
本文将对高硬铣刀如何选择展开讲解下,文章会从材料、类型、涂层等方面详细介绍了如何选择高硬度立铣刀,为相关加工场景提供了专业的选择指南。
选择高硬度立铣刀时需考虑哪些具体参数?在选择高硬度立铣刀时,需要考虑哪些更普遍的因素?目前,各种各样的公司在生产过程中越来越多地使用具有高韧性的材料。为了适应高硬度材料的高速加工,对高硬度立铣刀的使用寿命和加工效率提出了更高的标准,这些标准包括:在大多数情况下,我们将从以下三点中选择高硬度立铣刀:
#1.材料
在加工高硬度材料时,提高刀具加工效率的一些有效策略包括选择合适的刀具材料、确定合理的刀具几何参数、优化和升级刀具结构以及选择合适的加工工艺。当夹具夹紧时,高硬度立铣刀能够在高速旋转下切削模具钢、铸铁、不锈钢和其他硬度约为 HRC30 的钢材,这是 “削铁如泥” 的完美例证。它旨在加工硬度高达 30-50 HRC 的淬火钢、HB250-400 的调质钢,还可以加工普通立铣刀无法处理的材料,如不锈钢。这些能力使其成为各种制造应用的理想选择。
常见的高硬度材料示例包括冷硬铸铁、淬火钢、粉末冶金材料和其他特殊材料,冷硬铸铁也是一个例子,还有各种其他独特材料。以下是与高硬度材料加工相关的一些特性:这种材料的特点是高硬度(通常大于 HRC45,但有些可达 HRC68)、高强度和低塑性。刀尖有很高的断裂风险,最终会磨损。在切削操作中,由于切屑和切削刃仅短暂接触,且切削力和切削热都集中在切削刃上,因此切削刃很容易损坏或磨损。
为了正确加工高硬度材料,所用刀具的硬度必须远高于被加工材料的硬度。此外,由于切削高硬度材料会使刀尖达到极高的温度,因此高硬度立铣刀必须具备以下属性才能有效工作:
具有优异的高温硬度,因此抗塑性变形能力强;
具有出色的化学稳定性,即不会发生热劣化,也不会与被切削材料、氧气或任何其他切削液发生化学反应;
材料的导热性很高,因此高温刀头不会因热冲击而损坏。
#2. 铣刀的类型
常见的高硬度立铣刀主要由三组刀具组成:平底刀、球头刀和圆鼻刀,平底刀是最基本的类型。您需要根据加工标准选择合适的类型,并确定每个状态需要哪些立铣刀,此外,还需要选择合适的种类。
1
平底刀
平底刀能够干净利落地切削多种材料,包括铜、铸铁、碳钢、不锈钢、工具钢、钛合金和热处理钢等。使用平底刀加工获得的成品表面粗糙度极佳。平底刀具有高度耐热的 ALTIN 涂层,可用于高速加工,这使刀具能够更高效地切削。由于生产平底刀的原材料是晶粒度的碳化钨,因此平底刀具有高水平的韧性。平底刀可提高光滑度,降低摩擦系数,提高车床效率,进而节省更多生产时间,这些好处都归功于车床。
2
球头刀
球头刀具有高硬度、耐磨性、高硬度和抗粘性,所有这些都有助于提高刀具的整体性能。双球头刀的安装过程简单,切割精确无毛刺,使您的工作整体上更轻松方便。钨钢球头刀常用于雕刻、切割和雕刻。球头刀是非常通用的工具,可用于切割多种材料,如木材、胶合板等。
由于钨钢具有高耐磨性和长使用寿命,因此它是制造球头刀的首选材料。球头刀的双刃切削刃可确保干净准确的切割,同时实现最高效率。只有在本网站上才能获得这种独特的手持圆锯,它还具有球头刀功能。同时,球头刀可用于切割有色金属材料以及其他材料。此外,用于制造球头刀的钨钢具有高度硬度和耐磨性。同时,球头刀是木工的有用工具,使您的任务大大简化,节省大量时间和精力,您可以在这里获得它。
