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模具加工用刀具的新概念黛杰工业株式会社上海代表处()韩琦此文叙述黛杰采用机夹式小直径圆角端铣刀进行模具的高速高效率加工,铣刀的最小直径、且拥有与高价的整体式刀具相同甚至更高性能和精度的高进给镜面圆角端铣刀系列产品,完美地解决了模具加工这个难题。圆角端铣刀的优越性理论上来说,从几何学形状来看,圆角端铣刀和球头铣刀相比,在加工面的表面粗糙度上具有明显的优势。如果在获得同样高的加工残余量理论高度(即获取同样的表面粗糙度)的前提下,与球头铣刀相比,圆角端铣刀的步距要宽数倍,所以总切削长度变短,可大大地缩短加工时间(如图)。另外,如果同样只是需要刀具的底圆角,在没有干涉的情况下,可选择更大的刀具直径,这样,刀具的刚性也更好(如图’)。图表面粗糙度理论值的比较(对干涉小,芯状零件加工尤其有效)图’工具刚性的比较在等高线加工方面,球头端铣刀加工深度越深,切削刃的接触长度就越大,所以切削力增大使之容易产生振动。对于这点,圆角端铣刀在外圆上带有倒锥,切削刃与工件的接触长度短,可有效地将切削力抑制到最小。并且在小背吃刀量精加工时,与圆角端铣刀相比,加工同样大小的面积,球头铣刀只用中心刃部的切削刃进行加工,且其总切削距离要长数倍,同时实际切削速度提不上去,横刃附近的磨损急剧增大,导致加工面表面粗糙度恶化。而圆角端铣刀因为用切削速度快的外周部进行切削,粘刀现象少,可实现稳定切削。开发的目的加工塑胶模具和压铸模具一般多使用小直径刀具。特别是在深型腔时,加工非常困难。小直径机夹式高进给圆角端铣刀正是以取代整体式圆角端铣刀和整体式球头铣刀,具有从粗加工到精加工都可使用的切削性能,拥有极佳的刀具刚性和精度为目的而开发的。同时,在超强刚性的硬质合金杆上装高精度刀片,可以大进给进行粗加工以及半精加工,若将进给速度降下来,则可进行高精度精加工。高进给镜面圆角铣刀的特征如果像以前的产品一样采用’片小刀片的结构,无论如何螺钉都会很小。而且刀片及刀体的壁厚亦很薄,从而总是在强度上出现问题。因此,我们采用装夹片刀片的方式,并使用于本公司的镜面圆角系列硬质合金刀杆上。固定方式采用镜面系列的高精度高强度的夹紧机构,并且使其与镜面圆角铣刀的刀片有互换性,大大地提高了刀具的集约化程度。主要特征列举如下()采用新开发的涂层可实现长寿命涂层和以前涂层的皮膜特性比较如表所示。与原来的涂层相比,涂层大大提高了耐磨损性、耐热性。特别是在高进给干式加工,切削热温度上升的情况下,尤其可体现出涂层耐氧化性的优点。今后本公司的类似冷加工年第期’’专题综述’’新产品均考虑运用此种涂层。()正前角刃形有效降低切削力,锋利度超群部方向和轴向均带有正前角,且外周部带有倒锥。在深腔加工时,可有效地降低切削力。如图所示,与公司高进给刀杆相比,加工’钢减小了的切削阻力。表各种涂层的特性,,/,0123涂层维氏硬度(3)’’’’4’’’’氧化开始温度(5)’’’’’’’’6’’7’’8’’’以上耐磨损性耐热性9被加工材料’/基材刀具直径8;6;/,A’/,8/,B’;,C7图切削抵抗力比较()刀片精度相当于整体端铣刀因为使用高精度刀体及高精度刀片,从粗加工到半精加工均可高效地进行。传统观念上,粗加工用刀具和半精加工用刀具都须分开使用,而高进给镜面圆角端铣刀只须8支刀便可使这些加工集约起来。作为参考,图与表中标明了刀片的尺寸公差。()可实现从毛坯材到淬硬钢的高速高进给加工采用正前角刃形实现了淬硬钢深腔的高速高进给加工。深腔加工时,因为悬长大,如采用负前角刃形会使切削力变大而发生振动。因此只能使用低速低进给进行加工。系列因为采用了正前角刃形改善了刃口锋利度,刀片材质也采用了具有良好的耐热性和韧性的23涂层D/7’8材质,与硬质合金刀杆组合使用,有效解决了高硬度材料高速、高进给加工的难题。