精加工用铣刀

YW3

余量

14~16

6~8

12.7~13.3

≥92

≥1300

铸铁模具的粗精铣加工

YH3

余量

 

8

6

13.9~14.2

≥92.5

≥1600

铸铁模具的铣加工等

YD15

90

 

4

 

14.9~15.15

≥91

≥1900

有色金属及难加工材料粗铣

YS25

余量

15~18

8~9

12.8~13.2

≥90.5

≥1650

粗铣

YS30

66~68

9

14

9~11

12.45

≥91

≥1800

中速大进给铣削

2.1.2 抗弯强度及韧性

硬质合金的抗弯强度比较弱，只有高速钢的1/3～1/2，常用硬质合金的抗弯强度为1100～1500Ｍpa。硬质合金属脆性材料，常温下的冲击韧度仅为高速钢的1/30～1/8。

2.1.3导热性

硬质合金的导热性高于高速钢，导热率是高速钢的2～3倍。

2.1.4热膨胀系数

硬质合金的热膨胀系数比高速钢小得多，焊接时应考虑防裂措施。

2.2硬质合金铣刀的热处理

硬质合金刀具的热处理主要是涂层，目前，国外硬质合金可转位刀片的涂层比例在70％以上，并具有很强的针对性和个性，进一步扩大硬质合金铣刀的应用范围。

2.3硬质合金模具铣刀的应用实例

2.3.1 直径2~20mm的球头铣刀，一般用整体硬质合金制造，用于加工小型模具的模腔或雕刻成型表面。若再施以涂层处理，可以达到很高的切削速度。法国Fraisa公司的立铣刀,铣削硬度52～56HRC的淬硬钢，切削速度可达300m/min，进给速度为1000～4000mm/min[1]，新一代的整体硬质合金铣刀，在加工63HRC的淬硬钢时切削速度能达150m/min以上，在加工一般模具钢时能达400～500m/min[2]。

2.3.2 十分适合应用在数控铣床和转速在20000r/min以上的先进铣床上铣削。

2.3.3株洲钻石切削刀具股份有限公司开发的黑金刚刀片系列,是专门为加工铸铁而开发的硬质合金刀片，用于中速或高速铣削的YBD152牌号比原有的牌号提高切削速度30%~40%,使用寿命提高近50%[3]。

2.3.4由于模具加工的工作量很大，为了提高加工效率，不希望多换刀，工具厂开发了可转位的面铣刀，包括铣平面、铣斜面等多功能可转位面铣刀。

2.3.5大型模具型腔的精加工，金属切除量大，刀具悬伸又长，如果用传统的铣削加工，效率很低，现在改用小切深大进给量的方式，实现了高效加工。

3 立方氮化硼(CNB)铣刀

CNB是继人造金刚石之后出现的第二种无机超硬材料，开拓了高速切削的新纪元。

3.1  CNB的主要特点

3.1.1高的硬度和耐磨性:显微硬度可达8000~9000HV，聚晶立方氮化硼（PCBN）烧结体的硬度达到3000~5000HV，在切削耐磨材料时耐磨性为硬质合金的50倍，为陶瓷刀具的25倍。PCBN尤其适用于以前只能磨削的高硬度材料，实现“以车代磨”。

3.1.2化学稳定性好：CBN的化学惰性大，在还原性气体介质中对酸和碱都是稳定的，在大气和水蒸气中无任何变化，与铁系金属在1200～1300℃也不起化学作用。

3.1.3良好的导热性：其导热率大大高于高速钢和硬质合金，但低于金刚石。

3.1.4较低的摩擦系数：CBN与不同材料间的摩擦系数约为0.1～0.3，比硬质合金低得多。

3.2  CBN铣刀的实际应用

3.2.1从2006年6月“第八届中国国际机床工具商品展览交易会”上获悉，日本三菱综合材料株式会社近期推出的加工铸铁用的MBS140整体式CBN刀片，铣削220～250HB FC250铸铁，切削速度500m/min，进给量0.25mm/r,切深0.1mm,干切削7.5min,后刀面的磨损量才0.3mm.

