基于HSM的淬硬钢数控加工技术

　　2.2 淬硬钢加工的切削力、刀具磨损与破损形式

　　2.2.1 切削力

　　表2中列出了直径为62 mm的TiAIN涂层硬质合金刀具铣削加工45淬硬钢时，不同切削参数变化对铣削力的影响。

　　结果表明：切削速度对铣削力的影响最小，且随切削速度的增加，铣削力有下降趋势。目前切削速度可达到300 m／min。提高每齿进给量和切削深度都会使得切削力呈直线上升。切削深度对切削力的影响最显著。因此每齿进给量和切削深度应尽量小，可通过切削速度的提高实现进给量的增大。随着刀具磨损加剧，切削力增大。

　　2.2.2 刀具磨损与破损形式

　　淬硬钢高速加工常用的刀具结构形式有平底铣刀、球头铣刀和可转位铣刀等。平底铣刀的刀尖很容易破损，刀具易失效。相同条件下，球头铣刀的使用寿命要比平底铣刀长，主要原因是球头铣刀刀尖不象平底铣刀刀尖那样薄弱，并且刀刃形状有利于切削刃上载荷的均匀分布。但球头铣刀的制造比平底铣刀困难。可转位铣刀的刀片可根据加工条件设计成有利于延长刀具寿命的不同形式，容易实现批量生产，并且可以轮流使用各刀刃来进行切削加工；但是这类铣刀的刀具直径一般大于8 mm，不能用于小型模具型腔的加工。因此淬硬模具材料的粗加工应尽可能使用可转位铣刀，精加工时可根据加工条件选择相应的整体式球头铣刀或平底铣刀。

　　铣削是断续切削，在铣削过程中切削力循环变化产生高频振动，影响刀具寿命；加工淬硬钢时，刀具破损更为严重。刀具后刀面的磨损比前刀面严重，主要失效形式有刀尖破损、涂层烧伤与脱落、侧刃微崩等。图4为涂层刀在加工淬硬钢时的磨损、破损形式。

图4涂层刀具在加工淬硬钢时的磨损、破损形式

　　2.2.3 影响刀具磨损的主要因素

　　影响刀具磨损的主要因素有：

　　(1)刀具直径：在相同的切削参数和加工长度条件下，直径小的铣刀磨损比直径大的铣刀磨损严重，而加工表面质量相差不大。因此在用小直径铣刀加工淬硬钢时，要考虑整个刀杆能承受的最大载荷，切削深度和进给速度尽量小。

　　(2)刀具几何参数：由于加工淬硬钢时刀具的失效主要形式为刀尖破损，因此应选择适当的刀具角度以提高刀尖的抗冲击强度，如采用较小的前角和后角等。

　　(3)刀具材料：可用于淬硬钢加工的刀具材料主要有硬质合金、硬质合金涂层、陶瓷和CBN刀具。陶瓷刀具的抗冲击韧性差，抗弯强度小，不太适应断续切削；CBN刀具冲击韧性好，但价格贵，应用比较少。

3 结语

　　淬硬钢的高速数控加工技术是多种先进加工技术的集成，不仅涉及到高速数控加工工艺，而且还包括高速数控加工机床、数控系统、高速数控切削刀具及CAD／CAM技术等。本文通过对淬硬钢的高速铣削力、刀具磨损以及加工工艺技术的研究与实践，为生产实际中的淬硬钢的高速数控加工提供了一定的理论依据。

　　实践证明：淬硬钢的高速数控铣削加工表面质量好，形状精度提高，比电火花加工提高效率50％，可减少手工修磨工作量，对于复杂工件表面的加工更具明显的优势。还可避免电火花加工产生的表面损伤，提高模具寿命20％。

　　高速数控切削是一项先进的、正在发展的综合技术，必须将高性能的高速数控切削机床与工件材料相适应的刀具和对于具体加工对象最佳的加工工艺技术相结合，才能充分发挥高速数控切削加工工艺技术的优势。