整体硬质合金立铣刀 在替代传统电火花加工工艺中发挥着越来越重要的作用。特别是在加工窄而深的工件部位时,小直径球头立铣刀和圆角立铣刀已成为主流选择。这些刀具通过优化设计和涂层技术,不仅有效降低切削阻力,而且大大提高了加工效率和刀具寿命,特别是在高硬度材料的深切削中。
整体硬质合金立铣刀
切割 磷表现 C碳化物 米填充 C说出
近年来,以切削代替以往电火花加工的趋势日趋明显,这种需求逐渐转向工件上窄而深的部位的切削。使用立铣刀进行这种窄而深的部位的深度切削时,主流适用的刀具是小直径球头铣刀。然而,当使用小直径球头铣刀进行高效的深度切削时,会出现以下问题(即以切削代替电火花加工的问题)。
- 切削阻力容易增大。
- 中心处的切割速度难以提高(顶部中心边缘容易损坏)。
- 存在理论上的切削残余(刀具的径向切削量不能太大)。
使用小直径时 立铣刀 对于深切削,如果刀具切削刃前端的切削阻力过大,就会产生振动,不能在高效的切削条件下加工,影响加工效率。从切削阻力的角度看,球头立铣刀与R角立铣刀的比较可知,后者的切削刃接触面积较小,切削阻力也相对较小。
另外,球头立铣刀在进行轮廓切削时,理论上存在切削残渣,尤其是切削速度较低的端部横刃容易损坏,而圆头立铣刀在加工过程中通常能形成一定的切削面,因此具有加工稳定可靠的优点。
为了进一步提高加工效率,采用了倒锥度设计,这种设计可以避免刀具在切削过程中因弯曲而导致周边刃口接触被切削材料,从而实现稳定的加工。另外刀具涂层采用高硬度、高耐热耐磨的TH(TiSiN)硬质涂层,非常适合高硬度材料的直接深切削。
示例 埃nd 米患病的 磷处理 米奥尔兹
示例 埃效率 G屋顶 磷处理
为了高效地加工槽,需要将XY方向的螺距增加到一定程度。但是,如果使用球头铣刀进行加工,无法提高切削速度的中心刃将承受较大的负荷,不得不降低切削条件。
从球头立铣刀加工沟槽的结果可以看出,如果增大设定的XY螺距,中心刃的损伤程度也会增大;如果减小设定的XY螺距,降低切削条件,虽然中心刃没有损伤,但是前中心横刃的磨损会增大。从深切削圆头立铣刀加工沟槽的结果可以看出,不仅切削稳定,而且磨损减少,对高硬度(50HRC左右)热模锻钢工件的沟槽加工效果良好。
在此加工实例中,与球头立铣刀相比,新型圆头立铣刀所需的加工时间缩短了约1/4,而加工成本则降低了一半以上。
深的 C切除 H高硬度 米材料
从长颈立铣刀加工SKD11冷作模具钢(60HRC)的结果可以看出,球头立铣刀的周边切削刃损伤较大;而SAMHO刀具深加工圆头立铣刀没有损伤,只是磨损均匀。可以推断,由于球头立铣刀的切削刃接触长度大,切削阻力也大,切削速度高的周边切削刃容易损伤。这和上面的情况一样,圆头立铣刀的优势明显。
从三和工具的圆角立铣刀与同等加工条件下其他公司圆角立铣刀的对比可以看出,其他公司生产的圆角立铣刀没有采用倒锥设计,对超过60HRC的高硬度材料加工效果不理想。三和工具新一代深切削圆角立铣刀采用独特的前斜形设计,外周切削刃为点接触切削,即使采用直切削方式加工高硬度材料,切削阻力也很小,加工状态稳定。
从SAMHO深切圆角立铣刀的加工实例可以看出,这种刀具具有出色的性能,特别是在深切高硬度材料时。总之,通过充分发挥圆角立铣刀的作用,可以直接在热处理和淬火材料上加工沟槽。由于缩短了加工工序,因此可以大大降低加工成本。实验表明,使用圆角立铣刀的加工效率可以提高5倍以上,加工成本可以降低35%。
适用于高进给粗加工的可转位圆角立铣刀
多刃高进给圆角立铣刀
模具行业一般采用小切深、高进给的切削方式,以达到高效加工,但市场需求要求进一步提高加工效率,三和工具针对此需求,开发出可承受高进给条件下高切削速度的多刃口刀具及涂层。