3.2.2铣削58HRC   Cr12模具钢，CBN铣刀比其他超硬材料铣刀效率高，寿命长；精铣和半精40～60HRC模具，工件表面粗糙度可达Ra0.1µm;用锋刃CBN端铣刀铣削62～64HRC CrWMn钢平面时，表面粗糙度达0.2～0.4µm。

3.2.3 直径10mmCBN立铣刀在60HRC  CrWMn钢模具上铣削宽度为10mm深度为2mm槽时,16min铣长1.2m,后刀面磨损0.06mm。

3.2.4 在模具制造业中,广泛使用各种立铣刀,尤其是球头铣刀来高速加工型腔等复杂曲面,被加工模具材料几乎包括能硬化的所有模具钢系列,不仅工效高,而且质量好。

4 陶瓷铣刀

陶瓷刀具具有硬度高、耐磨性好、耐热性和化学稳定性优良等优点，且不与切屑粘接。世界各国都非常注重开发和应用陶瓷刀具。近20年来，陶瓷刀具已成为高速切削和加工难加工材料的主要刀具之一。目前，由于控制了原料的纯度和晶粒尺寸，添加了各种碳化物、氮化物和晶须等，采用多种增韧补强，使得陶瓷刀具的抗弯强度、断裂韧度和抗冲击性能都有大幅度提高，开发了一系列的新型陶瓷刀具材料。如纳米复合陶瓷刀具、晶须增韧陶瓷刀具、梯形功能陶瓷刀具、粉末涂层陶瓷刀具、自润滑陶瓷刀具等。应用范围日益广泛，社会效益和经济效益十分明显，请看实例：

4.1 Al2O3/TiB2刀具加工4Cr5MoVSi热模钢时，刀具抗边界磨损能力为Al2O3/TiC 的2 倍[4]。

4.2 用SG4陶瓷制成的三面刃铣刀，可一次走刀铣完5.2×16×710mm淬硬钢键槽的精加工，键侧面的表面粗糙度可稳定地达到Ra1.6～0.8 µm，可省去原来的粗铣、精磨、镶键等工序 [5]。

4.3陶瓷刀具不能用于加工铝，而对于灰铸铁、球墨铸铁、淬火钢和未淬硬的耐热合金等难加工材料特别适合。在德国70%加工铸铁的工序是由陶瓷刀具完成的，而日本陶瓷刀具的年消耗量已占刀具总量的8%～10%[6]。

5 结论

纵观全球，横看同行，模具铣刀用材发生了三个明显的变化：

5.1由通用型高速钢向高性能高速钢、粉末高速钢转化；

5.2硬质合金模具铣刀有逐步取代高速钢铣刀的趋势；

5.3超硬材料在模具铣刀中份额不断增长。

由于材料科学、机床行业的进步，模具工业正以惊人的速度向前发展，模具材料日新月异，模具形状千姿百态，刀具结构千差万别，因为用于加工模具的铣刀不能定格在通用高速钢一种材料上，应该根据加工对象、模具服役状态、机床、工夹具等多种因素综合考虑，选定合适的模具材料，设计优质的模具铣刀，并在实践中不断改革创新，力求优质、高效、环保。

参考文献

[1]赵炳桢.先进切削技术与模具工业的发展.现代制造，2004（9）：42.

[2]卢伟.刀具是提高模具加工效率和质量的重要因素，现代制造，2000（7）：36.

[3]王瑚.数控加工刀具的现状及其趋势.工具技术，2006（3）：35

[4]邓建新，赵军编著.数控刀具材料选用手册.机械工业出版社，2005（4）：99.

[5]肖诗纲.刀具材料及其合理选择.机械工业出版社，1999（6）：354

[6]胡景姝等.干切削和准干切削技术及其刀具材料.机械工程师，2006（2）：77.
　来源：《现代模具》　作者：浙江金华工具厂 赵步青 孙艳娜 黄芳

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文章地址：http://www.jiajingmould.com/Article/mjjs/200809/345.html