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      模具加工的最新需求及高效切削刀具

      2018-04-15 15:24:58      點擊:
          近年來,隨著全球化的進程,制造業的國際競爭也變得越來越激烈。為了在競爭中立于不敗之地,許多企業都致力于“降低成本”、“縮短交貨期”、“提高質量”等各種課題的研究。特別是最近在重新認識“日本制造”的同時,模具的高精度化、高效化加工已成為重要的關鍵詞。換言之,模具加工過程中不可或缺的工具??切削刀具的作用現在已被認為是至關重要的因素。 
          近幾年,使用切削刀具的用戶的需求也發生了變化。以前,人們普遍認為刀具是消耗品,所以想通過減少使用量來降低刀具費用。最近人們的觀點發生了轉變,認為應該通過充分發揮刀具的作用來降低加工費。這也正是日立工具公司4年前提出的“加工減半運動”的觀點。為了配合用戶這種需求的變化,工具生產商有必要集中精力開發效率更高的刀具。 
          本文將介紹以下內容:近期為配合模具加工需求而開發的用于精加工的高效小直徑整體硬質合金立銑刀(Epoch深切削圓角立銑刀);用于粗加工的高效圓角立銑刀(多刃型大進給圓角立銑刀);能在高效加工條件下大幅提高刀具性能的最新超潤滑涂層(JX涂層)的開發、性能和加工實例。 
          1.整體硬質合金立銑刀“Epoch深加工圓角立銑刀(EpochDeepRadius)” 
          (1)切削性能 
          近幾年,用切削加工替代以前的放電加工的趨勢越來越明顯,這種需求漸漸轉向切削工件上窄而深的部位。使用立銑刀深切削加工這種窄而深的部位時,適用的主流刀具是小直徑球頭立銑刀(日立工具也在生產Epoch深切削球頭立銑刀、Epoch筆式深切削球頭立銑刀系列)。但是,使用小直徑球頭立銑刀進行高效深切削時會出現以下問題(即用切削加工替代放電加工存在的問題):①切削阻力容易增大;②中心部位的切削速度很難提高(頂端中心刃部分易受損);③存在理論上的切削殘留部分(刀具徑向切入量不能太大)。 
          日立工具為解決以上問題,開發了小直徑長頸系列Epoch深切削圓角立銑刀。在使用小直徑立銑刀進行深切削時,如果刀具切削刃前端的切削阻力太大,就會產生振動而無法在高效切削條件下加工,從而影響加工效率。從切削阻力的角度對球頭立銑刀與R角立銑刀進行對比可知,后者的切削刃接觸面積較小,切削阻力也相對較小。 
          此外,在進行等高線切削時,球頭立銑刀存在理論上的切削殘留部分,尤其是切削速度低的端部橫刃容易破損。而圓角立銑刀加工時通常能形成一定的切削面,故具有加工穩定可靠的優點。 
          現在開發的Epoch深切削圓角立銑刀能夠防止深切削時產生的顫振。為了進一步提高加工效率,采用了倒錐形設計。這種設計可防止切削過程中因刀具彎曲造成外周刃與被切削材料接觸,從而可實現穩定加工。此外,刀具涂層采用了具有高硬度和高耐熱、耐磨性能的TH(TiSiN)硬涂層,非常適合高硬度材料的直接深切削加工。 
          以下通過加工實例介紹Epoch深切削圓角立銑刀的特點。 
          (2)加工實例 
          ①溝槽高效加工實例 
          為了對溝槽進行高效加工,需要在一定程度上加大XY方向的步距,但如果使用球頭立銑刀加工,就會使無法提高切削速度的中心刃承受很大的負荷而不得不降低切削條件。 
          從使用球頭立銑刀加工溝槽的結果可以看出:若加大設定的XY步距,則中心刃處的破損程度也會加大;若減小設定的XY步距,降低切削條件,雖未觀察到中心刃受損,但前端中心橫刃的磨損卻有所增大。從使用Epoch深切削圓角立銑刀加工溝槽的結果可知,不但切削穩定,而且磨損減小,對高硬度(約50HRC)熱模鍛鋼工件的溝槽加工效果良好。 
          在本加工實例中,與球頭立銑刀相比,新型圓角立銑刀所需加工時間縮短約1/4,加工費用降低一半以上。 
          ②高硬度材料的深切削 
          從用長頸型立銑刀加工SKD11冷作模具鋼(60HRC)的結果可以看出,球頭立銑刀的外周切削刃有很大破損;而Epoch深加工圓角立銑刀無破損,只有均勻磨損?梢酝茢,由于球頭立銑刀的切削刃接觸長度較大,因此切削阻力也大,切削速度高的外周切削刃容易受損。這一點與例①相同,圓角立銑刀具有明顯優勢。 
          由在相同加工條件下日立工具的圓角立銑刀與其它公司圓角立銑刀的對比可以看到,其它公司生產的圓角立銑刀由于沒有采用倒錐形設計,對超過60HRC的高硬度材料加工效果不太理想。日立工具的新一代深切削圓角立銑刀因為采用了背斜式形狀的獨特設計,外周切削刃為點接觸式切削,即使在用直切法加工高硬度材料時,切削阻力也很小,且加工狀態穩定。 
          由Epoch深切削圓角立銑刀的加工實例可知,該刀具性能優異,尤其對高硬度材料進行深切削時具有明顯優勢?傊,充分發揮圓角立銑刀的作用,可對經過熱處理淬火的材料直接進行溝槽加工,因加工過程縮短,可大幅降低加工費用。實驗證明,采用圓角立銑刀加工效率可提高5倍以上,而加工費可降低35%。

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