模具鋼大部分是在熱處理前進行切削加工膀琐，主要為平面銑削及型腔犹芹、凸模栖博、溝槽等的立銑加工，切削加工后再進行淬火妒挎、回火等熱處理绳锅，此時硬度可達到HRC50～60甚至更高。高硬度可保證模具的耐磨性酝掩，延長其使用壽命鳞芙，但熱處理后零件易變形，材料變硬棋叁，加工性能變差防弧，為了達到最終精度要求，只能采用磨削甚至手工研磨等方法進行精加工铜部。這種加工方式效率低偶嘁、周期長、交貨遲睦氧、成本高，難以滿足客戶需求秦谁。當前世砰，事實上已形成了這樣一種局面，哪家公司能高效加工模具以称，縮短交貨期友合，降低相應(yīng)成本论赋，就能擴大市場，擴大銷售颊夷，在競爭中取勝牌辛。

　　為了滿足以上要求，人們改變了思路础芍，是否在材料熱處理淬硬后也能用刀具進行切削加工杈抢，特別是各類型腔、型面等是否也能用立銑刀加工仑性，使其不但用于半精加工惶楼，甚至用于精加工，實現(xiàn)部分或完全“以銑代磨”诊杆。刀具切削在單位時間對零件的切除體積量遠遠大于砂輪磨削歼捐，即其加工效率遠遠高于磨削，且在設(shè)備投資晨汹、占地面積豹储、環(huán)境保護、降低總成本等多方面可帶來諸多經(jīng)濟與社會效益淘这。下面介紹整體立銑刀為適應(yīng)切削淬硬鋼的要求而做的改進剥扣。

　　刀具材料的開發(fā)與創(chuàng)新：CBN材料開始用于立銑刀

　　近年來，說起以車代磨慨灭、以銑代磨加工淬硬鋼朦乏，通常首先想到運用立方氮化硼(CBN)刀具材料，CBN的微粒硬度達HV8000～9000慢夸，其燒結(jié)體PCBN的硬度可達HV3000～5000罗炸，耐熱性達1400～1500℃。PCBN在800℃時硬度還高于陶瓷與硬質(zhì)合金的常溫硬度咕菱，故可以硬質(zhì)合金3～5倍的切削速度進行切削么歹，且其化學穩(wěn)定性好，在1200～1300℃高溫下珍喘，也不會與鐵系材料發(fā)生化學反應(yīng)殿潜，與碳也是在2000℃時才會發(fā)生反應(yīng)。CBN對各種材料的粘結(jié)性谬、高溫時的擴散作用也比硬質(zhì)合金小得多灌次，因此特別適合加工鋼鐵材料。CBN的導熱性為硬質(zhì)合金的20倍连嘹，僅次于金鋼石颈有，且其導熱性隨著溫度的提高而增強。CBN與不同材料的摩擦系數(shù)僅為0.1～0.3，且隨著切削速度的提高吁沉，摩擦系數(shù)會下降衣式，而硬質(zhì)合金的摩擦系數(shù)為0.4～0.6。

　　三菱材料公司較早開發(fā)了CBN材料的立銑刀檐什，其CBN-2XLB型R1x5球頭立銑刀(即球頭半徑為1mm碴卧，頸長為5mm)可以20000r/min的轉(zhuǎn)速、1700mm/min的進給量乃正、0.05mm的切深(背吃刀量)銑削60HRC的SKD11模具鋼住册。切削了800米以后，后刀面僅磨損0.03mm烫葬。若將切深提高到0.1mm(即在較高切削負荷下)界弧，在切削了400米以后，后刀面磨損高度僅為0.022mm搭综。由于其球頭精度高(R公差為±5μm垢箕，外徑公差0～10μm)，加工精度很高兑巾，為保持同樣的高精度条获，一把CBN高精度球頭立銑刀所能加工的表面，若換用相同精度的硬質(zhì)合金球頭立銑刀蒋歌，則需要7～8把罪焰。

　　在切削淬硬模具鋼時，若選擇CBN材料风承，雖然價格較貴暴喂，但因切削速度高，可以縮短加工時間家漂，延長刀具壽命霜售，提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此可能具有更好的經(jīng)濟性斯癞。

　　當然矿退，如果脫離實際加工條件，一味選用新型刀具材料板薛，也可能會增大加工成本(CBN刀具的價格約為硬質(zhì)合金刀具的6～10倍)跪篷。另外，使用新型刀具材料時石葫，若切削條件選擇不當桃姐，也會影響加工質(zhì)量與刀具壽命。因此汰寓，應(yīng)對整個加工任務(wù)進行評估吆寨，綜合權(quán)衡生產(chǎn)批量赏淌、加工時間、機床和刀具性能啄清，在保證加工質(zhì)量的前提下，在切削速度較低等條件下俺孙，也可以選用價格較低的涂層硬質(zhì)合金刀具辣卒，同樣可以實現(xiàn)較好的加工效果。