3
圆鼻刀
圆鼻刀可用于铣削平面,平面本身也可以加工,此外,平面的功能范围相当广泛,它的主要作用是作为粗加工工具。
在对原材料进行粗加工时,通常的做法是使用带有大 R 角的圆鼻刀作为切削工具,这是 “粗加工” 过程的一部分。
具有适度 R 角的圆鼻刀也可以代替传统立铣刀用于切割曲线或铣削侧壁,这是因为传统立铣刀的 R 角较大。这种材料的一些特性包括大排屑槽、高硬度和耐磨性、结合大切削刃排屑槽和大螺旋排屑槽的排屑设计、排屑不积屑、良好的表面光泽和去毛刺双边缘加工设计。
圆鼻刀的切削块具有适合刀柄倒角的夹紧方案,硬度高,倒角光滑。圆鼻刀可以立即对温度低于 65 度的热处理材料进行高速粗加工到精加工,从而减少所需的换刀次数,特别是对于端面铣削和短边铣削。圆鼻刀具有纳米涂层,可防止化学反应,防止产品磨损,降低摩擦引起化学反应的可能性,使产品耐热和耐高温,并且耐热和耐高温。
#3. 涂层
TiN - 氮化钛
高硬度立铣刀的基本通用耐磨涂层
TiN 是用于高硬度立铣刀的最常见硬质涂层类型,它耐磨且耐腐蚀。在加工软钢的过程中,它可以减少容易粘附的材料量,提高材料的化学和温度稳定性,并降低发生的摩擦量。可以在由硬质合金制成的高硬度立铣刀上应用 TiN 涂层,此类工具的示例包括钻头、铣刀、切削刀片、高硬度立铣刀、丝锥、铰刀、冲刀片、切削工具、剪切和弯曲工具、基体、模具等。由于其具有生物相容性,除了可用于外科和牙科器械外,还可用于植入式医疗设备。TiN 常用于高硬度立铣刀的涂层,因为它呈现金色,这是它如此受欢迎的原因之一。工具钢可以有 TiN 涂层,这种涂层经常使用,必要时很容易去除。在使用昂贵的机械时,考虑到工具翻新可能带来的大量成本节省尤为重要。
TiCN - 碳氮化钛
高硬度立铣刀的抗粘附腐蚀耐磨涂层
TiCN 是一种出色的涂层,可用于多种应用,也可用于高硬度立铣刀。由于 TiCN 具有更高的结晶度,因此它比 TiN 更耐冲击且更硬。在它的帮助下,可以对切削、冲压和成形工具以及注塑模具部件和其他磨损部件进行涂层,此外,它还可用于高硬度立铣刀的涂层。由于其生物相容性,它可用于制造医疗仪器以及打算手术植入的设备。根据应用、冷却剂和其他加工参数的不同,加工速度可以提高,刀具寿命可以延长多达八倍。由于 TiCN 涂层的热稳定性比其他涂层稍低,因此建议将其用于在较冷环境中进行的切削。去除以前的 TiCN 涂层并不困难,完成后可以对工具进行重新涂层,因此,昂贵设备的翻新可能会导致成本大幅降低。
AlTiN - 铝钛氮涂层
用于高硬度立铣刀
这种分子由铝、钛和氮化学成分组成,涂层厚度可在 1 μm到 4 μm之间变化。AlTiN 涂层的最典型特性之一是其对热和氧化的破坏性影响具有非常高水平的保护,这部分是由于纳米级材料具有 38 GPa的硬度。因此,尽管切削速度和切削温度都有所提高,但涂层系统不会改变。
涂有 AlTiN 的工具的使用寿命比未涂有 AlTiN 的工具长多达 14 倍,使用寿命的这种差异取决于具体的应用。由于该涂层含有高百分比的铝,因此它是用于精密工具的合适材料,这些精密工具用于切削困难材料,如抗拉强度超过 1,300 N/mm² 的钢、不锈钢和铸铁。该涂层具有足够的弹性,可承受高达 900 摄氏度(约 1,650 华氏度)的温度,与 TiN 涂层相比,其耐热性高出 300 摄氏度。
