【編者按】：通過更好地了解當(dāng)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右冻，模具制造商可以提高生產(chǎn)率淌璧，縮短加工節(jié)拍市黔、延長刀具壽命、保持性能穩(wěn)定号蒙、改進(jìn)零件的精度和外觀赊设，獲得優(yōu)異的模具表面粗糙度以及減少對設(shè)備的磨損和損耗脾飘。
　　在您的刀具選擇過程中，請考慮機(jī)床性能薄好、針對的銑削工藝、編程斩缘、工件及刀具夾持能力唁底。
　　隨著銑削工藝和刀具技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，越來越多的模具制造商借此來優(yōu)化機(jī)加工操作泳隶、縮短加工節(jié)拍以及獲得卓越的模具表面粗糙度他幢。但是，諸如機(jī)床性能灭大、針對的銑削技術(shù)订咆、編程、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柬泽。此外慎菲，同樣重要的是分析刀片磨損的能力，只有具備此能力锨并，才能在模具加工應(yīng)用中最大限度地延長刀具壽命并準(zhǔn)確預(yù)測刀具的使用情況露该。
　　如今，為了充分利用最新的切削刀具并采用高效的銑削技術(shù)第煮，快速高效解幼、功能強(qiáng)大且具有更出色編程性能的機(jī)床非常重要。高進(jìn)給銑削和高速銑削是兩種流行的銑削工藝包警，它們都需要使用特定刀具類型才能成功進(jìn)行加工撵摆。
銑削工藝
　　高速（或動態(tài)）銑削工藝現(xiàn)在變得日益普遍。當(dāng)使用整體硬質(zhì)合金刀具時害晦，該工藝也特別有效特铝。這種銑削方法是一種優(yōu)化粗加工方法，在切削鋼件時篱瞎，它可以將大切深與相對較小的徑向嚙合量結(jié)合起來苟呐。該工藝還適用于加工硬度為60HRC及以上的材料。
　　對于高進(jìn)給銑削加工遥局，推薦使用專門為之設(shè)計的大直徑可轉(zhuǎn)位刀具付箩，以切除更多的材料。本質(zhì)上莽烫，該工藝先使用較大的可轉(zhuǎn)位刀具進(jìn)行粗加工瞭谴，然后在模具接近完工時換用小直徑可轉(zhuǎn)位球頭銑刀和整體硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工。
　　恰當(dāng)?shù)牡毒咧睆饺Q于模具特征汉渣，比如圓角半徑册压。高進(jìn)給可轉(zhuǎn)位刀具的直徑通常不小于15mm匪从。如果需要使用更小直徑的刀具，應(yīng)該使用整體硬質(zhì)合金立銑刀捕诲。
　　高進(jìn)給可轉(zhuǎn)位刀具的刀片可以隨著工件材料的變化而改變橄妄，但大多數(shù)應(yīng)用規(guī)定使用 PVD 鍍層或CBN鍍層刀片。對于刀片的槽型卿裙，三角形刀片可能具有比圓形或方形刀片更低的主偏角小赋。低主偏角可產(chǎn)生更薄的切屑，而這進(jìn)而要求采用高進(jìn)給率才能使該刀片槽型保持合適的切屑厚度外卷。低主偏角還有助于沿著軸向方向引導(dǎo)切削力砍的，將其向上推入主軸中，從而在機(jī)床上實現(xiàn)更穩(wěn)定莺治、更容易的加工操作廓鞠。如果采用更高的主偏角，則會產(chǎn)生厚的切屑谣旁，導(dǎo)致進(jìn)給率調(diào)整少床佳。此外，這還會導(dǎo)致更大的徑向力蔓挖，造成主軸軸承產(chǎn)生振動并承受應(yīng)力夕土。
　　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)置分屑槽瘟判。分屑槽能將切屑斷成可控的小尺寸怨绣，因而改善了切削區(qū)及機(jī)床的排屑。另外拷获，全切長和分屑槽與高速銑削配合時篮撑，可提升生產(chǎn)率，并顯著延長刀具壽命匆瓜，因為刀具負(fù)荷始終保持穩(wěn)定电伐。
