模具加工的最新刀具需求分析（模具加工的最新刀具需求有哪些）

近年来，随着全球化进程，制造业的国际竞争日趋激烈。为了在竞争中立于不败之地，许多企业致力于“降低成本”、“缩短交货期”、“提高质量”等各种课题的研究。尤其是近来，在“日本制造”被重新认识的同时，模具的高精度、高效加工成为重要关键词。换句话说，切削刀具作为模具加工过程中不可缺少的工具，其作用现在被认为是至关重要的因素。

近年来，使用切削刀具的用户的需求也发生了变化。过去，人们普遍认为工具是消耗品，因此希望通过减少工具的使用来降低工具成本。最近，人们的观点发生了变化，认为应该通过充分利用工具来降低加工成本。这也是日立工具四年前提出的“半运动加工”的观点。为了应对用户需求的这种变化，工具制造商有必要专注于开发更高效的工具。

本文将介绍以下内容：最近为满足模具加工的需要而开发的高效小直径整体硬质合金立铣刀（Epoch深切圆角立铣刀）；用于粗加工的高效圆角立铣刀。铣刀（多刃高进给半径立铣刀）；最新超级润滑涂层（JX涂层）的开发、性能和加工实例，可在高效加工条件下显着提高刀具性能。

1.整体硬质合金立铣刀“Epoch Deep Radius立铣刀（EpochDeepRadius）”

(1)切削性能

近年来，用切削加工代替以前的放电加工的趋势越来越明显，而且这种需求已逐渐转向切削工件较窄和较深的部分。使用立铣刀深切此类窄而深的零件时，适合使用的主流刀具是小直径球头立铣刀（日立工具还生产Epoch深切球头立铣刀、Epoch铅笔深切球头立铣刀系列）。但使用小直径球头立铣刀进行高效深切削时，会出现以下问题（即用切削加工代替放电加工的问题）：切削阻力容易增大； 中心处的切削速度难以提高（顶部中心边缘部分容易损坏）； 有理论切削残余部分（刀具的径向穿透量不能太大）。

为了解决上述问题，日立工具开发了小直径长颈系列Epoch深切圆角立铣刀。使用小直径立铣刀进行深切削时，如果刀具切削刃前端的切削阻力过大，就会产生振动，无法在高效切削条件下进行加工，从而影响加工效率。从切削阻力的角度来看，球头立铣刀和R角立铣刀的比较表明，后者的切削刃接触面积较小，切削阻力相对较小。

另外，进行轮廓切削时，球头立铣刀理论上存在切削残留部分，尤其是低切削速度的端横刃容易损坏。圆角立铣刀在加工时通常能形成一定的切削表面，因此具有加工稳定可靠的优点。

现在开发的Epoch深切圆角立铣刀可以防止深切时产生的颤振。为了进一步提高加工效率，采用倒锥形设计。这种设计可防止切削过程中因刀具弯曲而使外刃接触到被切削材料，从而实现稳定加工。另外，刀具涂层采用TH（TiSiN）硬质涂层，具有高硬度、高耐热性和耐磨性，非常适合高硬度材料的直接深切削。

下面通过加工实例介绍Epoch深切圆角立铣刀的特点。

(2) 处理示例

高效坡口加工实例

为了高效地加工沟槽，需要将XY方向的步长增大到一定程度。但如果用球头立铣刀加工，中心刃不能提高切削速度，承受的载荷较大，必须减小中心刃。切削条件。

从使用球头立铣刀加工凹槽的结果可以看出：如果设定的XY步距增大，中心边缘的损伤程度也会增大；如果减小设定的XY步距，则切割效率会降低。条件下，虽然没有观察到中心刃损坏，但前中心横刃的磨损增加。从使用Epoch深切圆角立铣刀进行沟槽加工的结果可以看出，不仅切削稳定，而且磨损减少，在高硬度（50HRC左右）热模上的沟槽加工效果锻钢工件良好。

在本加工实例中，与球头立铣刀相比，新型圆立铣刀所需的加工时间缩短了约1/4，加工成本降低了一半以上。

高硬度材料的深切削

从用长颈立铣刀加工SKD11冷作模具钢（60HRC）的结果可以看出，球头立铣刀的外周切削刃损伤较大；而Epoch深加工圆角立铣刀没有任何损伤，只是均匀。磨损。由此可以推断，由于球头立铣刀切削刃的接触长度较大，切削阻力也较大，切削速度较高的周边切削刃容易损坏。这与实施例相同。圆角立铣刀具有明显的优点。

从日立工具的圆角立铣刀与其他公司的圆角立铣刀在相同加工条件下的比较可以看出，其他公司生产的圆角立铣刀没有采用倒锥度设计，不适合高精度加工。压力应用超过60HRC。硬质材料的加工效果并不理想。日立工具新一代深切圆角立铣刀采用独特的后坡形状设计，外周切削刃为点接触切削。即使用直线切削方法加工高硬度材料时，切削阻力也很小。并且加工状态稳定。

从Epoch深切圆角立铣刀的加工实例中可以看出，该刀具具有优异的性能，特别是在进行高硬度材料的深切削时。它具有明显的优势。总之，充分发挥圆角立铣刀的作用，可以在经过热处理和淬火的材料上直接加工凹槽。由于加工流程缩短，可大大降低加工成本。实验证明，使用圆角立铣刀可提高加工效率5倍以上，同时加工成本可降低35%。

