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簡述淬硬模具鋼高效精密立銑刀材料的開發創新

鋼材牌號及型號規格：淬硬模具鋼

淬硬模具鋼性能用途、密度硬度和化學成分： 模具鋼大部分是在熱處理前進行切削加工，主要為平面銑削及型腔、凸模、溝槽等的立銑加工，切削加工后再進行淬火、回火等熱處理，此時硬度可達到HRC50～60甚至更高。高硬度可保證模具的耐磨性，延長其使用壽命，但熱處理后零件易變形，材料變硬，加工性能變差，為了達到終精度要求，只能采用磨削甚至手工研磨等方法進行精加工。這種加工方式效率低、周期長、交貨

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模具鋼大部分是在熱處理前進行切削加工，主要為平面銑削及型腔、凸模、溝槽等的立銑加工，切削加工后再進行淬火、回火等熱處理，此時硬度可達到HRC50～60甚至更高。高硬度可保證模具的耐磨性，延長其使用壽命，但熱處理后零件易變形，材料變硬，加工性能變差，為了達到終精度要求，只能采用磨削甚至手工研磨等方法進行精加工。這種加工方式效率低、周期長、交貨遲、成本高，難以滿足客戶需求。當前，事實上已形成了這樣一種局面，哪家公司能高效加工模具，縮短交貨期，降低相應成本，就能擴大市場，擴大銷售，在競爭中取勝。

為了滿足以上要求，人們改變了思路，是否在材料熱處理淬硬后也能用刀具進行切削加工，特別是各類型腔、型面等是否也能用立銑刀加工，使其不但用于半精加工，甚至用于精加工，實現部分或完全“以銑代磨”。刀具切削在單位時間對零件的切除體積量遠遠大于砂輪磨削，即其加工效率遠遠高于磨削，且在設備投資、占地面積、環境保護、降低總成本等多方面可帶來諸多經濟與社會效益。下面介紹整體立銑刀為適應切削淬硬鋼的要求而做的改進。

刀具材料的開發與創新：CBN材料開始用于立銑刀

近年來，說起以車代磨、以銑代磨加工淬硬鋼，通常首先想到運用立方氮化硼（CBN）刀具材料，CBN的微粒硬度達HV8000～9000，其燒結體PCBN的硬度可達HV3000～5000，耐熱性達1400～1500℃。PCBN在800℃時硬度還高于陶瓷與硬質合金的常溫硬度，故可以硬質合金 3～5倍的切削速度進行切削，且其化學穩定性好，在1200～1300℃高溫下，也不會與鐵系材料發生化學反應，與碳也是在2000℃時才會發生反應。 CBN對各種材料的粘結、高溫時的擴散作用也比硬質合金小得多，因此特別適合加工鋼鐵材料。CBN的導熱性為硬質合金的20倍，僅次于金鋼石，且其導熱性隨著溫度的提高而增強。CBN與不同材料的摩擦系數僅為0.1～0.3，且隨著切削速度的提高，摩擦系數會下降，而硬質合金的摩擦系數為0.4～0.6。

三菱材料公司較早開發了CBN材料的立銑刀，其CBN-2XLB型R1x5球頭立銑刀（即球頭半徑為1mm，頸長為5mm）可以 20000r/min的轉速、1700mm/min的進給量、0.05mm的切深（背吃刀量）銑削60HRC的SKD11模具鋼。切削了800米以后，后刀面僅磨損0.03mm。若將切深提高到0.1mm（即在較高切削負荷下），在切削了400米以后，后刀面磨損高度僅為0.022mm。由于其球頭精度高（R公差為±5μm，外徑公差0～10μm），加工精度很高，為保持同樣的高精度，一把CBN高精度球頭立銑刀所能加工的表面，若換用相同精度的硬質合金球頭立銑刀，則需要7～8把。

在切削淬硬模具鋼時，若選擇CBN材料，雖然價格較貴，但因切削速度高，可以縮短加工時間，延長刀具壽命，提高產品質量，因此可能具有更好的經濟性。

當然，如果脫離實際加工條件，一味選用新型刀具材料，也可能會增大加工成本（CBN刀具的價格約為硬質合金刀具的6～10倍）。另外，使用新型刀具材料時，若切削條件選擇不當，也會影響加工質量與刀具壽命。因此，應對整個加工任務進行評估，綜合權衡生產批量、加工時間、機床和刀具性能，在保證加工質量的前提下，在切削速度較低等條件下，也可以選用價格較低的涂層硬質合金刀具，同樣可以實現較好的加工效果。

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