續(xù)切削造成押赋。確保機床合理裝夾、盡量減少彎曲變形、使用研磨刀片仙冕、控制積屑瘤以及采用韌性更好的刀片材質(zhì)等級和/或更強壯的切削刃幾何形狀將可阻止微崩的發(fā)生粱快。

　　5. 刀片的熱/機械失效是由劇烈的溫度波動與機械沖擊共同造成的。應力裂紋會沿刀片刃口形成叔扼，最終造成刀片的硬質(zhì)合金部分脫落事哭，看起來有點類似于微崩。熱/機械失效跡象是出現(xiàn)多個垂直于切削刃的裂紋瓜富。在微崩開始前識別出該失效模式特別重要鳍咱。為防止熱/機械失效，需要正確使用冷卻液与柑。如果希望在加工工藝中完全杜絕這種失效流炕，可使用更耐沖擊的材質(zhì)等級以及散熱槽型。

　　6. 刃口變形是由過多熱量和機械負載共同造成的仅胞，模具加工常會出現(xiàn)這種情況每辟。在高速和高進給情況下，或是加工硬鋼干旧、加工硬化表面及高溫合金時渠欺，會產(chǎn)生大量的熱量。這會造成刀片中的硬質(zhì)合金粘接劑或鈷發(fā)生軟化椎眯。通過使用粘接劑含量更低酥丛、更耐磨的刀片材質(zhì)等級、降低加工速度和進給量并采用低作用力的刀片槽型咒舰，可以控制刃口變形蘸暮。

　　7. 刀片切削深度區(qū)域出現(xiàn)溝槽和切屑時，溝槽磨損會變得顯著埂帜。為防止出現(xiàn)溝槽磨損懊据，需要在多行程加工中改變切深；使用具有較大主偏角的刀具跑科；在加工高溫合金時提高切削速度接纽；降低進給量；小心增加切削深度區(qū)域的研磨贝渣；防止積屑阶铝，尤其是加工不銹鋼和高溫合金時。

　　8. 刀片切削刃所承受的作用力超過其固有強度時确告，刀片將會發(fā)生機械斷裂惊也。其他七種失效模式都可能會導致刀片斷裂。除了正常后刀面磨損之外遇患，通過糾正所有其他的失效模式可避免發(fā)生機械斷裂统台。使用更耐沖擊的材質(zhì)等級雕擂、選擇更強壯的刀片槽型、采用更厚的刀片饺谬、降低進給量和/或切削深度、驗證裝夾剛性以及檢查工件是否含有堅硬的夾雜物或難以切入谣拣，這些都是有效的糾正措施募寨。

　　刀具的材質(zhì)等級、幾何形狀森缠、材料及規(guī)格

　　大多數(shù)刀具制造商都會針對特定的加工材料開發(fā)出刀具材質(zhì)等級和幾何形狀拔鹰。在模具加工中，這些材料通常為 P20 鋼件贵涵、CPMV 10 和粉末金屬列肢。關(guān)鍵是根據(jù)所加工的特定材料選擇正確的材質(zhì)等級和幾何形狀，以免刀具過早失效宾茂。另外瓷马，根據(jù)材料選配刀具還能提高加工性能和可預測性，從而減少換刀跨晴、報廢及返工裂怕。

　　如果材料的硬度為 HRC 52 或更軟，一般的整體硬質(zhì)合金刀具就可以勝任曹是。對于硬度更高的材料椒缀，應該使用具有不同幾何形狀和鍍層（比如專為極硬材料而設(shè)計的氮化鋁鈦）的整體硬質(zhì)合金立銑刀。另外房睁，對于整體硬質(zhì)合金刀具脑播，不同的刀具制造商還有特殊的混合鍍層。對于可轉(zhuǎn)位刀具侈吨，硬銑削刀片的幾何形狀和鍍層適用于加工大多數(shù)極硬的粉末金屬冗级。如今的可轉(zhuǎn)位刀具可提供不同的刀片材質(zhì)等級及槽型，因而能夠優(yōu)化更硬模具材料的加工均膛。

　　一旦確定了刀具的類型粮森，必須選擇合適的刀具圓角半徑規(guī)格。刀具圓角半徑必須小于模具內(nèi)角半徑兆又。

　　如果刀具圓角半徑與模具的圓角半徑相當拢宛，便會出現(xiàn)“硬停機”，而不是刀具平穩(wěn)地通過圓角陈莽。

　　對于精加工渤昌，推薦使用直徑更小的整體硬質(zhì)合金刀具。此外走搁，還可使用當今的整體硬質(zhì)合金高進給刀具独柑。

　　這種半徑原則也適用于粗加工迈窟，即采用圓角半徑小于工件半徑的刀具。盡管這會在圓角處留有更多的材料忌栅，但它有助于為隨后的半精加工和精加工保持穩(wěn)定车酣、均勻的刀具負荷。