2. 用于高进给粗加工的可转位半径立铣刀

(1) 多刃大进给圆角立铣刀

模具行业一般采用小切深、大进给的切削方式来实现高效加工，但市场需求要求进一步提高加工效率。针对这一需求，日立工具开发了多切削刃刀具和涂层，即使在高进给条件下也能承受高切削速度。

多刃大进给圆角刀具的设计理念是，在不降低刃口强度的情况下，按照以往的刃数设计方法，在刀具有限的外径范围内减小切削刃尺寸。将高进给半径立铣刀的主切削刃半径设定为R8。与同半径R8的圆形刀片相比，具有相同的刃口强度，但最大限度地减少了刀片面积，从而实现多刃。过去，外径为32的刀片有两个切削刃，但多刃大进给半径立铣刀的切削刃数量多达五个，是以前产品的2.5倍。

(2)大型进给刀具的特点

过去，用于粗加工的可转位刀具一般配备圆形刀片。从表面上看，他们似乎能够获得较大的切削深度并一次性去除大量材料。但由于切削刃与被加工材料的接触长度比直刃大，刀片的接触长度增大了切削阻力，难以实现大进给切削。另外，圆刀片在刀具悬伸较长的加工场合受到径向力，很容易造成刀具弯曲并引起振动。多刃高进给圆角立铣刀的切削刃设计在刀具旋转轴的底部，因此切削阻力主要作用在轴向。即，即使悬伸很长，多刃高进给圆角立铣刀也不容易操作。发生颤动，可以实现稳定的加工。

同时，通过刀片的小型化，切削刃长度明显短于以前的高进给刀具，减少切削阻力，从而通过多个刃口有效控制切削力。

(3)小切深、大进给加工的优点

小切深、大进给加工是大进给刀具的应用条件。其优点是材料去除率大、加工效率高。与使用大切深的高效加工相比，当减小切深时，可以在机床工作台的最大进给极限内进行高效的快速进给加工。

当使用圆刀片通过增加切削深度来提高加工效率时，加工后的工件上会留下明显的切削残留物，这会增加后续精加工刀具的加工负荷。粗加工虽然效率很高，但会降低后续工序的加工效率。相比之下，采用小切深、大进给加工时，粗加工的切削残余部分减少，更接近最终的精加工形状，可以减少后续工序中精加工刀具的负荷，使粗加工并且整理更加精确。效率同时提升，实现稳定可靠的高效加工。

3.超级润滑JX涂层

如上所述，在通过改进刀片形状、增加刀片数量来提高加工效率的同时，如果能够提高刀具转速，加快切削速度和进给速度，则可以进一步提高加工效率。然而，在高于当前切削速度的情况下，当前刀具涂层无法承受切削产生的高温和压力。因此，我们重新认识了小切深和高进给切削对切削刃的影响，并确定了高速所需的性能：即使在高温下也能抑制高进给切削引起的切屑和刀具之间的摩擦的润滑。表现。为此，日立工具成功开发了一系列润滑性极强的钛化合物涂层。这种用于高效加工的新型高性能JX涂层可以有效减少月牙洼磨损和后刀面磨损，并有效防止粘刃。

(1)低摩擦系数、高硬度、高韧性的JX涂层

JX涂层在钛和铝化合物中添加自润滑材料，可以利用切削热在涂层表面形成一层薄薄的氧化层。该氧化层可以改善润滑性能，控制切削温度的升高，同时降低切削刃与被加工工件的亲和力，抑制切削刃的粘附。 JX涂层的硬度与硬度最高的TiSiN涂层相当。高硬度可以防止高速高效加工环境下的切削刃磨损，大大延长刀具的使用寿命。陶瓷基硬质涂层很难有效防止铣削特有的断续切削引起的热裂纹，但JX 涂层大幅提高了韧性，因此具有很高的抗崩角性。可见，JX涂层是同时具有润滑性、耐磨性、抗崩裂性的新一代涂层。在相同切削刃数和使用寿命的前提下，与之前的涂层相比，切削速度提高了40%。

(2) 多刃、高进给半径立铣刀的高速切削实例

在最新CNC 加工中心机床上使用多刃高进给半径立铣刀和JX 涂层刀片进行高效加工的示例（切削进给速度高达50m/min）： 多刃高进给半径端外径铣刀直径32mm，有5个切削刃；刀片等级为JX1045；被加工材料为40CrMnMo7（相当于JIS标准SKT3）。当切削速度Vc=300mm/min、主轴转速n=3000/min、切削进给速度Vf=50m/min、每齿进给量fz=3.3mm/齿时，切削深度e=0.325mm的切割条件下，可以轻松完成切割。用于加工的高速数控加工中心在国内外尚未得到广泛应用。与目前常用的切削进给速度10-20m/min的高速数控加工中心相比，加工效率可提高2.5至5倍。新一代多刃高进给半径立铣刀可以最大限度地发挥现有高速数控机床的功能。

以上介绍了采用最新技术开发的Epoch深切圆角立铣刀、高进给圆角立铣刀以及JX涂层的开发目的和效果。这些新型刀具的出现满足了提高模具加工效率的需要，也降低了模具加工成本。

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