近年來(lái),高速切削技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展,各種高速切削加工機(jī)床不斷涌現(xiàn),應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。目前,高速切削加工技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用到模具制造領(lǐng)域。應(yīng)用高速切削進(jìn)行模具制造,具有以下優(yōu)點(diǎn):
高速切削大大提高加工效率,不僅機(jī)床轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給快,而且粗、精加工可一次完成,極大地提高了模具生產(chǎn)率。結(jié)合CAD/CAM技術(shù),模具的制造周期可縮短約40%。
高速切削可加工淬硬鋼,硬度可達(dá)60HRC左右,表面粗糙度低于Ra0.6?m,取得以銑代磨的加工效果,不僅節(jié)省了大量修模時(shí)間,還提高了加工的表面質(zhì)量。
因此,發(fā)展模具高速切削技術(shù)對(duì)促進(jìn)我國(guó)模具技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)是一個(gè)有效途徑。而模具高速切削技術(shù)的發(fā)展,是建立在機(jī)床、刀具、CAD/CAM系統(tǒng)的快速發(fā)展的基礎(chǔ)之上的,本文重點(diǎn)探討模具高速切削刀具技術(shù)。
在高速切削過(guò)程中,刀具和切屑之間溫度很高,既有熱的性質(zhì),又有化學(xué)特性,所以刀具材料和工件材料的匹配很重要。高速切削刀具與加工的模具材料必須有較小的化學(xué)親和力、優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和良好的抗沖擊、耐磨損和抗熱疲勞的特性。選擇刀具的4大要素為:模具材料、刀具材料、工具幾何形狀和切削條件。高速加工的刀具材料必須根據(jù)模具材料和加工性質(zhì)來(lái)選擇。目前,陶瓷、立方氮化硼(CBN)、涂層硬質(zhì)合金等刀具均可作為高速切削模具鋼件的刀具材料。其中,陶瓷以化學(xué)穩(wěn)定性好,具有良好的耐磨性,能以比硬質(zhì)合金更高的切削速度進(jìn)行切削加工,然而它的硬度、韌性低于CBN,可用于加工硬度<50HRC的模具材料。而CBN以其高硬度、極強(qiáng)的耐磨性、高溫化學(xué)穩(wěn)定性及良好的導(dǎo)熱性,用于銑削淬硬鋼、冷硬鑄鐵、鈦合金等材料;涂層硬質(zhì)合金因涂層不同而具有切削多種材料的能力。PCBN(聚晶立方氮化硼)則是由CBN(立方氮化硼)微粉與少量牯結(jié)相(Co、Ni或TiC、TiN、Al203)在高溫高壓下燒結(jié)而成。PCBN組織中的微小晶粒呈無(wú)序排列狀態(tài),因此PCBN硬度均勻,無(wú)方向性,具有一致的耐磨性和抗沖擊性,并具有很高的硬度和耐熱性(1300℃~1500℃)、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性以及較小的摩擦系數(shù),而且與Fe族元素親和性很低,困此它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料。從目前的研究結(jié)果來(lái)看,在所有的模具高速切削刀具材料中,PCBN的性能相對(duì)較好,是進(jìn)行淬硬鋼模具加工的主要刀具材料。