模具的高效率粗加工及最佳刀具的活用技术

黛杰硬质合金工具供稿

在模具切削加工业界中，大家都在寻求更能缩短生产周期、降低成本的方法。在粗加工工序的高效率化方面，传统地机夹式球头端铣刀等只能单纯的加大切深和进给，导致加工时产生的负荷过大，很难实现真正的高效率加工。所以，为了实现大切屑排出量，活用机夹式圆角刀来加工成为主流。下面介绍本公司的两款可以提高加工效率的产品。

1. 双面SKS

双面SKS是实现极致的高进给的加工刀具，同时兼顾了成本问题。采用单面可用3个刃口、两面共6个刃口的设计。具有以下特点：

（1）低阻力型刀片刃形。刀片外周切削刃部的后角设计成负角，使内刃的后角成为正角，后角面成Z字形。因此，切削刃部充分确保了刀尖强度，同时可以扩大前角，使其切削阻力比传统的正角形高进给刀具更低。另外，由于内刃的后角为正角，刀具的耐崩刃性能和传统的正角形高进给刀具相同。φ63mm的刀盘，其进刀倾斜角最大为3°。

（2）防止刀片转动设计。刀片的紧固面设计成楔形，使刀片可以完全紧固在刀盘上，同时只要1个螺钉的力量，就可防止切削时阻力带给刀片的振动。

（3）最佳的切削刃角及切削刃长。轴方向的最大切深量为3mm，最适当的外周切削刃角及切削刃长，L/D=6以上的大悬长加工也能稳定地高进给加工。

（4）高强度刀片形状。7.5mm的加厚型刀片，断面强度是传统正角刀片的约1.5倍。更适合用于重切削及强断续切削。由此，最大轴方向的切削量ap=3mm，每刃进给量fz=2mm/t的大切深、高进给加工成为现实，大幅提高了每单位时间的切屑排出量。

（5）采用新开发的（JC7560）的PVD涂层。该材质的母材具有良好的耐热龟裂性及耐崩刃性能，且涂层被膜采用了不只仅有耐磨损层，还加上了低摩擦系数、耐氧化性良好的耐热层等多层涂膜组合。在大切深、高进给加工中，由于不散热、冲击大等问题容易引起热龟裂及由此带来的崩刃，导致寿命短。

图 1

2. EX-SKS的切削性能

下面是EX-SKS的切削性能测试结果：

（1）切削阻力的评价。加工的材料为碳素钢（S50C），使用机床为BT50的立式加工中心，刀盘型号为EXSKS-5063R（φ63mm×5N），刀片型号为WNMU090720ZER－PM，刀片材质为JC7560，加工参数：vc=150m/min、fz=1.5mm/t、ap=1.5mm、ae=40mm，顺铣、风冷，只装1片刀片测试。

EX－SKS、本公司传统正角刀片、及D公司负角高进给刀片的切削阻力比较如图1所示。EX－SKS与本公司传统正角刀片相比，切削阻力降低了18%。与D公司的相比，降低了10%。

（2）寿命的评价。加工的材料为预硬钢（P20），加工机床为B T50的立式加工中心，刀盘型号为EXSKS－5063R（φ63m m×5N），刀片型号为WNMU090720ZER－PM，刀片材质为JC7560，加工参数为vc=150m/min、fz=2.0mm/t、ap=2.0mm、ae=45mm，顺铣+逆铣、风冷，只装1片刀片测试。

图2是E X-S K S传统材质JC8050和新材质JC7560，以及D公司的负角高进给刀具的寿命比较图。D公司刀盘切削17.5m后，刀片大面积崩刃，传统的JC8050材质切削35m后，刀片产生热龟裂，寿命短。而新材质JC7560切削长达112m，刀片每个切削刃的总切屑排出量约为5L，结果良好。

图 2

3. 大圆角刀WDR

（1）大圆角刀W D R的特点。大圆角刀WDR是一款粗加工用高效率的机夹式圆角刀，具有以下特点：

采用真实R的圆角刀片，刀片采用真实R10mm的圆角。提高了刀片刀尖强度，在加工铸件等表面余量不均匀的工件或凸凹大的复杂形状的工件时，仍能稳定加工。刀片有带断屑槽的YDMT1505100ZER及不带断屑槽的YDMW1505100ZTR（见图3）。另外，大圆角的设计比传统的模具加工用使用较多的机夹式球刀刚性好，可以抑制加工时产生的振动。并且加大了加工时的步距，改善了加工效率（见图4）。

图 3

防止刀片转动设计，大圆角刀WDR刀片的紧固方式并不是传统的双压紧式，而是简单的单压紧式。但在刀片的底面及刀体装刀片处设计了防止刀片转动的键槽，亦能提高坚固的效果（见图5）。同时，简易的单压紧式，提高了更换刀片的操作性。

采用新P V D涂层的（JC7560）材质，和上述的EXSKS一样，大圆角刀WDR的刀片材质也是采用了新研发的PVD（JC7560）材质。本材质实现了耐热龟裂性、耐崩刃性、耐磨损性能的最佳化，从软料到35HRC以下的预硬钢粗加工，可发挥长寿命。

图 4

图 5

（2）大圆角刀W D R的切削性能。加工的材料为碳素钢（S53C），使用的刀具为大圆角刀WDR，使用的机床为BT50的立式加工中心，刀盘型号为WDR－4063R（φ63mm×4N），刀片型号为YDMT1505100ZER，刀片材质为JC7560，加工参数为vc=180m/min、fz=0.7mm/t、ap=3.0mm、ae=40mm、顺铣+逆铣、风冷，只装1片刀片测试。

图6所示是大圆角刀W D R传统材质JC8050刀片、新材质JC7560刀片及A公司的类似产品的寿命比较。传统的JC8050材质切削长为80m。A公司的刀盘在切削60m后产生热龟裂，使磨损加大寿命短。而新材质JC7560刀片，切削80m后，后角面的最大磨损量未超过0.2mm，仍可继续使用。

图 6

4. 大圆角刀WDR加工实例

附表所示为改善加工效率、提高加工寿命的汽车冲压模具（材料：F C250）的粗加工实例。

与现用的A公司产品相比，每单位时间的切屑排出量约为1.4倍。加工2h后，刀片有微小的正常磨损，仍可继续使用。

5. 结语

以上所述为EX-SKS及大圆角WDR的特长和性能。有效地使用本文介绍的刀具，可使切削排出量更多，制造成本更低。

模具制造中，大家都在追求利用切削加工来提高生产效率，更进一步地降低成本。今后，黛杰仍会紧跟用户的需求，提供新产品及新的加工技术，更进一步地提高加工效率，满足用户的需求。