模具制造業(yè)中的高速切削刀具系統(tǒng)

    針對(duì)高速切削加工HSC要配置合適的刀具系統(tǒng)，如選用PKD或CBN切削材料就能實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的全部加工。高速切削加工改變了整個(gè)切削工藝的思路。但是只有在包括刀具在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)相適配的情況下，才能極大地提高效率。  

    要實(shí)現(xiàn)有效的高速加工，必須配備相適應(yīng)的具有一定幾何形狀刀刃的切削刀具。新的切削材料的開(kāi)發(fā)繼而產(chǎn)生了各種新的刀具。它們必須達(dá)到高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給量、良好的工件加工質(zhì)量以及更長(zhǎng)的壽命。  

    HSC刀具及刀具系統(tǒng)按其結(jié)構(gòu)及刀片固定方式可分為三大類：整體結(jié)構(gòu)，帶有固定刀片座及可調(diào)刀片座，見(jiàn)圖1。補(bǔ)充的分類方法可按照HSC刀具的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行。如平面銑削工序和在模具、模型及造型制造業(yè)中應(yīng)用等。  

    切削材料的選擇  

    HSC刀具需選用能適應(yīng)高速切削的材料。為了獲得較高的工件加工質(zhì)量及最佳壽命時(shí)間，除硬質(zhì)合金、金屬陶瓷（Cermets）、涂層切削材料和切削陶瓷外，還采用了單晶體和多晶體的切削材料。這些切削材料除技術(shù)要求外，還應(yīng)滿足占有重要位置的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保性能的要求。在HSC加工中，選用PKD（多晶體金剛石）和CBN（立方氮化硼）可顯著提高加工效率。  

    在汽車和航空工業(yè)的批量生產(chǎn)中，越來(lái)越多地應(yīng)用非金屬零部件。此時(shí)選用多晶體金剛石切削材料，在大進(jìn)給量、大切削量的條件下可獲得很高的表面質(zhì)量。在選用了合適的刀具系統(tǒng)及切削材料時(shí)，用一次切削就可完成粗加工和精加工工序。  

    在模具制造業(yè)中，基本上均為單件生產(chǎn)。鑄件和鋼材可達(dá)64HRC的硬度，可選用CBN切削材料。在模型和造型制造業(yè)中，用硬質(zhì)合金切削材料進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)使其轉(zhuǎn)速大于16000r/min，進(jìn)給量Vf大于5m/min時(shí)，才能獲得最佳切削效果。  

    HSC刀具的安全可靠性  

    除選擇合適的刀具材料外，在刀具設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先應(yīng)考慮在離心力作用下刀具構(gòu)件固定的可靠性，并注意符合“平衡”的結(jié)構(gòu)。需要對(duì)刀具進(jìn)行最高轉(zhuǎn)速的試驗(yàn)。此外，在制造刀具時(shí)，其良好的工藝性也是很重要的。有價(jià)值的和可靠的制造方法，對(duì)從刀具的預(yù)處理直至刀刃的制作都具有決定性的意義。特別是對(duì)帶有PKD或CBN刀片的刀具更是如此。  

    為了使在應(yīng)用HSC刀具時(shí)達(dá)到最高加工質(zhì)量和最佳經(jīng)濟(jì)性能，不僅應(yīng)考慮刀具本身，同時(shí)也應(yīng)考慮刀具和夾緊系統(tǒng)的接口部分，即主軸和刀具連接面及工件安裝的穩(wěn)定性。對(duì)接口部分和接長(zhǎng)桿而言，特別重要的是徑向擺動(dòng)精度、懸臂長(zhǎng)度、振動(dòng)性能和可換性。為了達(dá)到圓柱刀柄在精加工時(shí)對(duì)徑向擺動(dòng)精度的要求，首先選用液壓夾頭、收縮夾頭和力壓縮夾頭的連接方式，這些夾頭和HSC接口相配時(shí)，其徑向擺動(dòng)精度可以達(dá)到0.003mm。  

    全面加工的刀具系統(tǒng)  

    Kieninger公司生產(chǎn)的刀具品種，可應(yīng)用于傳統(tǒng)機(jī)床和HSC機(jī)床上�？缮�產(chǎn)出各種從粗銑、半精銑直至超精銑的可換刀片銑刀上，還有HSS—E、VHM和Cermet切削材料的刀具，以及帶PKD和CBN刀片的刀具，以及各種不同刀柄的接長(zhǎng)桿�？梢匀�面加工所需輪廓面及模具的自由型面。在模具制造業(yè)中最常用的刀具是球形仿型銑刀、環(huán)形銑刀和端面銑刀。加工時(shí)間及工件表面質(zhì)量由刀具確定。在加工中，球形銑刀與工件表面保持合適的角度（15°～25°），可以達(dá)到滿意的加工效果。因?yàn)檫@樣可以避開(kāi)臨界區(qū)及切削中心（此時(shí)切削速度降為零）。在應(yīng)用PKD和CBN切削材料過(guò)程中，保持恒定的切削速度是有益的。  

    在模型加工領(lǐng)域中，可以應(yīng)用與模具制造業(yè)中相同的刀具系統(tǒng)。其條件是在硬質(zhì)合金刀片上要有正前角，銳角刀片在粗加工時(shí)應(yīng)特別加長(zhǎng)。針對(duì)該加工而開(kāi)發(fā)的專用可換刀片的刀具，可應(yīng)用于高速切削機(jī)床上。