高速铣削加工模具之刀具材料及几何参数选择

在高速铣削加工模具中， 刀具 技术最关键，而且涉及面多，主要体现在 刀具 材料及几何参数选择、刀具的损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具的安全性等问题上。

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刀具材料及几何参数选择

刀具的损坏与检测

刀具与机床的连接技术

刀具的安全性

（１）刀具材料

高速铣削要求高速刀具材料与被加工材料必须有较小的化学亲和力，具有良好的热稳定性、抗冲击性、耐磨性、抗热疲劳性，并具有优良的力学性能等。

目前，用于高速硬铣削的刀具材料主要有聚晶立方氮化硼（PCBN）、陶瓷、新型硬质合金和涂层硬质合金等，应根据模具材料 、刀具几何形状、切削条件三大因素来选择刀具材料。

由于聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具具有很高的硬度和耐磨性，因而适合于高速切削淬硬钢。在加工硬度低于50HRC的工件时，PCBN刀具形成的切屑为长条形，在刀具表面产生月洼磨损，从而缩短刀具寿命。因此，PCBN刀具适合加工硬度高于55～65HRC的材料。

陶瓷刀具的成本低于PCBN刀具，具有良好的热化学稳定性，但其韧性和硬度不如PCBN刀具好。因此，陶瓷刀具比较适合加工相对比较软的材料（HRC≤50）。新型硬质合金和涂层硬质合金刀具成本较低，但切削硬度不如PCBN刀具和陶瓷刀具，一般在40～50HRC之间。

从目前研究情况看，在所有模具高速切削刀具材料中，聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具的性能较好，是进行淬硬钢模具加工的主要刀具材料。

（2）刀具几何参数选择

当刀具材料选定后，刀具几何参数的选择对刀具的寿命和切削速度有较大的影响，一般应选择强度尽可能大的刀片形状，刀尖圆弧半径也尽可能大。

与普通铣削相比，高速铣削时前角应小10°，后角应大5°～8°。高速铣削时，根据加工材料不同刀具的合理参数也不同，在加工淬硬钢时，起重要作用的刀具几何角度是前角γ0和后角α0。高速铣削时合理的前角γ0和后角α0经验值见表１。

表１不同材料的高速切削加工刀具合理的γ0、α0值

工件材料－γ0－α0

铝合金－12°～15°－13°～15°

钢－0°～5°－12°～16°

铸铁－0°－１２°

另外，硬切削的切削力大，除要求刀片强度外，对 刀杆 强度和刚度要求也高。

通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求，只有解决好高速铣削刀具这些问题，才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。