鎢鋼-銑刀-頂針--模具製造業高速切削刀具系統
針對高速切削加工HSC要配置合適的刀具系統,如選用PKD或CBN切削材料就能實現對工件的全部加工。高速切削加工改變了整個切削工藝的思路。但是只有在包括刀具在內的整個系統相適配的情況下,才能極大地提高效率。
HSC刀具及刀具系統按其結構及刀片固定方式可分為三大類:整體結構,帶有固定刀片座及可調刀片座。補充的分類方法可按照HSC刀具的應用領域進行。如平面銑削工序和在模具、模型及造型製造業中應用等。

要實現有效的高速加工,必須配備相適應的具有一定幾何形狀刀刃的切削刀具。新的切削材料的開發繼而產生了各種新的刀具。它們必須達到高轉速、大進給量、良好的工件加工質量以及更長的壽命。

切削材料的選擇

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

在模具製造業中,基本上均為單件生產。鑄件和鋼材可達64HRC的硬度,可選用CBN切削材料。在模型和造型製造業中,用硬質合金切削材料進行加工時,應使其轉速大於16000r/min,進給量Vf大於5m/min時,才能獲得最佳切削效果。

HSC刀具需選用能適應高速切削的頂針材料。為了獲得較高的工件加工質量及最佳壽命時間,除硬質合金、金屬陶瓷(Cermets)、塗層切削材料和切削陶瓷外,還採用了單晶體和多晶體的切削材料。這些切削材料除技術要求外,還應滿足佔有重要位置的經濟和環保性能的要求。

HSC刀具的安全可靠性

除選擇合適的刀具材料外,在刀具設計過程中,首先應考慮在離心力作用下刀具構件固定的可靠性,並註意符合“平衡”的結構。需要對刀具進行最高轉速的試驗。此外,在製造刀具時,其良好的工藝性也是很重要的。有價值的和可靠的製造方法,對從刀具的預處理直至刀刃的製作都具有決定性的意義。特別是對帶有PKD或CBN刀片的刀具更是如此。

為了使在應用HSC刀具時達到最高加工質量和最佳經濟性能,不僅應考慮刀具本身,同時也應考慮刀具和夾緊繫統的接口部分,即主軸和刀具連接面及工件安裝的穩定性。對接口部分和接長桿而言,特別重要的是徑向擺動精度、懸臂長度、振動性能和可換性。為了達到圓柱刀柄在精加工時對徑向擺動精度的要求,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,其徑向擺動精度可以達到0.003mm。

全面加工的刀具系統

生產的刀具品種,可應用於傳統機床和HSC機床上。可生產出各種從粗銑、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桿。
可以全面加工所需輪廓面及模具的自由型面。在模具製造業中最常用的刀具是球形仿型銑刀、環形銑刀和端面鎢鋼。加工時間及工件表面質量由刀具確定。在加工中,球形銑刀與工件表面保持合適的角度(15°~25°),可以達到滿意的加工效果。因為這樣可以避開臨界區及切削中心(此時切削速度降為零)。在應用PKD和CBN切削材料過程中,保持恆定的切削速度是有益的。

在模型加工領域中,可以應用與模具製造業中相同的刀具系統。其條件是在硬質合金刀片上要有正前角,銳角刀片在粗加工時應特別加長。針對該加工而開發的專用可換刀片的刀具,可應用於高速切削機床上。

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