应用先进刀具技术 提高模具生产效益（三）

HEATS

　　新工艺：采用专利技术设计的新一代刀具可以实现低转速/高进给铣削加工。这种新的刀具几何形状设计采用了三维负切削角，其负前角沿切削刃的长度从小到大不断变化。

　　这种新的刀具几何形状设计使人们不必再为需要采用可变螺旋角立铣刀以消除加工中的谐振而烦恼。这些新型立铣刀采用相同的螺旋角及分度，但其切削角在逐渐变化，以减小切削力(载荷)和切削热。这种三维复合切削刃实质上采用了径向切屑减薄的概念，因此产生的切屑更小，并能承受更大的切屑载荷。这种新设计与增加排屑槽相结合，使刀具能够采用更高的进给率而不必像过去那样必须提高主轴转速。这种刀具是为那些拥有适用控制技术(预判软件)和主轴转速在4000～12000r/min范围内的加工机床而设计的。

8 W" U c, z: \2 I+ N4 P

　　这种切削形态的另一个重要优点是即使当刀具悬伸量加大或在毛坯加工余量较大的情况下仍能保持恒定的加工载荷，这就意味着可以减少半粗、半精加工所需的刀具，相当于在加工大型模具时节约了宝贵的时间和加工成本。模具制造商在使用主轴转速低于15000r/min的机床加工时，再也不会局限于较低的金属去除率了。

% g( O7 j# V" N$ Z% [

　　(3)刀具几何形状设计新技术(例2：模架水线的加工)

7 w; O _- D, h7 e1 ^; Z, t

　　传统工艺：模架水线的加工通常采用枪钻或镶硬质合金钻尖的钻头。在使用高压冷却液的条件下，钻头以1～2″/min的低进给率钻进，并需不断地提钻啄击，以保证切屑的排出。采用这种传统工艺，钻削一个9″深的7/16″水线需要90秒钟才能完成。

+ ^ C9 g! `. m' u' v+ U ; f, y6 H3 m2 r# `

　　新技术：专门为加工模具水线而设计的整体硬质合金内冷却麻花钻可在无需提钻啄击的情况下加工长径比达30倍的深孔，进给率可高达18～30″/min，从而可将加工时间由原来的数分钟缩短到几秒钟。此外，刀具寿命延长，表面光洁度改善，加工精度可稳定保持在0.001″以内。

! J! ~6 P/ i# M: r + h+ C9 t0 ?5 U7 B! s/ _: s

　　这种新一代内冷却硬质合金麻花钻采用了特殊设计的槽型和减薄的钻尖，以产生细碎的切屑并能顺畅排出，从而可使从孔顶到孔底的钻削扭矩始终保持恒定。

6 T8 ^& u: v6 X% \

　　(3)表面涂层处理新技术(加工硬度HRC50以上的淬硬模具钢)

3 s, i9 K. e% U2 {* O' Q

　　传统工艺：硬度HRC50以上的淬硬模具钢通常采用TiAlN涂层硬质合金刀具加工。迄今为止，许多模具加工车间对于硬铣削刀具技术感到相当满意，目前市场上最好的刀具一般能以高达400sfm的表面切削速度铣削硬度HRC60的淬硬材料。但是在模具加工行业，进一步提高切削速度的限制总是来自于刀具涂层难以承受因切削速度提高引起的高温而失效。如前所述，TiAlN涂层的氧化温度约为800℃，超过这一温度涂层就会破损，刀具自然会随之失效。

7 q& w, C' d; F. y) l: E) ^$ f

　　新工艺：采用纳米涂层技术开发的新型多层TiAlN涂层突破了传统TiAlN涂层的性能限制，其氧化温度提高到了1350℃。此外，这种纳米涂层的表面硬度也由传统TiAlN涂层的Hv2800提高到Hv3600。

* l' \" Z" t0 g

　　纳米涂层技术的优势就是在加工淬硬钢时因为允许切削速度的提高而可以充分利用更高的主轴转速。纳米涂层的切削速度(525sfm)比普通TiAlN涂层的切削速度(400sfm)提高了30%～45%，从而可转化为更快的加工循环而勿需牺牲刀具寿命。

# f6 I% F' k) T2 {' V+ B5 J, E | ' n" [$ h" Y4 h: l; d

　　结语

　　在美国，模具制造商之间的竞争非常激烈。虽然与三年前相比，模具企业的运营状况已经有了明显好转，但事实证明，在美国模具制造业不断发生变革的今天，只有那些始终站在技术研发前列的企业才会持续兴旺发达。

5 l* X7 _3 M/ r |( v

　　现在应该重新审视那些曾经认为已十分优化了的刀具策略，以确保其始终处于技术领先地位，认识到这一点非常重要。本文提及的先进刀具技术表明，在刀具新技术方面的最小投资能使生产率、刀具寿命以及最重要的??生产效益获得巨大的增长。

: i2 ]# |1 E" y$ L4 E 2 k$ ^, H: y6 e) {