简述淬硬模具钢高效精密立铣刀材料的开发创新

淬硬模具钢出厂状态、相关参数和注意事项
模具钢大部分是在热处理前进行切削加工，主要为平面铣削及型腔、凸模、沟槽等的立铣加工，切削加工后再进行淬火、回火等热处理，此时硬度可达到HRC50～60甚至更高。高硬度可模具的耐磨性，延长其使用寿命，但热处理后零件易变形，材料变硬，加工性能变差，为了达到终精度要求，只能采用磨削甚至手工研磨等方法进行精加工。这种加工方式效率低、周期长、交货迟、成本高，难以满足客户需求。当前，事实上已形成了这样一种局面，哪家公司能高效加工模具，缩短交货期，降低相应成本，就能扩大市场，扩大销售，在竞争中取胜。

为了满足以上要求，人们改变了思路，是否在材料热处理淬硬后也能用刀具进行切削加工，特别是各类型腔、型面等是否也能用立铣刀加工，使其不但用于半精加工，甚至用于精加工，实现部分或有效“以铣代磨”。刀具切削在单位时间对零件的切除体积量远远大于砂轮磨削，即其加工效率远远高于磨削，且在设备投资、占地面积、环境保护、降低总成本等多方面可带来诸多经济与社会效益。下面介绍整体立铣刀为适应切削淬硬钢的要求而做的改进。

刀具材料的开发与创新：CBN材料开始用于立铣刀

近年来，说起以车代磨、以铣代磨加工淬硬钢，通常首先想到运用立方氮化硼（CBN）刀具材料，CBN的微粒硬度达HV8000～9000，其烧结体PCBN的硬度可达HV3000～5000，耐热性达1400～1500℃。PCBN在800℃时硬度还高于陶瓷与硬质合金的常温硬度，故可以硬质合金 3～5倍的切削速度进行切削，且其化学稳定性好，在1200～1300℃高温下，也不会与铁系材料发生化学反应，与碳也是在2000℃时才会发生反应。 CBN对各种材料的粘结、高温时的扩散作用也比硬质合金小得多，因此特别适合加工钢铁材料。CBN的导热性为硬质合金的20倍，仅次于金钢石，且其导热性随着温度的提高而增强。CBN与不同材料的摩擦系数仅为0.1～0.3，且随着切削速度的提高，摩擦系数会下降，而硬质合金的摩擦系数为0.4～0.6。

三菱材料公司较早开发了CBN材料的立铣刀，其CBN-2XLB型R1x5球头立铣刀（即球头半径为1mm，颈长为5mm）可以 20000r/min的转速、1700mm/min的进给量、0.05mm的切深（背吃刀量）铣削60HRC的SKD11模具钢。切削了800米以后，后刀面仅磨损0.03mm。若将切深提高到0.1mm（即在较高切削负荷下），在切削了400米以后，后刀面磨损高度仅为0.022mm。由于其球头精度高（R公差为±5μm，外径公差0～10μm），加工精度很高，为保持同样的高精度，一把CBN高精度球头立铣刀所能加工的表面，若换用相同精度的硬质合金球头立铣刀，则需要7～8把。

在切削淬硬模具钢时，若选择CBN材料，虽然价格较贵，但因切削速度高，可以缩短加工时间，延长刀具寿命，提高产品质量，因此可能具有更好的经济性。

当然，如果脱离实际加工条件，一味选用新型刀具材料，也可能会增大加工成本（CBN刀具的价格约为硬质合金刀具的6～10倍）。另外，使用新型刀具材料时，若切削条件选择不当，也会影响加工质量与刀具寿命。因此，应对整个加工任务进行评估，综合权衡生产批量、加工时间、机床和刀具性能，在加工质量的前提下，在切削速度较低等条件下，也可以选用价格较低的涂层硬质合金刀具，同样可以实现较好的加工效果。

发布时间：2022-04-23 13:14:07
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