在模具加工加工领域，日本的刀具企业瞄准国际竞争，在海外基地生产的趋势下，追求缩短交货期，降低成本，以求不断地提高企业的竞争力。如何生产质优价廉的产品，同样成为企业关注的重要课题。面对竞争与挑战，日立新研发的ASR多刃型铣刀，能够进行小切深高进给加工，大幅度提高了生产效率。在模具加工的粗加工的过程中，存在不少的竞争对手，但这款高进给铣刀正在成为世界性的标准刀具。另一方面，工作机床高速化正在急剧升温，切削速度等同高进给速度(50m/min以上)的可加工型高速机床也已问世。
想要完全地发挥出上述机床的加工性能，选用以前的高进给铣刀难以全面实现。而日立最新研发的高进给圆弧角ASR多刃型铣刀，及其刀片的润滑皮膜JX涂层，可用于高速机床加工，不断地提高加工效率。
高进给圆弧角多刃铣刀
通常选用高进给铣刀进行小切深高进给加工，要想进一步提高加工效率，多刃化和适用于高速加工的刀片涂层成为关键。ASR多刃型铣刀，在保持切刃强度的前提下，尽可能地将刀片小型化。如图1所示，切削刃半径R8。切削刃强度等同于R8(Φ16)圆刀片，并且刀片尺寸变小，铣刀的切刃数与以往相比，实现多刃化。外径Φ32为例(图2所示)，以前产品为2刃，ASR多刃型为5刃，加工时进给速度提高了2.5倍。
图1 刀片形状
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图2 ASR多刃型Φ32-5刃(左) 旧产品Φ32-2刃(右) |
高进给铣刀的特点
圆刀片本身具备大切深的优点，但由于切削刃同工件的接触点增长，随之产生的切削阻力也不断增大，因此难以在高进给情况下进行加工。此外，由于刀具突出长，圆刀片横向受到切削力的作用，刀体易发生抖动。ASR多刃型铣刀，轴方向受力的独特设计，刀具突出长时，刀体不易发生抖动，可实现稳定加工(图3)。另外，如图4所示，小型化刀片其切刃缩短，切削阻力减小，有效抑制了多刃化引起的阻力增大。
小切深高进给加工的优点
小切深高进给加工同增大切深以提高加工效率相比，不仅减小了切深，而且在可能的情况下提高机床进给量，更能大幅提高加工效率。
图5所示，使用圆刀片，加大切深，提高切削效率。加工后留有很大的加工残余量。这样会造成后期精加工困难，后期加工效率也会随之下降。小切深高进给加工时，即使在粗加工后，加工残余量也非常小，可以接近于精加工所要求形状。这样便能够降低后期精加工的工作负担，同样粗加工和后期工作的效率也同步得到提高，总体生产效率也提高了。
超润滑皮膜 JX涂层
小切深高进给加工中，希望实现更高的加工效率时，使用从前的刀片材料涂层会存在一定的局限性，甚至导致加工寿命减短。日立公司针对这一问题，成功研发出一种刀片材质涂层JX涂层，它是一种在钛・铝化合物中添加自身带有高温下低阻力润滑材料的皮膜，可明显抑制月牙洼磨损，外周刃磨损以及刃尖粘刀现象，实现更高效加工。
皮膜·高韧性JX涂层，是在钛・铝化合物中添加自身带有润滑材料的一种皮膜，切削热等在涂层膜表面形成很薄的一层酸化物。这层酸化物能够提高润滑性以降低切削温度。因此，切削刃和被加工物的亲和性也得到降低，能够有效地抑制切削刃的粘刀现象。另外，高硬度皮膜所选用的材料，其硬度等同于高硬度皮膜领域中的TiSiN系涂层。高速高效加工环境下，外周刃磨损减小，刀具寿命大幅提高，克服了原先陶瓷硬质皮膜韧性弱的问题，在铣削加工中特有的断续切削环境下，有着出类拔萃的耐磨损性。JX涂层兼备润滑性、耐磨损性、耐欠损性、加工寿命是以前涂层的1.5～2倍(图6)。
ASR多刃铣刀的高速切削
图7 OMV ESAGON(28KW)
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图8 加工状况 |
ASR多刃铣刀和JX涂层的组合，即使在最高端的加工机床上进行铣削加工也可实现高速高效粗加工。图7所示，加工机床切削进给最大50m/min。以试加工为例。刀杆Φ32-5刃(ASRM2032R-5刀头可换式)，刀片材质JX1045，被削材40CrMnMo7(相当于SKT3)，切削速度Vc=300mm/min(转速n=3000n/min)，进给速度Vf=50m/min(1刃进给量fz=3.3mm/刃)，切深ap×ae=0.3×25mm，可以快速地加工(如图8)。象这样的高速加工中心，无论在国内还是国外，都属于高速高性能机床，但即使在一般高速机床(切削进给速度=10～20m/min)，同样能够发挥其最大功效。
总之，最新技术研发的ASR多刃型铣刀及其JX涂层，能够有效地提高模具加工效率，降低加工成本。
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