隨著銑削工藝和刀具技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，越來越多的模具制造商借此來優(yōu)化機(jī)加工操作、縮短加工節(jié)拍以及獲得的模具表面粗糙度。但是，諸如機(jī)床性能、針對的銑削技術(shù)、編程、工件及刀具夾持能力等因素是刀具選擇過程中*的組成部分。此外，同樣重要的是分析刀片磨損的能力，只有具備此能力，才能在模具加工應(yīng)用中zui大限度地延長刀具壽命并準(zhǔn)確預(yù)測刀具的使用情況。

如今，為了充分利用的切削刀具并采用的銑削技術(shù)，快速、功能強(qiáng)大且具有更出色編程性能的機(jī)床非常重要。高進(jìn)給銑削和高速銑削是兩種流行的銑削工藝，它們都需要使用特定刀具類型才能成功進(jìn)行加工。

銑削工藝

高速（或動(dòng)態(tài)）銑削工藝現(xiàn)在變得日益普遍。當(dāng)使用整體硬質(zhì)合金刀具時(shí)，該工藝也特別有效。這種銑削方法是一種優(yōu)化粗加工方法，在切削鋼件時(shí)，它可以將大切深與相對較小的徑向嚙合量結(jié)合起來。該工藝還適用于加工硬度為HRC 60及以上的材料。

對于高進(jìn)給銑削加工，推薦使用專門為之設(shè)計(jì)的大直徑可轉(zhuǎn)位刀具，以切除更多的材料。本質(zhì)上，該工藝先使用較大的可轉(zhuǎn)位刀具進(jìn)行粗加工，然后在模具接近完工時(shí)換用小直徑可轉(zhuǎn)位球頭刀和整體硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工。

恰當(dāng)?shù)牡毒咧睆饺Q于模具特征，比如圓角半徑。高進(jìn)給可轉(zhuǎn)位刀具的直徑通常不小于15mm。如果需要使用更小直徑的刀具，應(yīng)該使用整體硬質(zhì)合金立銑刀。

高進(jìn)給可轉(zhuǎn)位刀具的刀片可以隨著工件材料的變化而改變，但大多數(shù)應(yīng)用規(guī)定使用PVD鍍層或CBN鍍層刀片。對于刀片的槽型，三角形刀片可能具有比圓形或方形刀片更低的主偏角。低主偏角可產(chǎn)生更薄的切屑，而這進(jìn)而要求采用高進(jìn)給率才能使該刀片槽型保持合適的切屑厚度。低主偏角還有助于沿著軸向方向引導(dǎo)切削力，將其向上推入主軸中，從而在機(jī)床上實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更容易的加工操作。如果采用更高的主偏角，則會(huì)產(chǎn)生厚的切屑，導(dǎo)致進(jìn)給率調(diào)整少。此外，這還會(huì)導(dǎo)致更大的徑向力，造成主軸軸承產(chǎn)生振動(dòng)并承受應(yīng)力。

高速銑削所用的整體硬質(zhì)合金刀具通常是四刃方肩立銑刀。這種刀具具有長切削刃并內(nèi)置分屑槽。分屑槽能將切屑斷成可控的小尺寸，因而改善了切削區(qū)及機(jī)床的排屑。另外，全切長和分屑槽與高速銑削配合時(shí)，可提升生產(chǎn)率，并顯著延長刀具壽命，因?yàn)榈毒哓?fù)荷始終保持穩(wěn)定。

高進(jìn)給加工期間，刀具應(yīng)以全直徑嚙合量運(yùn)行，但不應(yīng)小于刀片寬度的一半。高進(jìn)給刀具可以沿著軸向方向有效引導(dǎo)機(jī)床主軸的切削力而獲得平衡，因此全直徑嚙合量是可以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)?shù)毒邍Ш狭康陀诘镀瑢挾纫话霑r(shí)，將會(huì)因切削不平衡而承受推力和更大的振動(dòng)。

對于高速銑削來說，高進(jìn)給銑削所用的刀具類型（可轉(zhuǎn)位刀具和整體硬質(zhì)合金立銑刀）同樣適用。但是，這種刀具的槽型必須有助于采用高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給率，但要采用中等切屑負(fù)荷而不是重型負(fù)荷。

盡管長懸伸高進(jìn)給銑刀可在高速加工應(yīng)用中運(yùn)行，但它們的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不如短懸伸刀具，除非使用特制的減振刀柄或者大幅降低切削速度。當(dāng)長懸伸刀具的加工速度高于推薦時(shí)，振動(dòng)會(huì)增加，造成刀片微崩和過早失效。

刀片磨損分析

在對模具的加工操作進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，關(guān)鍵是zui大限度地延長刀具壽命并可預(yù)測刀具的使用，以保持零件的精度并減少機(jī)床性能下降。模具車間必須了解各種刀片失效模式，并檢查用過的刀片以確定失效根源。

在刀片檢查過程中，立體顯微鏡可以發(fā)揮重要的協(xié)助作用，這種立體顯微鏡具有良好的光學(xué)特性、充足的照明和至少20倍放大率，它能識(shí)別導(dǎo)致刀片過早磨損的失效模式。有8種常見的刀片失效模式。其中后刀面磨損、熱裂紋和刃口微崩是在采用高進(jìn)給銑削方式加工模具時(shí)需要注意的失效模式。但是，加工期間使用不合適的刀片會(huì)造成其他5種失效模式。