　　高進(jìn)給加工期間，刀具應(yīng)以全直徑嚙合量運(yùn)行跪悼，但不應(yīng)小于刀片寬度的一半秆杰。高進(jìn)給刀具可以沿著軸向方向有效引導(dǎo)機(jī)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)的蚊来。當(dāng)?shù)毒邍Ш狭康陀诘镀瑢挾纫话霑r蝠肤，將會因切削不平衡而承受推力和更大的振動。對于高速銑削來說逢君，高進(jìn)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）同樣適用吝啰。但是，這種刀具的槽型必須有助于采用高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給率蒲妹，并且要采用中等切屑負(fù)荷而不是重型負(fù)荷驻丁。
　　盡管長懸伸高進(jìn)給銑刀可在高速加工應(yīng)用中高效運(yùn)行尸粒，但它們的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不如短懸伸刀具，除非使用特制的減振刀柄或者大幅降低切削速度臊渴。當(dāng)長懸伸刀具的加工速度高于推薦時事矾，振動會增加，造成刀片微崩和過早失效尸诽。
刀片磨損分析
　　在對模具的加工操作進(jìn)行優(yōu)化時圾笨，關(guān)鍵是最大限度地延長刀具壽命并可預(yù)測刀具的使用，以保持零件的精度并減少機(jī)床性能下降逊谋。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土铺。
　　在刀片檢查過程中胶滋，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(xué)特性悲敷、充足的照明和至少20倍放大率究恤，它能識別導(dǎo)致刀片過早磨損的失效模式。
　　有8種常見的刀片失效模式后德。其中后刀面磨損部宿、熱裂紋和刃口微崩是在采用高進(jìn)給銑削方式加工模具時需要注意的失效模式。但是瓢湃，加工期間使用不合適的刀片會造成其他 5 種失效模式理张。
1、后刀面磨損一般很均勻绵患，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)拔馆。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图瘾。偶爾會有工件上的金屬弄臟切削刃勇剃，夸大刀片磨痕的表觀尺寸。
　　為了減緩正常的后刀面磨損赏晃，重要的是采用不會微崩的最硬刀片材質(zhì)等級好佃，并且使用最輕快的切削刃來減少切削力和摩擦。另一方面施司，在切削耐磨材料毫胎，比如切削球墨鑄鐵、硅鋁合金毁察、高溫合金赘湾、熱處理后的沉淀硬化(PH) 不銹鋼、鈹銅合金及鎢硬質(zhì)合金時尚染，常會出現(xiàn)快速的后刀面磨損律逼。后刀面快速磨損的跡象與正常磨損相同按辱，為阻止快速磨損，需要使用耐磨性更佳蛹头、硬度更高或有鍍層的硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級顿肺。
2、月牙洼磨損是擴(kuò)散磨損與磨料磨損共同作用的結(jié)果渣蜗。工件切屑中的熱量會使硬質(zhì)合金的成分溶解并擴(kuò)散到切屑中屠尊，造成刀片頂部產(chǎn)生月牙洼。月牙洼最終會增大至足以使后刀面發(fā)生微崩耕拷、變形甚至可能導(dǎo)致快速的后刀面磨損讼昆。盡管任何常見的鍍層都能抵抗月牙洼，但推薦使用氧化鋁鍍層骚烧。