　　與刀具的圓角半徑同樣重要的是刀具的剛性索绪，而且刀具的拔模斜度/錐度也起著關(guān)鍵作用湖员。大多數(shù)刀具為縮頸或錐頸∪鹎縮頸刀具的刀刃上方與刀桿直徑下方之間的直徑小于刀刃尺寸娘摔。對于錐頸刀具，首先是切削直徑唤反，然后是切削直徑上方更小的縮頸區(qū)域凳寺，再是延伸到刀桿直徑的一個錐形。大多數(shù)長懸伸加工刀具均采用錐形刀頸設(shè)計旧搔。

　　較小的拔模斜度意味著刀具需要有更大的剛性旁核。但是需要保留一定的傾角以避免刀具摩擦模腔的側(cè)壁。為了選擇剛性最大的刀具仿扩，必須考慮模具型腔的拔模斜度麦葱。刀具傾角絕不應等于或大于模具拔模斜度。比如频澜，如果模腔所有側(cè)壁的拔模斜度為 3 度盖础，則可以使用最大傾角 2.5 度的刀具。

　　冷卻液

　　對于冷卻液在模具加工中的使用试授，當今大多數(shù)先進的刀具設(shè)計和幾何形狀可以在干式加工中達到最佳性能伶肚。例外情況是油霧冷卻，但必須一直使用油霧進行冷卻辈畜。對于硬銑削侄含，原則上絕不使用任何冷卻液，除非有油霧可用洽腊。

　　刀柄

　　對于刀具夾持褒醒，大多數(shù)刀具公司會推薦用于模具加工和當今先進刀具的減振刀柄。最好的刀具配備低性能的刀柄將無法實現(xiàn)最佳的加工性能和刀具壽命池摧，而先進的高性能刀柄卻可以使刀具壽命翻倍焦除。

　　振動控制至關(guān)重要，尤其是刀具較長和高進給銑削粗加工應用中作彤。關(guān)鍵是這些減振刀柄可以減少由切削工藝產(chǎn)生的諧波和振動膘魄。

　　刀具路徑和編程

　　模具加工刀具的路徑應該通過合適的編程進行優(yōu)化，以免對刀具產(chǎn)生不現(xiàn)實的要求竭讳。比如创葡，在加工模具時浙踢，如果刀具路徑指示有圓角，則必須改變加工方向以實現(xiàn)平穩(wěn)的過渡灿渴，防止產(chǎn)生大角度嚙合量洛波，從而避免刀具過載。一個良好的做法是設(shè)計一個大于刀具圓角半徑的弧線骚露。因此蹬挤，如果使用一個直徑為 50 mm (2") 的刀具，則程序不應遇到 25 mm (1") 的圓角半徑荸百，而應使用一個更大的平滑半徑槽邮。

　　設(shè)計合適的弧線可能具有挑戰(zhàn)性耻胖，如果設(shè)計不當债竖，會導致刀具路徑異常。目前有多款軟件包可以幫助您準確地設(shè)計該技術(shù)所需的刀具路徑肌顾。此外姨猖，了解接觸弧原理并且知識豐富的程序員也能提供幫助。關(guān)鍵是在刀具路徑中避免機床的停止和啟動情況冕盅。變向時機床的任何一點停頓都會產(chǎn)生熱量并傳熱到刀具漆逐。熱量會破壞刀具的切削刃和鍍層，因此必須在切削區(qū)消除切屑中的熱量宇颊。

　　總結(jié)

　　通過更好地了解當今的銑削工藝和刀具技術(shù)以及各種失效模式和失效分析技巧撬替，模具制造商可以提高生產(chǎn)率，縮短加工節(jié)拍传悍、延長刀具壽命梦柬、保持性能穩(wěn)定、改進零件的精度和外觀幻狈，獲得優(yōu)異的模具表面粗糙度以及減少對設(shè)備的磨損和損耗磺送。

　　作者：山高刀具仿形銑削和整體硬質(zhì)合金刀具產(chǎn)品經(jīng)理 Gary Meyers、山高刀具教育和技術(shù)服務(wù)經(jīng)理 Don Graham

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