图高进给镜面圆角刀片尺寸表型号材质尺寸/’E’7’E’D/7’876E8’’E’D/7’88’7;E8’E’D/7’888’E8;’E’D/7’88;8E’’E’D/7’8’8刀体可选择焊接式一体形硬质合金刀杆(型),也可以选择可换式刀头(形)与超强硬杆(形)的组合,图为高进给镜面圆角端铣刀的组合搭配方案。图高进给镜面圆角刀的刀体与柄部的组合搭配方法加工案例加工案例8见表,为预硬钢的高效率加工事例。加工部位是汽车仪表盘树脂膜的芯轴腔。刀具悬长较大,因此刀柄和刀体采用了热胀刀柄装夹,包括斜向切入加工,总加工深度达到6’。并且,形状复杂拐角多,加工条件非常恶劣,但与传统产品相比,使用高进给镜面圆角端铣刀缩短了8/的加工时间。加工案例见图;,图;是与其他公司整体式端铣刀在F2;8淬火钢(4/)的高速高进给加工中的寿命比较实验。切削条件相同,悬长7’。整体端铣刀随着加工长度的增加,磨损逐步增大,呈直线上升的趋势。而型加工到8’’左右开始进入稳定状(下转第4页)年第期冷加工’’,,/专题综述硬车削在柴油机气阀加工中的应用硬车削是目前应用最广,也是应用效果最好的干车削加工方法。下面介绍硬车削在柴油机气阀加工中的具体应用。柴油机的气阀分进气阀和排气阀,进气阀的材料为’,排气阀的材料为’,。这两种材料经热处理后,硬度高达’/0。为了提高气阀的耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击的能力,进气阀堆焊钴基合金,排气阀堆焊铬基合金,如图所示。图气阀的加工示意图钴基合金与铬基合金硬度高达121/0左右,材料的可切削加工性极差,用345硬质合金刀具加工,刀具磨损快,加工质量差,切削效率低,生产成本高。若采用合理设计的67刀具进行硬车削,不仅加工质量好,而且切削效率高。气阀硬车削的67刀具结构如图’所示。图’气阀硬车削67刀具结构67刀坯层厚度为1899,总厚度为5899。刀片为圆形,几何参数为前角;,刃倾角为1,刀具悬伸长度为’5199。采用67刀具不仅刀具寿命长,通常是硬质合金刀具的111倍,当机床转速为211/9时,一个刀刃可连续加工11件气阀;而且加工质量容易保证。切削时,当背吃刀量为’99,进给量为1899/,切削速度为’119/9或111119/9时,加工表面粗糙度值小于189。结语在车削加工中,对淬硬钢进行干式硬车削加工,实现以车代磨,完全能够满足零件的加工质量要求。(收稿日期’11;1’1)(上接第51页)态,加工到’19后最大磨损量仍只有1899,可继续使用。其性能远远凌驾于整体端铣刀之上。表加工案例结果与其他公司的产品相比,缩短了/’加工时间,不管悬长多长,切削声音都很小,且没有振动被加工材料被削材料2(A系)硬度’/0使用刀具刀杆型号0B211;1B2刀片型号/0B21B051/1加工条件切削速度(转速)9/9(5211/9)进给速度(进给量)11199/9(899/)背吃刀量/C1899、51倾斜,加工深;199步距()99冷却方式风冷使用机床卧式加工中心加工材料D2硬度/0,刀具直径299,E’8/9,FE’519/9,GE5899/9,’E8’99/,CE18’99,顺铣,风冷图2D淬硬钢的寿命比较高进给镜面圆角刀切削参数的选定原则高进给镜面圆角刀使用时,须留意以下注意事项在悬长较大,机床刚性不好,而发生振动的情况下,首先不要降低每刃进给量和切削速度,推荐先降低背吃刀量C,另外,高速切削比低速要更加稳定一些。详细情况请参照样本。现在,粗加工使用的小直径端铣刀损伤较大时,如不能重磨,就只能废弃。而/0采用机夹式,刀体可长期使用,只须更换刀片,节能环保方面也是应该值得优先考虑的刀具。(收稿日期’11;1)冷加工’’年第期8’88’刀具,/0
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