3浸赫、工件的碎片通過熱壓焊結(jié)到刀片切削刃上時，會產(chǎn)生積屑瘤赃绊，這是切削區(qū)存在化學(xué)親和性既峡、高壓及高溫所致。積屑瘤最終會脫落碧查，有時隨刀片碎片一同脫落运敢，從而導(dǎo)致微崩和快速的后刀面磨損。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)的閃亮材料來識別舅尸。通過增加切削速度和進(jìn)給量斯身、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。
4得鸳、刀片切削刃微崩源自機(jī)械性能不穩(wěn)定靡循，通常是由不牢固的裝夾、軸承不良或主軸磨損席磕、加工材料有硬質(zhì)點或斷續(xù)切削造成铣滥。確保機(jī)床合理裝夾、盡量減少彎曲變形照窥、使用研磨刀片肃萍、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(qiáng)壯的切削刃幾何形狀將可阻止微崩的發(fā)生。
5羹李、刀片的熱/機(jī)械失效是由劇烈的溫度波動與機(jī)械沖擊共同造成的股航。應(yīng)力裂紋會沿刀片刃口形成，最終造成刀片的硬質(zhì)合金部分脫落猖驹，看起來有點類似于微崩翠节。熱/機(jī)械失效跡象是出現(xiàn)多個垂直于切削刃的裂紋。在微崩開始前識別出該失效模式特別重要积仗。為防止熱/機(jī)械失效疆拘，需要正確使用冷卻液蜕猫。如果希望在加工工藝中完全杜絕這種失效，可使用更耐沖擊的材質(zhì)等級以及散熱槽型哎迄。
6回右、刃口變形是由過多熱量和機(jī)械負(fù)載共同造成的，模具加工常會出現(xiàn)這種情況漱挚。在高速和高進(jìn)給情況下翔烁，或是加工硬鋼、加工硬化表面及高溫合金時旨涝，會產(chǎn)生大量的熱量蹬屹。這會造成刀片中的硬質(zhì)合金粘接劑或鈷發(fā)生軟化。通過使用粘接劑含量更低白华、更耐磨的刀片材質(zhì)等級哩治、降低加工速度和進(jìn)給量并采用低作用力的刀片槽型，可以控制刃口變形衬鱼。
7、刀片切削深度區(qū)域出現(xiàn)溝槽和切屑時酿萄，溝槽磨損會變得顯著序机。為防止出現(xiàn)溝槽磨損，需要在多行程加工中改變切深争峭；使用具有較大主偏角的刀具寥只；在加工高溫合金時提高切削速度；降低進(jìn)給量馍逗；小心增加切削深度區(qū)域的研磨冻找；防止積屑，尤其是加工不銹鋼和高溫合金時衩羹。
8帜蘑、刀片切削刃所承受的作用力超過其固有強(qiáng)度時，刀片將會發(fā)生機(jī)械斷裂弧劳。其他七種失效模式都可能會導(dǎo)致刀片斷裂珍垦。除了正常后刀面磨損之外，通過糾正所有其他的失效模式可避免發(fā)生機(jī)械斷裂壁挖。使用更耐沖擊的材質(zhì)等級图呢、選擇更強(qiáng)壯的刀片槽型、采用更厚的刀片骗随、降低進(jìn)給量和/或切削深度蛤织、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，這些都是有效的糾正措施鸿染。
刀具的材質(zhì)等級指蚜、幾何形狀乞巧、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。在模具加工中姚炕，這些材料通常為P20鋼件摊欠、CPMV 10 和粉末金屬。關(guān)鍵是根據(jù)所加工的特定材料選擇正確的材質(zhì)等級和幾何形狀柱宦，以免刀具過早失效些椒。另外，根據(jù)材料選配刀具還能提高加工性能和可預(yù)測性掸刊，從而減少換刀免糕、報廢及返工。
　　如果材料的硬度為HRC52或更軟忧侧，一般的整體硬質(zhì)合金刀具就可以勝任堵沈。對于硬度更高的材料，應(yīng)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)合金立銑刀据篇。另外便晶，對于整體硬質(zhì)合金刀具，不同的刀具制造商還有特殊的混合鍍層担泥。對于可轉(zhuǎn)位刀具润跟，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。如今的可轉(zhuǎn)位刀具可提供不同的刀片材質(zhì)等級及槽型谨斥，因而能夠優(yōu)化更硬模具材料的加工鸡魁。
