淺談模具高速銑削刀具工藝參數技術

劉攀 鄭俊祥

摘 要：高速切削因為其不但高效且高精度切削加工性能的高硬度材料，滿足了自由表面光潔度的要求，自20世紀90年代以來，逐漸實用化，并成為當代的重要技術趨勢，尤其在模具加工中廣泛應用。

關鍵詞：模具；高速銑削；工藝；參數技術

在制造業發達的今天，高速切削技術因為其高效高精度的自身特點已經被愈來愈廣泛的應用。不僅快速、高效、加工精度高，而且降低了表面粗糙度，存在巨大的優勢。

對于高速切削機床，為了提高其加工效率，需要在結合機床性能參數、刀具的切削性能以及加工材料的加工性能的基礎上，選擇合適的加工參數。這就需要強調程序編制的基礎是數學建模及理論支撐，只有隨著加工理論的不斷提高和完善，才能提高制造業的生產效率，進而推動整個制造業的發展，提升制造業在國民生產中的地位。

1 實現工藝編程的機床及傾角參數選擇

數控機床型號為：OKUMA-UNIVERSAL CENTER MU-6300V；

需要加工切割的工件為：42CrMo4合金鋼長方體試件；

刀具的齒數為2個；

刀具型號為：SECO R218.20-1612.0-10.112A ？準12球頭銑刀；

采用冷卻液的方式進行冷卻；

對加工后的試件使用粗糙度測試儀，其型號為：Hommel-W5/T500。

根據實驗要求，分別對加工表面和機床刀具軸線的傾角每7.5°取一個測試切割，傾角角度在0°～30°范圍內，取值分別是0°、7.5°、15°、22.5°和30°。在實際切削過程中，我們可以依次得到5個銑削面，如圖1所示，機床切削時沿著箭頭指示方向進行切削試驗，然后在垂直于表面進行測量，將得到的試驗結果進行統計分析，得到數控加工程序如何能夠更好的滿足切削要求。

2 實驗結果與分析

2.1 實驗結果

根據實驗結果，用粗糙度測試儀測試合金鋼試件在各傾角0°～30°下粗糙度值。根據粗糙數值比較如圖2所示：

2.2 結果分析與結論

當加工表面和機床刀具軸線的傾角β = 0°時，由于此時只有刀具的端部刀刃切削工件，而且切削的線速度比較小，刀具的最頂端切削速度幾乎為零，僅僅能造成刮削擠壓現象，因此我們可以明顯看到試件切削劃痕。由于只受到軸向擠壓作用，試驗試件表面粗糙度的測量值較小。

當加工表面和機床刀具軸線的傾角β = 15°時，加工表面粗糙度經測量值逐漸較低。此時刀具端部刀刃不參與切削，不產生軸向擠壓，同時切削速度較高，切削速度差較小，因此也不會產生壓痕。

當加工表面和機床刀具軸線的傾角β = 22.5°時，表面粗糙度值經測量反而增大。此時雖然刀具切削工件的平均切削速度高，同時切削速度差也相對較小，但由于刀具徑向上的切削力阻力增大，導致刀具產生撓度變形，引起加工系統的震動，影響表面質量的變化。

當加工表面和機床刀具軸線的傾角β = 30°時，刀具與工件接觸處平均切削速度相對更高， 經測量得到的是較低的表面粗糙度值 ，但同時由于作用于垂直刀具軸線方向上的切削力引起的工藝系統的震動也迅速增大， 此時的表面質量波動相對也比較大。另外過大工藝系統的震動，會造成刀具壽命的迅速降低，并且降低加工的安全性，所以不需要再進行更大角度的試驗。

通過以上試驗得到的粗糙度數值，我們可以得出以下兩方面的結論：

一方面是對于合金鋼的轉角度銑削加工，當刀具與被加工面傾角為 15°左右時，刀尖部位對加工表面沒有擠壓刮擦作用，不會有劃痕，并且刀具所受徑向力小，產生的振動也小，所獲得的表面粗糙度值及外觀最好。刀具軸線與工件加工表面之間的加工傾角對表面粗糙度與切削力的影響對于編制多軸數控加工程序有重要的指導意義。

另一方面是在加工表面和機床刀具軸線的傾角β不變的情況下，隨著進給量的增大，所獲得的表面粗糙度值也隨之增大。對于在高速切削中達到要求的粗糙度有一定的借鑒意義。

3 結語

本文根據高速銑削過程中刀具軸線與加工面之間的傾角不同對加工粗糙度的影響進行試驗分析，通過加工表面和刀具軸線的傾角β在0°～30°之間的五組銑削表面粗糙度，說明刀具軸線與加工面傾角對高速銑削精度的影響。根據不同機床的參數特點及試件材料的加工性能不同，我們可以對加工參數逐漸優化，提供高效高精度的產品，滿足機械加工領域的需求。

參考文獻：

[1] 吳光明.模具高速銑削加工技術，現代制造，2006（3）：112-118.

[2] 陳世平，侯智，石軍.淬硬模具高速銑削加工刀具技術分析[J].工具技術，2007，41（9）：10-13.