針對模具高速精加工能力的工藝方案

    模具的高速精加工依靠如今的機床主軸轉(zhuǎn)速能力是部分可行的。不管使用的設(shè)備是小型立式加工中心還是最新的大型臥式加工中心，現(xiàn)在的主軸能很容易地達(dá)到10000r/min的轉(zhuǎn)速。這種速度很容易被今天的刀具安全夾持方式所承受，這些夾持方式包括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的高進給率。與更高的轉(zhuǎn)速結(jié)合在一起，在獲得良好表面光潔度所需的小切深和小步距條件下，高進給率產(chǎn)生極佳的加工結(jié)果。目前，可應(yīng)用于淬硬至55HRC的模具高速銑的山高公司刀具能正常地以1200mm/min的進給量進行加工，使用PVD涂層的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金刀片可獲得Ra0.63μm的光潔度。軸向和徑向切深分別為0.05mm和0.25mm。

刀具選項陣列

    為迎合大多數(shù)模具加工的要求（包括高速精加工），山高推出了一種通用的分體式可轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的用于粗加工和半精仿形加工的球頭刀頭和一種用于大切深或側(cè)面銑削的玉米刃型式球頭刀頭。后面這種設(shè)計，刀頭上的周邊刀片排列成螺旋刃形式，粗加工時可對寬范圍模具材料提供平穩(wěn)、避振的切削。山高的這種設(shè)計還在標(biāo)準(zhǔn)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°球頭和能用于高金屬切除率仿形粗加工的紐扣型刀頭。

    為了完善模具刀具的系列，山高提供小直徑球頭立銑刀（10～16mm），特別設(shè)計用于高速精加工，它是受歡迎的“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(zhì)合金刀片旋入一種可重復(fù)使用且價格適中的鋼制刀桿中即可。

直壁零件的高效高速精加工

    迄今，直壁零件已成為模具高速精銑生產(chǎn)的絆腳石。在每一次向下撞擊后，傳統(tǒng)的90°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)并使刀具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，在刀桿和刀片背部前延伸一個120°切削刃的切削頭。這種設(shè)計的刀具使得背部的切削刃與正面的切削刃一樣能進行切削，允許在一系列連續(xù)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)，還消除了刀具摩擦和由此引起的刀片磨損，從而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鈕扣式立銑刀

    在模具加工里的術(shù)語“高速加工”實際上意味著兩個不同的方面。首先，它意味著在很高主軸轉(zhuǎn)速和超高進給率的精加工中保證加工表面光潔度好到足以明顯減少甚至消除在鉗工臺上的輔助手工精加工。另外，這個術(shù)語還指在加速的金屬切除率下進行重載粗加工。

    在這個意義上，所謂的“鈕扣”立銑刀作為一種重要的新刀具已經(jīng)出現(xiàn)。這種立銑刀的典型特征是很厚的、有山高專利設(shè)計可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。

    在山高用于模具加工的分體式銑刀里，提供能用于仿形粗加工的鈕扣刀頭，在加工深的封閉型腔時，其金屬切除率是傳統(tǒng)球頭銑刀的四倍。山高已經(jīng)開發(fā)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(biāo)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)使用原來的刀具。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鈕扣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銑刀更長的壽命，這是因為有時在球頭銑刀的應(yīng)用里有嚴(yán)重的摩擦。

針對淬硬材料的鋒利切削刃

    所有山高小魔王模具刀具采用PVD涂層的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)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(xiàn)了一種不同于傳統(tǒng)上認(rèn)為在很高進給率下需要用超強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(chǎn)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。正是這種槽形使得提供高生產(chǎn)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的鑲焊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(chǎn)率的新水準(zhǔn)。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。臥式加工中心的主要好處是允許自然排屑，大大減少封閉型腔加工的切屑再切削問題。

    另一個技術(shù)發(fā)展允許提高球頭立銑刀的性能。這是一種首先由歐洲推出的調(diào)整技術(shù)，因為考慮到刀片中心的零切削速度引起的摩擦。為了消除摩擦和由此引起的光潔度變差及刀片快速磨損，一種應(yīng)用日益增多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。

    還有其它的技術(shù)發(fā)展，為了在模具生產(chǎn)中減少對粗加工的需求，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(nèi)延伸這個技術(shù)，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(zhì)合金刀具加工他們的模具。對于現(xiàn)在，那比給予對粗加工刀具的創(chuàng)新更重要，如玉米刃、球頭和鈕扣式立銑刀能以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(yīng)用，注意力也一定要有一些更遠(yuǎn)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。這使得小直徑刀具既能用于粗加工也能用于精加工成為可能，在同樣的時間獲得相同或更好的生產(chǎn)率，同時允許以更接近的近似值來得到最終外形�；�于選擇正確的刀桿設(shè)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(guān)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(fù)雜雕刻表面，使用的機床應(yīng)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(jié)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(fù)雜表面時維持高速和高精度，可能除了那些深型腔和復(fù)雜的外形。

前瞻

    什么是將來的發(fā)展方向？一個確定的事情是更高的切削速度。主軸轉(zhuǎn)速在60000～80000r/min之間的幾種加工中心模型不久將推出，驅(qū)動馬達(dá)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(zhuǎn)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(lǐng)域安置新的需求，包括安全性（經(jīng)常被忽視的）。當(dāng)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3600m/min。但是這是一個可能不被很多其它的小直徑刀具匹配的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是那些中心鎖緊螺釘或用于刀片固定的壓塊設(shè)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。