刀具技術最新的發展趨勢為——鋁材加工:端面銑削;模具鋼的加工:採用高進給率的銑削加工。

今天的機加工市場需要高效率和高經濟性,而模具製造行業對此並不感到新奇。目前,模具製造商不但面臨著經濟下滑的困難形勢,而且還面臨著全球激烈的市場競爭,他們需要為這個市場加工零件,而他們用於加工這些零件的機床和材料卻變得更加複雜。

隨著技術的迅速發展,人們可能會忽略市場上所提供的不同產品。雖然硬質合金刀具的製造商正在不斷地改變刀具的幾何形狀,以及提升技術,但對於模具製造商而言,市場上有多種刀具可供他們的選擇,以滿足應用的需求。對於能夠加工多種材料和適用于不同應用領域的銑刀而言,它們將隨著特定的應用目的而發生變化。以下內容是有關刀具技術的發展趨勢、目前市場上所提供的不同產品,以及它們的應用範圍和各種優點的介紹。

鋁材加工:端面銑削

在現今的模具製造業中,可以非常普遍地看到模具製造商使用鋁材,而不是使用鋼材來生產他們的注塑模具,因為鋁材的加工和處理都比較容易,供貨周轉時間更為迅速,而且在大多數情況下,採用鋁制模具生產的注塑產品具有更高的品質。鋁材所具有的獨特性能與模具鋼相比,只需要一種較為簡單的不同的加工方式。

在銑刀及其幾何形狀的選擇方面,我如何知道哪些刀具及幾何形狀能夠適合於我的鋁材加工?我應該使用什麼樣幾何形狀的刀具?應該選擇哪種等級的鑲刀片?這些刀具可以比目前正在使用的刀具達到更高的使用壽命嗎?

選擇正確的幾何形狀。在大多數的鋁材加工領域中,我們一般應該選擇一種幾何形狀比較鋒利的、能夠對材料產生剪切力的刀具,例如採用一個經過磨削的刀刃來加工和切削材料。具有高度正向幾何形狀的刀具可以降低切削負荷及附著力,同時可以提高鑲刀片的使用壽命。選用正確的鑲刀片等級(圖1)。無論在什麼地方加工,鋁材都容易產生粘附作用力,因此選用正確的鑲刀片等級可以使刀具的使用壽命和表面粗糙度達到不同的效果。在選用帶有塗層的鑲刀片時,例如標準的CVDPVD塗層鑲刀片可能會形成一種不必要的刀刃聚積物。而採用一種硬質無塗層的鏡面式鑲刀片則可以延長刀具的使用壽命。目前,許多製造商都可以提供這種技術或某些相類似的技術。

然而,還有專門為有色金屬材料加工而設計製造的、帶有塗層的鑲刀片。DLC(類似於金剛石的)塗層和金剛石塗層是兩種用於鑲刀片的塗料,可以延長刀具的使用壽命和提高加工表面的光潔度。雖然這類塗層材料的成本較高,但可以獲得一個更好的表面粗糙度和更長的刀具使用壽命,採用DLC塗層可使刀具的使用壽命提高到2~4倍,而採用金剛石塗層,則可使刀具的使用壽命提高57倍。

當選用最佳幾何形狀與最佳等級有機結合的鑲刀片時(圖2),您就可以獲得更長的刀具使用壽命,很好的表面粗糙度,並可以減少與加工材料之間的附著力。如採用適當的機床和夾緊系統,您還可以最大程度地提高刀具的分度能力。採用某些不帶塗層的硬質合金刀具,甚至可以使表面線速度達到4000ft/min以上。

模具鋼加工:採用高進給率的銑削加工

加工金屬時的切削量應該多大?切削速度應該多高?這是今天的模具加工車間中最為常見的一個問題,並由此引出了下一主題:高進給率的金屬切削加工。高進給率加工用的刀具可以為您帶來加工效率高和經濟實惠的優點(圖3)。實際上,當您使用高進給率的刀具切削金屬時,可以達到比使用普通銑刀快23倍的功效。現今生產的許多新型數控機床都比較結實和耐用,而且功率強大,為工程師們使用高進給率技術提供了堅強的後盾。

高進給率銑削加工通常採用具有多種特點的硬質合金鑲刀片,以達到高效加工的目的。在過去的銑削應用領域中,許多模具加工設備經常使用圓形的鑲刀片。最近,許多刀具公司製造的鑲刀片與過去傳統的圓形鑲刀片相比,可以達到更高的進給速度。為了能夠成功和安全地達到高進給率銑削加工的目的,掌握鑲刀片的各種特點是十分關鍵的。

高進給率的鑲刀片通常具有特殊的幾何形狀。在高進給率的銑削加工中,最常見的是採用三角形的鑲刀片。這類鑲刀片往往具有較大的刀尖半徑,刀片較厚,並具有十分有利的較小接近角度(>45°)。這些特徵的互相結合,使工程師能夠應用更高的進給速度(以較小的切削深度)。在某些情況下,銑刀的進給速度可以高達0.118in/齒。

市場上銷售的幾種刀具甚至都提供有經久耐用的雙面負向刀片。這些經久耐用的雙面負向刀片增強了鑲刀片的加工能力。現在,採用帶有正向幾何形狀的負向銑削刀片是一種非常流行的銑削加工方式。

鑲刀片的共同特徵是:通常採用比較厚的尺寸,並且具有正向幾何形狀。應用雙面刀片是非常有利的,其最主要的原因是您可以雙倍使用鑲刀片的有效切削角(這是時尚的綠色環保工作方式)。此外,還可以更多地利用有效的切削刃,因此,現在的鑲刀片具有更強大的切削功能。如果使用得當,那麼工程師在採用某種負向銑刀時,實際上是可以提高刀具的使用壽命的。實踐證明,在某些高進給率銑刀的設計過程中,採用負向設計方式的刀具,與它們相對的單面刀具相比,實際上可降低該刀具的切削力。

在不斷發展的模具製造業中,要想保持競爭能力,提高生產力和生產效率是至關重要的。選用正確的刀具將能夠使機床發揮出全部效能,使模具製造師能夠更加高效和高速的投入到生產之中去。

 

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