TiAlN - 铝钛氮化物
高硬度立铣刀的耐磨涂层
TiAlN 涂层除了具有很强的抗热应力和抗氧化性外,还具有出色的耐磨性。通过在涂层中加入铝,这种复合 PVD 涂层的耐热性比标准 TiN 涂层提高了 100 摄氏度。TiAlN 涂层常用于 CNC 机器上的高速切削工具,用于在恶劣的切削条件下加工具有较高韧性的材料,这样做是为了在加工上述类型的材料时获得最佳效果。TiAlN 是用于整体硬质合金铣刀、成形刀、钻头和切削刀片的极好材料,此外,它也是用于钻头的极好材料。这种材料可用于需要干式或几乎干式机床的应用。
#4.选择
高硬度铣刀根据工件的类型和硬度选择刀具涂层的种类。例如,对于硬度低于 HRC40 的工件(如碳钢)的加工,可以选择 TiN 涂层。当铣削由硬度约为 HRC50 的材料(如合金钢和工具钢)制成的工件时,可以考虑选择 TiAlN 涂层。当加工硬度更高的工件时,可以选择刀具形式、硬质合金材料和涂层,它们是加工高硬度材料的神奇涂层。
高硬度铣刀根据工件的轮廓确定立铣刀颈部的形状。球头刀的颈部形状有三种不同的变体:普通型、长颈型和锥颈型。您选择的刀具类型将取决于切削深度和工件的形状。长颈型和锥颈型都可以通过深孔加工处理,但在两者之间做出决定时,干涉角是需要考虑的重要因素。同时,与长颈型相比,锥颈立铣刀具有高刚度,这可以改善切削条件并产生更高的加工精度,这是因为高刚度使立铣刀能够更好地保持其形状,建议在可行的情况下选择锥颈立铣刀。
根据加工精度,高硬度立铣刀选择具有不同球头精度的立铣刀。在大多数情况下,球头立铣刀的圆弧精度小于 10 μm,然而,也有精度范围为 0.5 到 5.0 μm的高精度立铣刀可用于高精度加工。
由于导热性低,切削热难以被切屑带走,切削力大,切削温度高,刀具磨损严重,所有这些因素都容易导致刀具切削或崩刃。
当加工冷铸铁时,工件的边缘由于非常脆而容易破碎和剥落。如果在切削此类材料时使用切削液进行冷却,刀具可能会因间歇加热和冷却而受到热冲击。如果使用切削液进行冷却,显著的温度波动很容易导致硬质合金切削刃崩裂。另一方面,如果使用压缩空气进行冷却,不仅可以保持刀具上的温度相同,还可以用于将切屑吹离切削区域,这有助于防止高硬度切屑的二次切削作用对刀具造成损坏。
如果刀刃数量少且排屑槽大,排屑可以相当顺畅,但同时,刀具的横截面积小,刀体刚度低,切削时刀体容易弯曲。另一方面,如果刀刃数量和刀具横截面积都增加,刀体的刚度也会增加,然而,排屑槽会变小,切屑保持力会降低,这将更容易导致切屑堵塞,并导致工件表面光洁度降低。
高速高硬度立铣刀的切削刃应尽可能短,以使刀体尽可能坚固,切削性能最佳。立铣刀的刚度与排屑槽长度乘以排屑槽长度的三次方(悬伸长度)成反比。
因此,如果高速高硬度立铣刀的刀刃长度(悬伸长度)增加一倍,刀体的刚度将降低到其原始值的 1/8。立铣刀的径向刀具是工具包中非常重要的组件,如果立铣刀的刀刃长度明显长于所需的最小切削长度,将不利于立铣刀及其性能。
#5.结论
高硬度立铣刀是提高生产率的优秀工具。当夹具夹紧时,高硬度立铣刀能够在高速旋转下切削模具钢、铸铁、不锈钢和其他硬度约为 HRC30 的钢材,这是 “削铁如泥” 的完美例证。它可以加工硬度为 30-50 HRC 的淬火钢、硬度为 HB250-400 的调质钢,还可以加工普通立铣刀无法加工的材料,如不锈钢。