应用先进刀具技术 提高模具生产效益（二）

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　　在硬铣削加工领域，刀具几何参数的设计必须满足刚性和精度两方面的要求。

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　　对于整体圆形刀具而言，反映刀具刚性的主要指标是芯径尺寸。立铣刀的标准芯径为其直径的50%。由于硬铣加工对刀具刚性的要求更高，采用的芯径尺寸占到直径的60%～70%，从而牺牲了一部分容屑槽空间，获得的回报是刀体质量增大，刚性提高，在铣削淬硬材料时可为切削刃提供更好的支撑。由于切削深度很少超过刀具直径的10%，因此容屑槽空间的减小不会成为太大问题。

　　在三维铣削加工中，刀具的“精度”通常是指“径向精度”。球头立铣刀的径向精度可以反映模具型腔和型芯加工完后尚需进行手工修磨的程度。高质量的球头立铣刀每隔10°就要检测一次径向精度，而普通立铣刀的精度检测常常要宽松得多，其结果是加工时刀具的误差被传递到工件上，增加了额外的手工修磨工时。

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　　刀具的表面处理

　　高速切削和硬铣削的加工原理导致加工中产生的切削热稳定升高。因此，标准的PVD涂层(如TiN或TiCN涂层)已不再具有优势，TiAlN涂层无疑成为最佳选择，其首要原因是TiAlN涂层具有较高的氧化温度，使其更适合于切削温度高而稳定的加工场合。由于温度的升高，TiAlN涂层中包含的铝上升到刀具表面形成一层氧化铝薄膜，这层薄膜提供了更好的润滑性并扩展了刀具性能。通常TiAlN的氧化温度约为800℃。在硬铣削加工中，多层TiAlN涂层的刀具寿命可比单层TiAlN涂层提高约35%～50%。

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　　刀具基体、几何参数和涂层的技术创新

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　　加工实践表明，通过应用切削刀具在基体材料、几何参数和表面涂层方面的创新技术，推动了模具加工技术的迅猛发展。

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　　(1)新型刀具基体材料(微型工件的硬铣削)

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　　传统工艺：使用直径3mm以下的硬质合金球头立铣刀铣削淬硬工件(如D2或CPM-9V，硬度范围HRC59～62)，加工十分吃力。在很多情况下，也使用相同的刀具来完成精加工。由于刀具直径相对于工件尺寸非常小，以至于铣削时间通常要超过1～2小时。

　　新工艺：磨制的CBN球头立铣刀是为硬铣加工而开发的新一代刀具。与TiAlN涂层硬质合金立铣刀相比，刀具硬度从Hv2800提高到Hv4500，这就意味着CBN刀具寿命可达到硬质合金刀具的5～10倍。

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　　如今，磨削技术的进步使得CBN刀具螺旋刃的磨制成形成为可能，而过去因为磨削时砂轮易变形，CBN螺旋刃的精确刃磨曾被认为难以实现。以前只有采用铣刀片和车刀片才能实现对硬度达HRC70的淬硬钢精加工，如今采用CBN整体圆形刀具也能完成，其结果是可降低刀具的长期成本，改善加工表面光洁度和消除因更换刀具引起的刀痕。

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　　(2)刀具几何形状设计新技术(例1：低主轴转速、高进给率加工)

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　　传统工艺：由于无法达到获得更快切削速度和更大进给量所必需的主轴转速，缺少高速机床(主轴转速15000～40000r/min)的模具生产车间只好被迫牺牲加工循环时间，从而导致生产效率低下，无法与采用高速机床的同行进行市场竞争。

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