铣削高硬度钢模具用CBN球头立铣刀
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CBN球头立铣刀,只需一把刀具就能完成高硬度钢模具铣削加工,不仅省去了繁杂的换刀,提高了加工效率,还能大幅度缩短后续的磨削加工时间。
用具有良好耐热性和耐磨性的涂层硬质合金球头立铣刀直接铣削高硬度(45~70HRC)钢模具时,通常需要使用几把刀具才能完成铣削加工。而采用CBN球头立铣刀,只需一把刀具就能完成铣削加工,不仅省去了繁杂的换刀,提高了加工效率,还能大幅度缩短后续的磨削加工时间。日本泰珂洛(Tungaloy)公司开发了用于直接铣削高硬度钢模具的BBB2000型CBN球头立铣刀,简介如下。

1 高硬度钢模具铣削刀具应具备的条件

高硬度材料难以切削加工的原因主要包括:①硬度高;②切削抗力大;③切削温度高等。因此,用于切削加工高硬度材料的刀具必须具备:①高耐热性;②高耐磨性;③不易崩刃的刀尖形状等。根据以往的经验,铣削刀具的切削刃硬度应为被铣削材料硬度的3倍以上才能实现正常的铣削加工。例如,需要铣削HRC60(HV700)的高硬度材料,硬质合金的硬度为HV1600,显然难以实现正常加工;而CBN的硬度达到HV3300,是HV700的4倍以上,因此能实现正常的铣削加工。

2 BBB型CBN球头立铣刀

(1)刀具特点

该刀具的加工形状见图1,产品外观见图2。

图1 加工形状

图2 产品外观
  1. 切削刃采用T-CBN材料
    T-CBN是一种以TiN系物质作为特殊结合剂,采用该公司经多年努力开发的超高压高温技术,用硬度仅次于金刚石(是硬质合金的2倍以上)的微细晶粒hBN(六方氮化硼)烧结而成的致密刀具材料。T-CBN具有高硬度(仅次于金刚石)和良好的热传导性。金刚石主要由碳(C)构成,而T-CBN是由硼(B)和氮(N)构成,因此,它不易与铁系金属发生反应,其热化学稳定性优于金刚石。

  2. 图3 刀具形状

    图4 刀具的R精度

    图5 与其他公司产品的寿命对比试验结果

    图6 刀具规格
  3. 能高速、高效直接铣削高硬度(~70HRC)钢模具
    切削淬硬钢模具时,刀尖温度很高,切削抗力很大,硬质合金球头立铣刀的适用性受到限制。而采用硬度为硬质合金2倍以上、热传导性优良的T-CBN的BBB型CBN球头立铣刀,则能够实现高硬度钢模具的高速铣削加工。由于将刀具切削刃设计为从中心切削刃向外圆切削刃倾斜的容屑槽形状(见图3),因此该刀具具有良好的排屑性能。此外,对刀尖进行了最优化处理,以抑制崩刃和提高切削性能(见图3)。由于具有以上特性,T-CBN球头立铣刀能以涂层硬质合金球头立铣刀2倍以上的切削速度,对高硬度钢模具进行高效铣削,可大幅度缩短模具加工时间。
  4. 高精度R刃和与外圆刃无痕连接的刀尖形状
    BBB型T-CBN球头立铣刀的R切削刃精度高达±0.005mm(见图4),R切削刃与外圆切削刃的连接光滑无痕,适合高精度加工,并可大幅度缩短后序磨削时间。如果R刃精度不高,刀具安装在主轴上的刀尖径跳精度也就较低,会降低切削刃的寿命。使用二刃球头立铣刀加工时,如采用0.015~0.03mm/齿的进给量,会增大作用于一个切削刃上的切削负荷,使两个切削刃磨损量不相等而导致崩刃,同时会使加工表面粗糙度恶化。在铣削肩壁和进行拔模斜度小的加工时,R刃与外圆刃光滑无痕连接的刀具形状不会在加工面产生高低切痕,因此可实现高精密铣削和缩短磨削时间。

(2)切削性能

图5所示为BBB型T-CBN球头立铣刀与其他公司铣刀产品的寿命对比试验结果。试验刀具球头半径R精度和刀具安装在主轴上的径跳精度见表1。对比试验条件:试件材料为冷锻模具钢SKD11(60HRC);n=50000r/min,vf=5000/min,ap=0.05mm,pf=0.05mm;对30°倾斜面进行干式(风冷)往复式铣削。当铣削长度为160m时,其他公司产品A和B的磨损与BBB型相同;铣削长度为200m时,A和B的后刀面最大磨损宽度分别为0.27mm和0.21mm,已达到刀具使用寿命;而BBB型仅为0.16mm,仍可继续加工。当铣削长度达到230m后,BBB型的后刀面最大磨损宽度仅为0.2mm。BBB型立铣刀寿命长的主要原因是T-CBN具有优异的耐磨性以及R精度和径跳精度高。
表1 R精度和径跳精度
制造厂/型号刀具RR精度(µm)径向跳动精度(µm)
泰珂洛BBB2020型R13.02
其它公司产品1R112.46
其<
本文作者:廖先富(译)
原载:《工具展望》2008年第2期
上载于:2009-8-31 8:46:19

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