应用先进刀具技术 提高模具生产效益（一）

HEATS

　　在美国的模具制造业，始终保持技术领先可能就是赢利大户与一般企业之间的区别。虽然可以采用各种策略来增加企业赢利，但其中最容易提高企业效益的策略是采用先进的刀具技术。本文将介绍和分析刀具技术的最新发展动向，以期对模具制造企业提高刀具技术水平有所裨益。

8 O( Q- a6 \+ w+ I

　　要想提高刀具技术水平，具备可靠的刀具技术实用基础知识十分重要。决定切削刀具质量好坏的核心要素是刀具基体、刀具几何参数和表面处理技术。在这些要素中，有一些特性对于模具的切削加工至关重要。

　　刀具基体

, i; F$ H6 z+ l9 F

　　关于刀具基体我们需要了解一些什么呢？如果不难做到的话，你不妨拿起手边的硬质合金刀具铣削一下H13或D2淬硬钢工件。正如大多数模具制造商都知道的，并非所有模具钢的性能都完全相同。事实上，如果你曾经体验过从切削P20到切削D2淬硬钢的变化，你就能正确理解本文讨论的内容。这一点非常关键，因为它同样适用于硬质合金基体材料。根据定义，硬质合金材料实际上可分为4种类型(见下表。数据来源：OSGTap&Die)。

　　硬质合金的分类表

2 b0 y* ~7 |! e2 v9 T9 k

　　硬质合金分类-晶粒尺寸

) Y7 @8 G) k& ^( @ . p {+ p) Y7 M' x. i) }

　　微米晶粒硬质合金-1.0～1.3μm

8 T, `. K% g+ ^% ~' E8 w) A " h" F3 U7 G" K2 Z& H+ n; q

　　亚微晶粒硬质合金-0.6～0.9μm

' s% ~7 v* U9 {* \ 7 k) S0 m5 r! g8 h. |# ]" b: i

　　超细微晶硬质合金-0.4～0.5μm

" S+ g# B: Q; I2 k& r9 B

　　纳米系列微晶硬质合金-0.1～0.3μm

* H3 ]$ J2 z1 H- k! r & l* H) T9 `3 f( c# Z

　　硬质合金晶粒的尺寸越小，硬质合金基体的硬度就越高，其耐磨性也越好。再进一步细分，硬质合金基体包括两个关键特性：韧性和硬度。

8 H2 @3 Y( z6 q* E, A

　　(1)韧性

1 d+ C* c" S; m; V5 h

　　基体的韧性定义为基体材料碎裂前施加于其上的径向力大小(N/mm)。通常以横向断裂强度(TRS)作为表示基体韧性的度量指标。

# S9 v# ?! M$ h0 {, t

　　(2)硬度

) G$ c7 B0 j) H

　　硬度可以简单地通过对一个坚硬的测头施加精确载荷时在给定被测材料上留下的压痕大小来测定。材料越硬，抵抗变形的能力就越强。

　　硬质合金基体中的钴含量直接影响材料的横向断裂强度(TRS)和硬度。钴是硬质合金中主要的粘结剂元素。增加钴含量可以提高基体材料的韧性(TRS)，但同时会因硬度下降而降低材料的耐磨性。反之，如减少钴含量，材料的硬度和耐磨性将提高，而韧性则会下降。

6 X7 B: a3 x: T0 q& J 7 x2 h1 ]0 q2 p% A8 I; f' f$ L) l

　　高水平的切削刀具制造商研究和掌握了各种基体材料的性能差异后，就可以采用不同的基体材料为不同的加工用途(从容易翘曲的铝材加工到淬硬模具钢的高速铣削)设计制造独特的刀具。

5 d" E. u/ ^6 T: S6 x1 `6 H! C

　　刀具几何参数

1 ^4 _0 I/ ?+ K- m) n( g

　　新型高速机床加工技术的出现对刀具性能也提出了更高的要求，这些刀具在高主轴转速和高进给率的加工条件下应保持稳定的切削性能。如今在高速/高硬铣削加工领域，普通硬质合金刀具的市场空间已越来越小，虽然此类刀具并非已完全退出市场，但目前市场流行的先进机床已不再使用20年前甚至10年前设计的硬质合金刀具，因为市场已经完全变化了。

9 c* J8 l, x/ F' [: X3 I * m1 u- C" P/ X% s7 |+ M