（1）后刀面磨損一般很均勻，它隨著加工材料使刀片的切削刃磨損或變鈍而逐漸出現(xiàn)。識(shí)別正常后刀面磨損時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)沿著刀片的切削刃形成一個(gè)相對均勻的磨痕。偶爾會(huì)有工件上的金屬弄臟切削刃，夸大刀片磨痕的表觀尺寸。

為了減緩正常的后刀面磨損，重要的是采用不會(huì)微崩的zui硬刀片材質(zhì)等級，并且使用zui輕快的切削刃來減少切削力和摩擦。另一方面，在切削耐磨材料時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)快速的后刀面磨損。后刀面快速磨損的跡象與正常磨損相同，為阻止快速磨損，需要使用耐磨性更佳、硬度更高或有鍍層的硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級。

（2）刀片切削刃微崩源自機(jī)械性能不穩(wěn)定，通常是由不牢固的裝夾、軸承不良或主軸磨損、加工材料有硬質(zhì)點(diǎn)或斷續(xù)切削造成。確保機(jī)床合理裝夾、盡量減少彎曲變形、使用研磨刀片、控制積屑瘤以及采用韌性更好的刀片材質(zhì)等級和/或更強(qiáng)壯的切削刃幾何形狀將可阻止微崩的發(fā)生。

（3）刀片的熱/機(jī)械失效是由劇烈的溫度波動(dòng)與機(jī)械沖擊共同造成的。應(yīng)力裂紋會(huì)沿刀片刃口形成，zui終造成刀片的硬質(zhì)合金部分脫落，看起來有點(diǎn)類似于微崩。熱/機(jī)械失效跡象是出現(xiàn)多個(gè)垂直于切削刃的裂紋。在微崩開始前識(shí)別出該失效模式特別重要。為防止熱/機(jī)械失效，需要正確使用冷卻液。如果希望在加工工藝中*杜絕這種失效，可使用更耐沖擊的材質(zhì)等級以及散熱槽型。

材質(zhì)等級、幾何形狀、材料及規(guī)格

大多數(shù)刀具制造商都會(huì)針對特定的加工材料開發(fā)出刀具材質(zhì)等級和幾何形狀。在模具加工中，這些材料通常為P20鋼件、CPMV 10和粉末金屬。關(guān)鍵是根據(jù)所加工的特定材料選擇正確的材質(zhì)等級和幾何形狀，以免刀具過早失效。另外，根據(jù)材料選配刀具還能提高加工性能和可預(yù)測性，從而減少換刀、報(bào)廢及返工。

如果材料的硬度為HRC 52或更軟，一般的整體硬質(zhì)合金刀具就可以勝任。對于硬度更高的材料，應(yīng)該使用具有不同幾何形狀和鍍層（比如專為極硬材料而設(shè)計(jì)的氮化鋁鈦）的整體硬質(zhì)合金立銑刀。另外，對于整體硬質(zhì)合金刀具，不同的刀具制造商還有特殊的混合鍍層。對于可轉(zhuǎn)位刀具，硬銑削刀片的幾何形狀和鍍層適用于加工大多數(shù)極硬的粉末金屬。如今的可轉(zhuǎn)位刀具可提供不同的刀片材質(zhì)等級及槽型，因而能夠優(yōu)化更硬模具材料的加工。

一旦確定了刀具的類型，必須選擇合適的刀具圓角半徑規(guī)格。刀具圓角半徑必須小于模具內(nèi)角半徑。如果刀具圓角半徑與模具的圓角半徑相當(dāng)，便會(huì)出現(xiàn)“硬停機(jī)”，而不是刀具平穩(wěn)地通過圓角。對于精加工，推薦使用直徑更小的整體硬質(zhì)合金刀具。此外，還可使用當(dāng)今的整體硬質(zhì)合金高進(jìn)給刀具。

這種半徑原則也適用于粗加工，即采用圓角半徑小于工件半徑的刀具。盡管這會(huì)在圓角處留有更多的材料，但它有助于為隨后的半精加工和精加工保持穩(wěn)定、均勻的刀具負(fù)荷。

與刀具的圓角半徑同樣重要的是刀具的剛性，而且刀具的拔模斜度/錐度也起著關(guān)鍵作用。大多數(shù)刀具為縮頸或錐頸。縮頸刀具的刀刃上方與刀桿直徑下方之間的直徑小于刀刃尺寸。對于錐頸刀具，首先是切削直徑，然后是切削直徑上方更小的縮頸區(qū)域，再是延伸到刀桿直徑的一個(gè)錐形。大多數(shù)長懸伸加工刀具均采用錐形刀頸設(shè)計(jì)。

較小的拔模斜度意味著刀具需要有更大的剛性。但是需要保留一定的傾角以避免刀具摩擦模腔的側(cè)壁。為了選擇剛性zui大的刀具，必須考慮模具型腔的拔模斜度。刀具傾角絕不應(yīng)等于或大于模具拔模斜度。比如，如果模腔所有側(cè)壁的拔模斜度為3 °，則可以使用zui大傾角2.5 °的刀具。

通過更好地了解當(dāng)今的銑削工藝和刀具技術(shù)以及各種失效模式和失效分析技巧，模具制造商可以提高生產(chǎn)率，縮短加工節(jié)拍、延長刀具壽命、保持性能穩(wěn)定、改進(jìn)零件的精度和外觀，獲得優(yōu)異的模具表面粗糙度以及減少對設(shè)備的磨損和損耗。