在传统的模具切削加工生产中，以粗加工为主，随着新型模具工业的迅速崛起、材料热处理及切削技术的进步，被加工件量、质都发生了很大的变化，由粗加工扩大至半精加工、精加工，促进了模具工业的进一步发展。

近年来，由于干切削、硬切削、高速切削等快速的进入到模具加工领域，使模具制造进入一个全新的发展期，与老式的成型表面电火花工艺相比，由CNC机床的柔性、耐磨刀具材料和表面涂层、新型刀具结构所构成的高速切削系统，免去了电极的准备程序，可提高生产率30%~50%，并减少手工抛光工作量60%~100%，从而把整个模具的生产周期缩短了2/3[1]，提高了企业在市场中的竞争力。

针对模具加工高效、单件、小批量和材料硬度高、加工难度大、形状复杂和切削余量大的特点，工具制造厂开发出大量适应模具生产需要的专用非标铣刀，并在刀具行业的产品中形成了独树一帜的《模具铣刀》（JB/T7966·1～10-95）系列标准。

时代在发展，技术在进步，《模具铣刀技术条件》（JB/T7966·10-95），规定用W18Cr4V或同等性能的高速钢制造，硬度63～66HRC。从目前的市场调查分析，W18Cr4V、M2、9341等通用型高速钢（HSS）在模具铣刀板块中已失去了竞争力，而代之以粉末高速钢、高性能高速钢、硬质合金及超硬刀具材料。

1 高性能高速钢和粉末高速钢

到目前为止，高速钢牌号近百种，但在市场上流通的不超过20种。人们习惯上将高速钢分为四大类：通用高速钢（HSS）、高性能高速钢（HSS-E）、粉末高速钢（HSS-PM）和低合金高速钢（DH）。HSS、DH材料很难胜任铣刀的加工要求，HSS-E、HSS-PM还能占据一席之地。

1.1 高性能的高速钢

HSS-E 是指在HSS成分基础上适当提高C、V量，有些牌号再加入Co、Al等合金元素，以提高耐热性、耐磨性的钢种。这类钢的红硬性比较高，经625°×４h加热后仍保持60HRC以上的高硬度，刀具的耐用度通常为HSS钢刀具的1.5～3倍。HSS-E热处理工艺及硬度见表1

表1    常用高性能高速钢热处理工艺

牌  号

代 号

淬火温度

(℃)

回火温度

(℃)

回火后硬度

(HRC)

W10Mo4Cr4V3Al

5F6

1220～1250

540～560

66～69

W12Mo3Cr4V3Co5Si

Co5Si

1200～1240

550～570

67～70

W12Mo3Cr4V3Co3N

Co3N

1200～1230

540～560

66～69

W6Mo5Cr4V5SiNbAl

B201

1210～1240

520～540

66～68

W6Mo5Cr4V2Al

501

1190～1215

540～560

67～69

W6Mo5Cr4V2Co5

M35

1195～1220

530～550

67～69

W2Mo9Cr4VCo8

M42

1170～1190

530～550

67～70

W12Cr4V5Co5

V5Co5

1230～1250

540～560

66～68

W12Mo3Cr4VCo3N

V3N

1230～1250

540～560

67～69

1.2粉末高速钢

HSS-PM 是用细小的高速钢粉末在高温高压下直接压制而成的高速钢品种。在国外应用相当普及，而国内只有少数厂家使用。

HSS-PM完全避免了冶炼高速钢碳化物不均匀的毛病，不论其截面多大，碳化物都细小均匀，所以它较冶炼高速钢强度和韧性都高的多。HSS-PM热处理工艺及硬度见表2

表2   常用粉末高速钢热处理工艺

代    号

淬火温度(℃)

回火温度(℃)

回火后硬度(HRC)

备注

GF2

1210～1240

530～550

≥65

中国

FT15

1240～1260

540～560

≤66

S390PM

1190～1230

540～560

67～68.5

瑞典

S690PM

1170～1190

530～550

≥66

ASP2030

1175～1210

540～560

67～68.5

法国

ASP2023

1180～1220

540～560

67～68

ASP2053

1160～1190

550～560

65～67

ASP2060

1170～1200

550～560

67～70

HAP10

1165～1185

530～550

≥67

美国

HAP20

1175～1195

550～580

≥65

日本

HAP40

1175～1200

550～580

67～68

HAP50

1175～1210

560～580

65～68

HAP70

1185～1220

560～580

66～69

CPM42

1185～1205

560～580

69～72

1.3 高速钢模具铣刀热处理要点

由于模具加工的特殊性对刀具的要求非常严格，刀具热处理要掌握如下要点：

1.3.1  HSS刀具淬火晶粒度控制在10号左右，硬度65～66.5HRC,过热程度视具体刀型而定,但过热不得超过2级(小型刀具不允许过热)。

1.3.2  HSS-E热处理后虽可以达到67～70HRC，但实际使用不允许有如此高的硬度，65～67HRC的硬度深受青睐。

1.3.3  HSS-PM具有优良的力学性能，淬火晶粒度控制在10.5号，视不同产品上下浮动半级。但千万不可盲目追求高硬度，大量的事实表明，高硬度并非高寿命。将硬度控制在66～67.5HRC不会出现质量问题（小刀具可以低1HRC）。

2 硬质合金铣刀

硬质合金刀具是数控机床的主导产品，欧洲有些国家90%以上的车刀，55%以上的铣刀都用硬质合金制造，且增长势头正旺，以惊人的速度渗透到数控刀具的各个领域。展望未来，数控刀具无疑是硬质合金的天下，模具铣刀首选材料应是硬质合金。

2.1硬质合金刀具的主要特点

2.1.1 硬度 

硬质合金主要由硬质碳化物组成，所以它的硬度比高速钢高得多，一般为89～93HRA，540℃时的热硬性需要82～87HRA。常用硬质合金铣刀牌号及力学性能见表3 。

表3   模具铣刀常用硬质合金牌号、成分及力学性能

牌 号

主要化学成分(%)

 

力学性能

推荐使用范围

WC

Tic

TaC

NbC

Co

密度

g/cm3

硬度

HRA

抗弯

强度

MPa

YT15

79

15

 

6

11~12

≥91

≥1130

连续断面半精铣、精铣

YT14

78

14

 

8

11.2~12.0

≥90.5

≥1200

连续断面粗铣

YG8

92

 

 

8

14.5~14.9

≥89

≥1150

不平整面的粗铣

YG6

94

 

 

6

14.6~15.0

≥89.5

≥1420

连续断面半精铣、精铣

YG6X

93.5

 

＜0.5

6

14.8~15.1

≥91

≥1420

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