　　一旦確定了刀具的類型，必須選擇合適的刀具圓角半徑規(guī)格蛾沪。刀具圓角半徑必須小于模具內(nèi)角半徑紫声。如果刀具圓角半徑與模具的圓角半徑相當(dāng)，便會出現(xiàn)“硬停機(jī)”拗炎，而不是刀具平穩(wěn)地通過圓角京甫。對于精加工，推薦使用直徑更小的整體硬質(zhì)合金刀具李根。此外杀餐，還可使用當(dāng)今的整體硬質(zhì)合金高進(jìn)給刀具。
　　這種半徑原則也適用于粗加工朱巨，即采用圓角半徑小于工件半徑的刀具史翘。盡管這會在圓角處留有更多的材料，但它有助于為隨后的半精加工和精加工保持穩(wěn)定冀续、均勻的刀具負(fù)荷琼讽。
　　與刀具的圓角半徑同樣重要的是刀具的剛性，而且刀具的拔模斜度/錐度也起著關(guān)鍵作用。大多數(shù)刀具為縮頸或錐頸钻蹬『鹨希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。對于錐頸刀具问欠，首先是切削直徑肝匆，然后是切削直徑上方更小的縮頸區(qū)域，再是延伸到刀桿直徑的一個錐形顺献。大多數(shù)長懸伸加工刀具均采用錐形刀頸設(shè)計旗国。
　　較小的拔模斜度意味著刀具需要有更大的剛性。但是需要保留一定的傾角以避免刀具摩擦模腔的側(cè)壁灭西。為了選擇剛性最大的刀具蝉速，必須考慮模具型腔的拔模斜度。刀具傾角絕不應(yīng)等于或大于模具拔模斜度弹爱。比如牍侧，如果模腔所有側(cè)壁的拔模斜度為3度，則可以使用最大傾角2.5度的刀具扬骑。
冷卻液
　　對于冷卻液在模具加工中的使用座叙，當(dāng)今大多數(shù)先進(jìn)的刀具設(shè)計和幾何形狀可以在干式加工中達(dá)到最佳性能。例外情況是油霧冷卻涎舞，但必須一直使用油霧進(jìn)行冷卻契叔。對于硬銑削，原則上絕不使用任何冷卻液跨略，除非有油霧可用。
刀柄
　　進(jìn)刀具的減振刀柄柿患。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烁犀，而先進(jìn)的高性能刀柄卻可以使刀具壽命翻倍。
振動控制至關(guān)重要森枪，尤其是刀具較長和高進(jìn)給銑削粗加工應(yīng)用中视搏。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。
刀具路徑和編程
　　模具加工刀具的路徑應(yīng)該通過合適的編程進(jìn)行優(yōu)化县袱，以免對刀具產(chǎn)生不現(xiàn)實的要求浑娜。比如，在加工模具時式散，如果刀具路徑指示有圓角筋遭，則必須改變加工方向以實現(xiàn)平穩(wěn)的過渡，防止產(chǎn)生大角度嚙合量暴拄，從而避免刀具過載漓滔。一個良好的做法是設(shè)計一個大于刀具圓角半徑的弧線。因此，如果使用一個直徑為50mm的刀具响驴，則程序不應(yīng)遇到25 mm的圓角半徑透且，而應(yīng)使用一個更大的平滑半徑。
　　設(shè)計合適的弧線可能具有挑戰(zhàn)性豁鲤，如果設(shè)計不當(dāng)秽誊，會導(dǎo)致刀具路徑異常。目前有多款軟件包可以幫助您準(zhǔn)確地設(shè)計該技術(shù)所需的刀具路徑跟斜。此外低案，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(jī)床的停止和啟動情況安芋。變向時機(jī)床的任何一點停頓都會產(chǎn)生熱量并傳熱到刀具才延。熱量會破壞刀具的切削刃和鍍層，因此必須在切削區(qū)消除切屑中的熱量售芳。

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