　　涂層技術(shù)與硬質(zhì)合金材料的新發(fā)展

　　根據(jù)不同的使用要求睛榄，淬硬鋼的硬度通橙倜＃可達HRC45～68。為了順利切削加工工件场靴，切削刀具的硬度通常需要達到被切削工件硬度的3～5倍以上為宜啡莉。涂層硬度常用維氏硬度(Hv)測定，以三菱公司的產(chǎn)品為例旨剥，其TiN涂層立銑刀硬度為Hv1900咧欣，采用(Al，Ti)N涂層的Mstar系立銑刀硬度為Hv2800轨帜，采用(Al近沐，Ti，Si)N涂層的VC型立銑刀的硬度為Hv3200梯匈，最近開發(fā)的ImpactMiracle納米級(Al象瓤，Ti)N涂層VF型立銑刀，其硬度進一步提高士涤，達到Hv3700叨林，可以說接近了PCBN的硬度值。其氧化開始溫度與涂層結(jié)合力也進一步提高剩耸，摩擦系數(shù)則不斷下降料鲫。以HRC值單純與Hv值相比的話，HRC68大約相當Hv940谎雷，雖然各硬度值的提高與對比并非線性關(guān)系奥唯，但可看出，(Al楚榕，Ti)N涂層Mstar立銑刀已可以切削淬硬鋼商贾，而硬度和氧化開始溫度更高的ImpactMiracle涂層VF系列立銑刀可獲得更佳的加工效果。

　　ImpactMiracle涂層VF系列立銑刀的切削實例：

　　(1)用VF-2SBR1球頭立銑刀加工高速鋼SKH51(M2)模具(硬度HRC65)吨拗，切削用量為：轉(zhuǎn)速20000轉(zhuǎn)/min满哪，進給速度6000mm/min，0.15mm/齒劝篷，背吃刀量0.07mm哨鸭，側(cè)吃刀量0.2mm民宿，風冷。切削長度達30m后像鸡，刀具仍未損傷活鹰。

　　(2)用VF-MDφ6直角頭立銑刀加工模具鋼SKDII(HRC60)，切削用量為：轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/min只估，進給速度2160mm/min(0.045mm/齒)志群，風冷。切削長度達100m后蛔钙，刀具仍未損傷锌云。

　　(3)用VF-2SBR3球頭立銑刀加工熱加工用壓鑄模(材料為DH315，硬度HRC52)吁脱，切削用量為：轉(zhuǎn)速16000轉(zhuǎn)/min桑涎，進給速度1600mm/min，每齒進給量0.05mm/齒灿躏，背吃刀量(切深)2mm烈瘸，側(cè)吃刀量0.2mm，順銑唐耿，風冷犹蝇。盡管該材料韌性很大，但在切削120多米后囤嗡，刀具才出現(xiàn)損傷昵斤。

　　(4)用VF-2SBR1球頭立銑刀切削HRC68以上的粉末冶金高速鋼模具，切削用量為：轉(zhuǎn)速8000轉(zhuǎn)/min缤滑，進給速度1260mm/min困邪，每齒進給量0.08mm/齒，背吃刀量0.2mm瓤危，側(cè)吃刀時0.07mm业馒，風冷，順銑么鸿。切削長度可達50米以上蛾趣，比一般立銑刀壽命提高數(shù)倍。

　　(5)用VF-2SBR10球頭立銑刀加工模具鋼SKDII(HRC60)爽冕，切削用量為：轉(zhuǎn)速1200轉(zhuǎn)/min仇祭，進給速度240mm/min，每齒進給量0.1mm/齒颈畸，背吃刀量可高達8mm乌奇，側(cè)吃刀量0.5mm，順銑眯娱，風冷礁苗。在如此大切深條件下爬凑，仍可切削30米，為老產(chǎn)品的3倍试伙。

　　(6)用長頸VF-2XLBR1×20球頭立銑刀加工模具深型槽嘁信，材料為SKDII(HRC60)，切削用量為：轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/min疏叨，進給速度1000mm/min吱抚，每齒進給量0.05mm/齒，風冷考廉，順銑。往復切削長度可達20米水搀，比其它類似產(chǎn)品壽命提高一倍涛帐。

　　(7)用VF-MD直角頭立銑刀同時加工硬度達HRC60的淬硬鋼側(cè)面與底面，切削穩(wěn)定沟智，可獲得良好的表面質(zhì)量梯匠，切屑形態(tài)、色澤正常啡洁，切削速度為151m/min扶绒，每齒進給量0.1mm/齒，其底刃的耐缺損性蕊肖、外周刃的耐磨性均良好幅之。

　　(8)用圓弧頭立銑刀VF-MDRB以切削速度50m/min、每齒進給量0.05mm/齒逐豆、切深0.5mm刑炎、切寬8mm加工SKDII(60HRC)，順銑范颠，風冷浦译。切削長度8米后，刀具幾乎無損傷溯职。

　　表IMPACTMIRACLE涂層的特點

　　ImpactMIRACLE(Al精盅，Ti，Si)N(Al谜酒，Ti)N

　　硬度3700HV3200HV2800HV

　　結(jié)合力100N80N80N

　　氧化開始溫度1300℃1100℃840℃

　　摩擦系數(shù)0.480.530.58

　　立銑刀基體硬質(zhì)合金顆粒超微細化

　　立銑刀刀齒在加工時叹俏，反復承受沖擊載荷，因此必須具有足夠的韌性甚带。在切削淬硬材料時她肯，切削力大，更應(yīng)提高韌性鹰贵。如今晴氨，涂層的硬度越來越高康嘉，涂層保證了切削淬硬鋼時刀具的耐磨性，而可切削性籽前、韌性更多則是依靠基體材料來保證亭珍。涂層硬質(zhì)合金立銑刀的基體材料主要是韌性高、抗振性好的K類硬質(zhì)合金(主要成分是WC)枝哄。為了提高韌性稿服，要使WC結(jié)晶顆粒細化，涂層表面越硬德籍，越應(yīng)使其基體晶粒細化舀闻，加工淬硬鋼的性能也越高。ImpactMiracle涂層基體材料的晶粒度可達1μm以下消耸，使其耐磨性與韌性同時提高手霎。

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