多刃高进给圆角刀具的设计理念是在以往的刀片数设计方法的基础上,在有限的刀具外径内减小切削刃尺寸,但不降低刃口强度。高进给圆角立铣刀的主切削刃半径设定为R8。与同样半径为R8的圆形刀片相比,它具有相同的刃口强度,但尽量减少刀片面积,以实现多刃。过去外径为φ32的刀片均为2刃,而多刃高进给圆角立铣刀则多达5刃,比以往产品提高了2.5倍。
高进给切削刀具的特征
过去用于粗加工的可转位刀具一般都采用圆刃,表面上看似乎能够实现较大的切深,一次切除的材料量也较大,但由于切削刃与被加工材料的接触长度比直刃大,因此切削阻力增大,难以实现大进给切削。另外,圆刃在刀具悬伸较长的加工场合会受到径向力的作用,容易导致刀具弯曲、振动。
多刃大进给圆角立铣刀的切削刃设计在刀具旋转轴的底部,因此切削阻力主要作用在轴向,也就是说,即使多刃大进给圆角立铣刀有较长的悬伸,也不容易产生振动,可以实现稳定的加工。同时,通过刀片的小型化,切削刃长度比以前的大进给切削刀具明显缩短,降低了切削阻力,从而通过多刃有效地控制切削力。
小切深大进给加工的优点
小切削深度大进给加工是大进给刀具的应用条件,其优点是材料去除率大,加工效率高。与大切削深度的高效加工相比,在减小切削深度的情况下,可以在机床工作台的最大进给限度内进行高效快速进给加工。
当采用圆刀片加大切削深度来提高加工效率时,加工后工件上会残留相当多的切削残渣,这会增加后续精加工刀具的加工负荷。虽然粗加工效率很高,但会降低后续工序的加工效率。相反,采用小切削深度、大进给加工时,粗加工残渣减少,更接近最终的精加工形状,从而减轻后续工序精加工刀具的负荷,这样可以同时提高粗加工和精加工的效率,稳定可靠地实现高效加工。
超级润滑HG涂层
如上所述,在通过改善切削刃形状、增加切削刃数量来提高加工效率的同时,如果能够提高刀具转速、提高切削速度和进给速度,则加工效率可以进一步提高。然而,当切削速度高于目前的切削速度时,目前的刀具涂层已经无法承受切削产生的高温和高压。
因此,我们重新认识了小切深、大进给切削对切削刃的影响,并确定了高速切削所需的性能:即使在高温下也能抑制大进给切削产生的切屑与刀具之间摩擦的润滑性能。为此,三湖工具成功开发了一系列润滑性极强的钛化合物涂层。这种可用于高效加工的新型高性能HG涂层,可有效减少月牙洼磨损和后刀面磨损,并有效防止刃口粘连。
低摩擦系数、高硬度、高韧性的HG涂层
HG涂层是在钛、铝化合物中添加了自润滑材料,可以利用切削热在涂层表面形成一层很薄的氧化层。这层氧化层可以提高润滑性能,控制切削温度的上升,同时降低切削刃与被加工工件的亲和力,抑制切削刃的粘附。HG涂层的硬度可与硬度最高的TiSiN涂层相媲美。高硬度可以在高速、高效的加工环境中防止切削刃磨损,大大延长刀具的使用寿命。
陶瓷硬质涂层难以有效防止铣削特有的断续切削引起的热裂纹,但HG涂层由于韧性大大提高,具有很高的抗崩裂性。可以看出,JHG涂层是具有润滑性、耐磨性和抗崩裂性的新一代涂层。在刀片数量和使用寿命相同的前提下,与以前的涂层相比,其切削速度提高了40%。
多刃高进给圆头立铣刀的高速切削示例
在最新的CNC加工中心机床上使用多刃高进给圆角立铣刀和HG涂层刀片(切削进给速度可达50m/min)。用于加工的高速CNC加工中心在国内外尚未得到广泛应用。与目前常用的切削进给速度为10至20m/min的高速CNC加工中心相比,加工效率可提高2.5至5倍。新一代多刃高进给圆角立铣刀可最大限度地发挥现有高速CNC机床的功能。
整体硬质合金立铣刀和可转位圆弧立铣刀通过精密的设计和先进的涂层技术,显著提高了切削性能和加工效率。无论是在高硬度材料的深切削,还是在小切深、大进给的粗加工应用中,这些刀具都展示了其独特的优势,为模具行业带来了更高效、更稳定的加工解决方案。