刀具和模具的硬铣削加工技术0油炉

刀具和模具的硬铣削加工技术

刀具和模具的硬铣削加工技术 2011年12月10日 来源： 刀具和模具的硬铣削加工技术摘要：如何保证轴承可靠工作无油轴承带动模具行业革命印刷机电气故障排除三则我国切削加工技术展望图形的数学处理泵阀等供水设备及主要配件基础知识高职数控专业教改实践车床坐标轴及其方向简介V型推力杆加工工艺分析研究纺织密封轴承简易清洗及加油的方法FANUC系统的故障诊断落地车床精度参数转台分度不良的故障维修开放式数控系统在超精密加工中的应用汽车车身焊装夹具设计西门子过程仪表部推出的新一代科里奥利质量流量计数控机床改造用智能化功能优化铣削加工新型高速五轴联动加工技术及装备”项目通过国家验收CNC雕铣机数控系统的设计[标签:tag]通常，人们称加工硬度超过56HRC或强度Rm＞2000牛顿/平方毫米的钢铁材料为硬切削加工。多数情况下，制模或锻模在预加工之后，要经过渗碳或淬火。在预加工后，必须预留一定的精加工余量。尤其是加工带有球面或环面形状的工件时，硬铣削更显重要。硬铣削可切削硬度至70HRC.

通常，人们称加工硬度超过56HRC或强度Rm＞2000牛顿/平方毫米的钢铁材料为硬切削加工。多数情况下，制模或锻模在预加工之后，要经过渗碳或淬火。在预加工后，必须预留一定的精加工余量。尤其是加工带有球面或环面形状的工件时，硬铣削更显重要。硬铣削可切削硬度至70HRC的材料，所要求的表面粗糙度通常只有借助于手工抛光才能达到。这是一道很昂贵的加工工序。为了缩短手工抛光所需时间，必须在铣削时利用具有确定几何形状的刀刃。如在HSC加工中，使加工表面接近于抛光表面的粗糙度：最大为Rz1的表面质量。

市场上通用的硬金属铣刀不适合在这个范围内切削。解决硬材料的铣削问题，必须满足一些先决条件。例如，一个解决方案是，使用由特种硬质合金基体材料制成的、具有独特几何形状和相应涂层的Horn DS铣刀。这意味着刀具必须具备以下三个重要要素，并且在刀具的制造过程中必须特别注意这些要素之间的平衡。

硬质合金

硬质合金材料主要是由碳化钨和钴通过粉末冶金制成，其基体的耐磨强度随硬度的增加而提高。铣削表面硬度超过56HRC的工件时，只能使用钴含量＜10%和颗粒直径＜0.7µm的硬质合金制成的刀具。

常规的ISO K-M或P类硬质合金刀具不适用于切削更高强度的材料。具有最细的和超微粉粒度的硬质合金，因其硬度、极限强度和韧性较高，明显比常规的硬质合金更加适用。

几何形状

在已使用的硬质合金铣刀中，只有极少数可用于硬铣削加工。从机械加工角度来看，铣刀的诸多因素对硬铣削起着决定性的作用。属于铣刀几何形状的因素有：在微米范围内加工的准确度和精密度，Horn DS铣刀刀杆必须达到h5的精度等级。尤其是在刀具切削刃的圆弧部分和副切削刃之间的过渡处要平滑，无转折点出现，以达到最大的切削稳定性。

切削硬工件材料与切削加工传统的软材料大不相同，因此对硬铣削加工刀具必须设计合适的前角、后角和楔角。

硬切削加工所用的DS型球面、环面和微型铣刀，只能设计成双刃结构型式。球面铣刀的两个主切削刃必须光滑而无过渡段。依据工件材料和硬度，硬切削铣刀的最大横向进给量为ap=0.2mm。在此时，四刃铣刀只有两个刃在进行切削加工。涂层

约3mm厚的硬涂层可防止硬质合金的直接磨损。事实证明，TiAlN涂层在最高温度为800～1000℃时应用效果良好。与未涂层的硬质合金刀具相比，增加硬涂层可提高刀具的表面硬度，并可明显地降低摩擦系数。涂层的重要性在三种要素——硬质合金、几何形状和涂层中与其它要素同等重要。因为它与被切削的工件材料直接接触，因此必须满足其特殊要求。

刀柄

为了达到最佳的使用效果，如为使Horn DS铣刀获得满意的加工效果，必须选用合适的刀柄。每1mm的径向跳动都会降低铣刀的耐用度，并会削弱其使用性能。

带槽的刀柄或者万能弹簧卡头由于径向跳动较大而不适用于硬铣削，使用液压膨胀衬垫或者收缩衬垫能获得最佳效果。这就是在刀具和模具制造中要使用Horn刀具，而Horn刀具按照DIN 6535 HA标准都无一例外地设计成直圆柱形结构型式的原因。追加的夹紧面会破坏刀具的精度，并影响其使用性能。

切削

通常，采用HSC加工才有可能对硬度超过56HRC的工件进行切削。对此，其限制条件是切削速度和温度的综合作用。对于HSC而言，必须在合适的切削速度下测试工件材料的熔点。通常工件材料的熔点高于涂层允许的最高温度，所以必须小心谨慎。在此最好的警句是“保持刀具冷却”。这意味着一方面与工件的接触区必须尽可能小，另一方面必须在确定的速度中完成切削加工，使切削刃来不及发热到超过涂层所允许的温度。

正确检测转速尤其重要。为此，必须以实际有效的刀具直径为基础。在横向进给量ap=0.1mm的情况下，直径为6mm的球头铣刀的实际有效直径为1.54mm。为了使切削速度达到200m/min，转速必需达到41000r/min。

加工时产生的切屑和随切屑带来的热量必须尽快排除。最佳的方法是通过主轴直接向切削刃吹压缩空气。按照工件材料不同，压缩空气可夹带少量润滑油。材料为1.2343、硬度为56HRC的工件，利用少量润滑油能加工出更好的表面质量，因为切屑不会粘附在切削刃上。对于硬切削加工而言，绝对不能使用乳化液。只要一滴水就可能引起温度突变，并会使刀具分解为单一成分。由于温度突变所引起的硬质合金的微小裂纹，将会导致切削刃开裂。在HSC加工情况下，根据刀具直径和转速的不同，这些碎片可能具有相当于从轻武器中射出的子弹的能量。

应用

最早为石墨切削而开发的HSC铣削，不仅意味着高转速和大进给量，而且在众多因素的共同作用下，其应用范围不断扩大。

论述对机床的要求已超出本文所谈及的范围。硬铣削的功率在很大程度上决定于所使用的机床。总而言之，硬切削的概念是与高速机械加工分不开的。

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