高速切削模具的刀具技术

　　【编者按】高速切削加工需配备适宜的刀具。硬质合金涂层刀具、聚晶增强陶瓷刀具的应用使得刀具同时兼具高硬度的刃部和高韧性的基体成为可能，促进了高速加工的发展。

　　聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可达3500～4500HV，聚晶金刚石（PCD）硬度可达6000～10000HV。近年来，德国SCS、日本三菱（神钢）及住友、瑞士山特维克、美国肯纳飞硕等国外著名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具，不仅有高速切削普通结构钢的刀具，还有直接高速切削淬硬钢的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂层刀具在淬硬钢的半精加工和精加工中发挥着巨大作用。

       目前国内高速加工刀具的开发与国外还有较大差距，而进口刀具的昂贵价格也成为阻碍高速切削模具应用的重要因素。

       一般来说，要求刀具以及刀夹的加速度达到3g以上时，刀具的径向跳动要小于0.015mm，而刀的长度不大于刀具直径的4倍。据SANDVIK公司的实际统计，在使用碳氮化钛（TiCN）涂层的整体硬质合金立铣刀（58HRC）进行高速铣削时，粗加工刀具线速度约为100m/min，而精加工和超精加工时，线速度超过了280m/min。据国内高速精加工模具的经验，采用小直径球头铣刀进行模具精加工时，线速度超过了400m/min。这对刀具材料（包括硬度、韧性、红硬性）、刀具形状（包括排屑性能、表面精度、动平衡性等）以及刀具寿命都有很高的要求。因此，在高速硬切削精加工模具时，不仅要选择高速度的机床，而且必须合理选用刀具和切削工艺。

       在高速加工模具时，要重点注意以下几个方面：

　　①根据不同的加工对象，合理选择硬质合金涂层刀具、CBN和金刚石烧结层刀具。

       ②采用小直径球头铣刀进行模具表面精加工，通常精加工刀具直径＜10mm。根据被加工材料以及硬度，所选择的刀具直径也不同。在刀具材料的选用方面，TiAIN超细晶粒硬质合金涂层刀具润滑条件好，在切削模具钢时，具有比TiCN硬质合金涂层刀具更好的抗磨损性能。

       ③选择合适的刀具参数，如负前角等。高速加工刀具要求比普通加工时抗冲击韧性更高、抗热冲击能力更强。

       ④采取多种方法提高刀具寿命，如合适的进给量、进刀方式、润滑方式等，以降低刀具成本。

      ⑤采用高速刀柄。目前应用最多的是HSK刀柄和热压装夹刀具，同时应注意刀具装夹后主轴系统的整体动平衡。

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