在高速铣削加工模具中, 刀具 技术最关键,而且涉及面多,主要体现在 刀具 材料及几何参数选择、刀具的损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具的安全性等问题上。
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刀具材料及几何参数选择
刀具的损坏与检测
刀具与机床的连接技术
刀具的安全性
(1)刀具材料
高速铣削要求高速刀具材料与被加工材料必须有较小的化学亲和力,具有良好的热稳定性、抗冲击性、耐磨性、抗热疲劳性,并具有优良的力学性能等。
目前,用于高速硬铣削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼(PCBN)、陶瓷、新型硬质合金和涂层硬质合金等,应根据模具材料 、刀具几何形状、切削条件三大因素来选择刀具材料。
由于聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具具有很高的硬度和耐磨性,因而适合于高速切削淬硬钢。在加工硬度低于50HRC的工件时,PCBN刀具形成的切屑为长条形,在刀具表面产生月洼磨损,从而缩短刀具寿命。因此,PCBN刀具适合加工硬度高于55~65HRC的材料。
陶瓷刀具的成本低于PCBN刀具,具有良好的热化学稳定性,但其韧性和硬度不如PCBN刀具好。因此,陶瓷刀具比较适合加工相对比较软的材料(HRC≤50)。新型硬质合金和涂层硬质合金刀具成本较低,但切削硬度不如PCBN刀具和陶瓷刀具,一般在40~50HRC之间。
从目前研究情况看,在所有模具高速切削刀具材料中,聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具的性能较好,是进行淬硬钢模具加工的主要刀具材料。
(2)刀具几何参数选择
当刀具材料选定后,刀具几何参数的选择对刀具的寿命和切削速度有较大的影响,一般应选择强度尽可能大的刀片形状,刀尖圆弧半径也尽可能大。
与普通铣削相比,高速铣削时前角应小10°,后角应大5°~8°。高速铣削时,根据加工材料不同刀具的合理参数也不同,在加工淬硬钢时,起重要作用的刀具几何角度是前角γ0和后角α0。高速铣削时合理的前角γ0和后角α0经验值见表1。
表1不同材料的高速切削加工刀具合理的γ0、α0值
工件材料-γ0-α0
铝合金-12°~15°-13°~15°
钢-0°~5°-12°~16°
铸铁-0°-12°
另外,硬切削的切削力大,除要求刀片强度外,对 刀杆 强度和刚度要求也高。
通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求,只有解决好高速铣削刀具这些问题,才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。