模具高速銑方案

    針對生產的模具高速銑的刀具方案  

    今天，在美國的數以千計的加工企業(yè)從事用于模板、壓模或沖模等似乎是無極限的消耗品和工業(yè)產品硬工具的加工。為了適應關于更高工具質量的客戶期望和競爭壓力，更短的轉向時間和更低的成本，許多模具工廠正升級他們的針對高速 

    精加工能力的工藝。這種途徑的主要好處是已加工表面光潔度的成果是好到足以明顯減少或甚至消除手工拋光或在鉗工臺上其它手工精加工處理。這些輔助操作通常占整個制造時間的25~30%。 

    模具的高速精加工依靠今天的機床的主軸速度能力是部分可行的。不管使用的設備是小型立式加工中心還是最新的大型臥式加工中心，主軸速度上到每分鐘10000轉現在能很平常地獲得。這種速度很容易地被今天的刀具安全夾持方式所承受，這些夾持方式結合精密彈簧夾頭或熱脹刀柄、機械或液壓夾頭。一個同等重要的模具高速精加工概念是刀具高進給率。和更高的轉速結合在一起，在獲得良好表面光潔度所需的小切深和小步距（歧點高度）條件下高進給率產生極佳的加工結果。目前應用在淬硬到洛氏55度模具高速銑的山高公司刀具能正常地以每分鐘1200毫米的進給下運行，使用PVD涂層細顆粒硬質合金刀片可獲得0.63微米的光潔度。軸向和徑向切深分別是0.05毫米和0.25毫米。

    刀具選項陣列 

    為迎合大多數模具加工的要求（包括高速精加工），山高推出一種通用的分體式可轉位銑刀新包裝。這種分體式銑刀包括價格適中的鋼制刀桿和螺紋旋入的各種型式的切削刀頭。提供標準設計的用于粗加工和半精仿形球頭刀頭和一種用于大切深或側面銑削的玉米刃型式的球頭刀頭。后面這種設計，刀頭上的周邊刀片排列成螺旋刃形式，粗加工時對很寬范圍的模具材料提供很平穩(wěn)、避振的切削。山高的這種設計還在標準的刀桿式球頭立銑刀擴充系列里提供。在新的分體銑刀系列里還提供針對直壁零件高效高速精加工的120度球頭和能在高金屬切除率仿形粗加工的紐扣型式刀頭。

    為了完善模具刀具的系列，山高提供小直徑球頭立銑刀（10毫米到16毫米），特別設計用于高速精加工，它是受歡迎小魔王模塊化立銑刀系統(tǒng)的一部分。這些刀具容易組裝，通過簡單地把精密磨削的硬質合金刀片旋入一種可重復使用價格適中的鋼制刀桿。

     直壁零件的高效高速精加工 

     直到現在，直壁零件已經成為生產上的模具高速精銑的絆腳石。在每一次向下撞擊后傳統(tǒng)的90度球頭立銑刀通常使得加工的那些零件縮回，中斷了加工循環(huán)并使刀受摩擦影響而引起刀片磨損。山高對于這個問題已有解決方案，在刀桿和刀片干部前延伸一個120度切削刃的切削頭。這種設計的刀使得背部的切削刃同正面的切削刃一樣能進行切削，允許在一系列連續(xù)的下行和上行中切除金屬。這不僅提供了一個不間斷和更快的加工循環(huán)，還消除了刀的摩擦和由此引起的刀片磨損，獲得更長的刀具壽命和更好的表面光潔度。

     針對大金屬切除率的按鈕式立銑刀

     在模具應用里的術語‘高速加工’實際上意味著兩個不同的方面。首先，它意味著在很高的主軸轉速和超高的進給率的精加工保證加工后表面光潔度好到足以明顯降低或甚至消除在鉗工臺上的輔助手工精加工。另外，這個術語還指在加速的金屬切除率下進行重粗加工。

     在這個意義上，所謂的‘按鈕’立銑刀作為一種重要的新刀具已經出現了。這種立銑刀的典型特征是很厚的設計有山高專利的提供極佳強度和安全性的集成刀墊的圓刀片。組合特殊的正角槽形，它們能承受很高的金屬切除率。

     在山高自己的用于模具應用的分體式銑刀里提供能用于仿形粗加工的按鈕刀頭，在加工深的封閉型腔時其金屬切除率四倍于今天的球頭刀。山高已經發(fā)展了這些刀具作為封閉型腔粗加工的一個選擇（有這樣的目標去延伸其使用范圍但不是定義）。對傳統(tǒng)球頭立銑刀滿意的工具制造者可繼續(xù)使用原來的刀。但是更多的積極進取的工廠可能想要考慮用于重粗加工的按鈕式立銑刀帶來的好處。在封閉型腔加工時，它們不僅能更高效地切除金屬，通常還能提供比球頭刀更長的壽命，這是因為有時在這些應用里有嚴重的摩擦。

