模具製造中的數控銑削（xuē）加（jiā）工刀具技術

通過熟悉模具的工藝和步驟，根據模具（jù）的材料，搭配（pèi）科學的（de）刀具，對加工的凸凹模進行分析，選擇合理的切削參數，製定合理的刀具（jù）策略進行切削控製。

一

前言

工業模具種類繁多，包括鑄造模具、精密鑄（zhù）造模具、五金模具、塑料模具、輪胎模具（jù）、高低壓鑄造模具、熱流道模具、粉（fěn）末合（hé）金模具等。模具製（zhì）造過程的（de）核心是數控加工（gōng），而數控刀（dāo）具是數控加工的重要組成部分。俗話說“三分技術，七分刀具”，可見數控加工刀具（jù）的重要性。

2

模具的材料（liào）特（tè）性

模具材料包括（kuò）碳素工（gōng）具（jù）鋼、合金（jīn）工（gōng）具鋼、合金結構鋼、鑄鐵、不（bú）鏽鋼、高溫合金、有色金屬和淬（cuì）火鋼等。這些材料涉及機械加工的（de）六組材料，模具材（cái）料又分為冷（lěng）作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等。六種大型模具材料和適用刀具材料的切削特性見表1[1]。

三

模銑凸輪的加工策略和標準刀具

加工策略和刀具（jù）是相互對應的，科學的選擇有助於保證（zhèng）效率、質量和成本（běn）。待加工的模具如圖1所示。根據（jù）相關標準，製定模具加工步驟，選擇相應的刀（dāo）具。

模具的定（dìng）位導柱（zhù）、頂杆孔等（děng）功能孔需要（yào）用孔加工工具加工。孔加工工具及其圖表見表3。根據2D、3D、仿形銑削和（hé）多軸加工的刀具策略，選擇不同的刀具進行鑽孔、螺旋鑽孔（kǒng）、倒角鑽（zuàn）孔、整（zhěng）圓銑削和螺紋銑（xǐ）削（xuē）。

加工模（mó）具時，每一步的切削（xuē）方式是選擇刀具和切削路（lù）徑的關鍵（jiàn）因素。加工模具（jù）時，刀具如圖2所示，具體策（cè）略和圖示見表4。圖2中標記的數字對應於表4中的序列號。

四

工具的（de）選（xuǎn）擇（zé）

4.1考慮因素

模具銑削刀具選（xuǎn）擇（zé）要（yào）考慮的因素有:①根（gēn）據機床主（zhǔ）軸（zhóu）接口(BT、HSK、NT、Capto等)選擇刀柄形（xíng）式。).②選擇刀具結構(麵銑刀、快速進給銑刀、方肩銑刀、整體合金銑刀、圓頭（tóu）刀、球頭刀、倒角（jiǎo）刀、鑽孔刀等。)根據模具的銑削策略和工步的大小。③根據模具結構和尺寸，分析模（mó）具型（xíng）腔、凸模轉角和（hé）R角，確（què）定最小切刀和最大切刀（dāo）。用（yòng）於第二次粗加工的第二刀具的直徑是（shì）第一次粗加工刀具的1/2，用於（yú）第三次粗加工的第三（sān）刀（dāo）具的（de）直徑是第二刀具的（de）1/2。以此類（lèi）推，清理模具型腔和凸模拐角處的材（cái）料，利用精加工（gōng）策略進行高速精加工。刀具一般以④為準，一般結合垂直（zhí）或水平R角選擇垂直或水平拐角處的角度清潔（jié）工具。

4.2不（bú）同模具加工的刀（dāo）具（jù）選擇案例

(1)汽車衝（chōng）床加工(見圖3)汽車衝（chōng）床的材（cái）料(見圖3)為Cr12，其硬度為（wéi）28 ~ 31 HRC。采用濕法加工（gōng），無需後熱處理。加工該模具時的刀具選擇（zé）見（jiàn）表5。

(2)汽車衝壓加工的鑄（zhù）造模具(見圖4)采用鑄鋁。工件尺寸為（wéi）500mm×300mm×160mm，垂直圓角半徑為4mm，水平圓角半徑為3mm，毛坯餘量為（wéi）8mm。消失（shī）模鑄造技術用於濕法加工。加工該模具時的工具選（xuǎn）擇見表6[2]。

(3)汽車衝壓加工的型腔壓板的凹模(見圖5)材質為HT300，尺寸為500mm×400mm×150mm。由三軸立式加工（gōng）中心濕式加工，調質處（chù）理（lǐ）後加工。加工該芯片（piàn）時，工具選擇（zé）見表7。

五

新一代（dài）模具工具

目前，世界各大刀具廠在刀具細分市（shì）場不斷創新，每（měi）年都推出有競爭力的刀具，以提高質量，提高效率，降（jiàng）低成本（běn）。可更換（huàn）刀具係列得到了各大（dà）刀具製造商的積極推廣，其應（yīng）用越來越廣（guǎng）泛。刀杆（gǎn）可采用合金材料（liào），阻尼刀杆和合金阻尼刀杆的懸掛可達12次，大大降低了加工（gōng）時的振（zhèn）動，表麵質量提（tí）高了（le）幾個數量級（jí）。最新工具在刀柄的材料和結構上進行了質量優化。粗加工和二次粗加工時，可以快速更換刀頭。端銑刀頭、圓頭銑刀頭、倒（dǎo）角銑刀頭和鉸刀（dāo）頭（tóu）可以共用一個刀柄，大大降低了刀具投資（zī），適合模具加工。

在模具加（jiā）工中，刀杆懸臂應遵循最粗刀杆和最短刀杆的原則。當直徑與突（tū）出量發生衝（chōng）突時，可采用合金刀杆、可更換刀杆和阻尼刀杆（gǎn），以降低加工時振動的頻率和概率（lǜ），從而保（bǎo）證加工效率、成本和表麵質量。刀具按材質可分為鋼（gāng）刀、合（hé）金刀（dāo）、普通阻尼刀、合金阻（zǔ）尼刀和其他阻尼刀(3D打印刀（dāo）等。).直徑3 ~ 4倍（bèi）時選（xuǎn）用鋼刀杆，直徑5 ~ 6倍時選用合（hé）金刀杆，直徑7 ~ 8倍時（shí）選用阻（zǔ）尼刀杆，直徑10 ~ 14倍時選用合金阻尼刀杆[3]。

對模具加工用刀柄進行了結構創新設計，部分創新刀柄如表8所示。

先進刀具的高效率是指提高切削三要素（sù）的（de）能力，即（jí）提高（gāo）切削速度（dù）、反饋ap和進給fz(或進給速度vf)。先進刀具的質量改進是指減少失效模式、優化減振效果和提（tí）高表麵質量。根據六大材料組和具體切削條件(特別是（shì）航空鋁合金的薄壁零（líng）件容易粘刀，鈦合金和（hé）鎳（niè）基合金容易磨損失效)，製作專用刀具。對於熱處理（lǐ）後硬度在60HRC以上（shàng）的（de）模具材料的加（jiā）工，一些創新工具（jù）如表9所示[4]。

六

結束語

學習模具的CAM軟件和刀（dāo）具的合理選擇是模具工程師的必修課。通過全麵了解模具工藝和步驟（zhòu），根據要加工的（de）模具材料，匹配科學合理的刀具（jù）；通過（guò）對加工（gōng）的凹凸（tū）模具進行分析，製定合理的刀具軌跡、刀具策略和切削參數，選擇（zé）合適的刀具類型進行加工，可以達到事半功倍的效果，達到提質增效降（jiàng）本的目的。