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、功能強大且具有更出色編程性能的機床非常重要。高進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行加工。

銑削工藝

高速（或動態(tài)）銑削工藝現(xiàn)在變得日益普遍。當使用整體硬質(zhì)合金刀具時，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，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。

對于高進給銑削加工，推薦使用專門為之設(shè)計的大直徑可轉(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)位刀具進行粗加工，然后在模具接近完工時換用小直徑可轉(zhuǎn)位球頭刀和整體硬質(zhì)合金刀具進行精加工。

恰當?shù)牡毒咧睆饺Q于模具特征，比如圓角半徑。高進給可轉(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，而這進而要求采用高進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，從而在機床上實現(xiàn)更穩(wěn)定、更容易的加工操作。如果采用更高的主偏角，則會產(chǎn)生厚的切屑，導(dǎo)致進給率調(diào)整少。此外，這還會導(dǎo)致更大的徑向力，造成主軸軸承產(chǎn)生振動并承受應(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)及機床的排屑。另外，全切長和分屑槽與高速銑削配合時，可提升生產(chǎn)率，并顯著延長刀具壽命，因為刀具負荷始終保持穩(wěn)定。

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

對于高速銑削來說，高進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)速和高進給率，但要采用中等切屑負荷而不是重型負荷。

盡管長懸伸高進給銑刀可在高速加工應(yīng)用中運行，但它們的運轉(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。當長懸伸刀具的加工速度高于推薦時，振動會增加，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行優(yōu)化時，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給銑削方式加工模具時需要注意的失效模式。但是，加工期間使用不合適的刀片會造成其他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)。識別正常后刀面磨損時，會發(fā)現(xiàn)沿著刀片的切削刃形成一個相對均勻的磨痕。偶爾會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，常會出現(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)點或斷續(xù)切削造成。確保機床合理裝夾、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/機械失效是由劇烈的溫度波動與機械沖擊共同造成的。應(yīng)力裂紋會沿刀片刃口形成，zui終造成刀片的硬質(zhì)合金部分脫落，看起來有點類似于微崩。熱/機械失效跡象是出現(xiàn)多個垂直于切削刃的裂紋。在微崩開始前識別出該失效模式特別重要。為防止熱/機械失效，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，便會出現(xiàn)“硬停機”，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，還可使用當今的整體硬質(zhì)合金高進給刀具。

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錐形。大多數(shù)長懸伸加工刀具均采用錐形刀頸設(shè)計。

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。