(1)刀具材料
目前,用于高速硬铣削的刀具材料主要有立方氮化硼、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。
立方氮化硼刀具适合加工硬度高于55~65HRC的材料。陶瓷刀具亦具有良好的热化学稳定性,但其韧性和硬度不如立方氮化硼刀具好。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,但切削硬度不如立方氮化硼刀具和陶瓷刀具,一般在40~50HRC之间。
从目前情况看,在所有模具高速切削刀具材料中,立方氮化硼刀具的性能较好,是进行淬硬钢模具加工的主要刀具材料,常用于淬硬模具钢加工的立方氮化硼刀具牌号有BN-S20,BN-H20.
(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。
加工模具钢建议用KBN100牌号CBN刀片
硬质合金刀片的硬度在89~94HRA,相当于71~76HRC,对于HRC40以上的硬度HRC50左右模具钢加工时硬质合金刀片容易烧刀造成磨损块且加工效率低。
陶瓷刀片由于脆性太大,容易崩刀,一般常用于超精加工HRC50以下工件,
立方氮化硼刀片是继人造金刚石之后出现的又一种超硬材料刀片,刀片的硬度一般为HV3000~5000,精HV硬度换算HRC相当于HRC95-100,对于HRC50以上高硬度淬火工件高速加工降低成本来讲最为经济划算。目前,刀片在黑色金属加工领域,是耐磨性极好的刀片材料,经过论证,立方氮化硼刀片的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍,
加工模具钢用KBN100牌号CBN刀片,高速加工模具钢要求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。KBN100牌号CBN刀具适合于模具淬火钢、高硬度等HRC68度以下高硬材料,适用在高速加工中心的高速切削。
1.刀尖经过圆弧角处理,最大限度控制刀尖的崩刃磨损。
2.采用高刚性的短刃和容屑槽,可防止加工时的振刀。
3.结合耐高温耐磨损的涂层处理,即是高速加 工照样能发挥出优异的性能。
4.适合于从预硬钢(~HRC40)到高硬度 钢(~HRC65)模具材料的切削加工。
5.表面涂层硬度为3600HV,开始氧化温 度为880℃的高耐用度涂层。