     針對淬硬材料的鋒利切削刃 

     所有的山高小魔王模具刀具利用PVD涂層的細顆粒硬質合金可轉位刀片，它有精密磨削過的兩個有效切削刃。這些刀片的一個顯著特性是它們超鋒利的切削刃--這體現了一種不同于傳統(tǒng)上認為在很高的進給率下需要用超強的切削刃抵抗淬硬材料觀點的創(chuàng)新思想。

    在研發(fā)這些刀片時，山高把重點放在高生產率下獲得良好表面光潔度所需的高速高進給的自由切削槽形。在小的軸向切深和極小的徑向切深使得步距最小化，鋒利的切削刃對穿透淬硬工件材料和直接利用自由切削是必須的。正是這種槽形使得依次提供高生產率、可靠的刀具性能和良好的刀具壽命成為可能。山高還提供用于淬硬模具鋼高速粗加工和精加工鑲焊PCBN的小魔王球頭立銑刀。這里主軸必須傾斜30度以防止在刀鼻處的零速度。

    其它的發(fā)展和思考 

    除了刀具的發(fā)展，許多其它的發(fā)展支持模具加工生產率的新水準。一個例子是CNC臥式加工中心，它正迅速替換用于模具和航空工業(yè)的傳統(tǒng)立式CNC加工中心。臥式的主要好處是允許自然的排屑，很大地減少封閉型腔加工的切屑再切削問題。 

    另一個發(fā)展已允許球頭立銑刀的性能提高。這是一種首先由歐洲推出的調整技術，因為考慮刀片中心的零切削速度所引起的摩擦。為了消除摩擦和由此引起的光潔度變差及刀片快速磨損，一種增長的操作是把機床主軸傾斜30度，使得刀鼻處移至一個有效切削直徑而獲得有效的切削。

    還有其它的發(fā)展，對于生產模具、消除粗加工需求，計算機生成接近最終外形的鑄件正在歐洲被廣泛使用。雖然競爭壓力肯定不可避免地在世界范圍內延伸這個技術，但在美國和加拿大的模具工廠幾乎持續(xù)排外主義地用整體硬質合金刀具加工他們的工具。對于現在，對粗加工刀具的創(chuàng)新更重要，如玉米刃、球頭和按鈕式立銑刀能以顯著更高的進給率切除淬硬材料。

    對于模具加工里所有的高速應用，注意力也一定要有一些更遠的考慮。例如必須牢記高速主軸在提高切削速度的同時允許進給率大幅提高。這使得使用小直徑刀具能用于粗加工也能精加工成為可能，在同樣的時間獲得相同或更好的生產率的同時允許更接近的近似值來得到最終外形。基于選擇正確的刀桿設計，刀具平衡還對于防止過量的振動和由此的能對刀具壽命、表面光潔度、尺寸精度甚至是主軸壽命有不良影響的刀具跳動是重要的。

    還有其他關于CNC機床的考慮。為了在很高的速度和進給量下有效加工模具的復雜雕刻表面，使用的機床應該是有‘前瞻’功能的CNC。這是在正執(zhí)行的運動之前掃描100到120行機床將要執(zhí)行的程序塊的能力，其結果是控制能對刀具軌跡和角度變換得出優(yōu)化的進給率。用這個方式，機床能在加工復雜表面時維持高速和高精度，可能除了那些深型腔和復雜的外形。

    前瞻

    什么是將來的抓手？一個確定的事情是更高的切削速度。主軸轉速在60000到80000之間的幾種加工中心的模型將不久推出，驅動馬達的功率在100馬力以上。（約略的估計是1馬力一定至少提供主軸轉速1000rpm。）不用說，這些快速有力的機床將對機床制造商在很多領域安置新的需求，包括安全性（經常被忽視的）。當前，取決于刀具的直徑，例如山高小魔王系列的球頭立銑刀能安全地運行在切削速度高到大約每分鐘3600米。但是這是一個可能不被很多其它的小直徑刀具匹配的標準，尤其是那些中心鎖緊螺釘或用于刀片固定的壓塊設計。雖然你的機床可能具備高速加工能力，但你不能自動地假定你的刀具也具備這樣的能力。確信這一點是重要的。