高进给刀盘的高效率模具加工

栏目：公司新闻发布时间：2021-09-04

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模具加工中，无法避免大悬长加工一些深腔。使用外部风冷，进行切屑处理的加工机器仍然还有很多，在风冷困难的型腔加工中，切屑容易滞留型腔，而滞留的切屑会挤伤刀具，使刀具寿命、加工精度受影响恶化。制造现场利用切削加工来提高生产效率，就需要寻求稳定的高效率加工。在每个单位时间内切屑排出量大的高进给刀盘如需实现稳定切削，刀片的耐崩刃性、刀盘的刚性，都是实现稳定的大切屑排出性能的很重要的因素。

开发理由

在模具等的高效率粗加工中，被广泛使用的高进给刀具有各种各样的形状。作为正角型刀具，一般有2刃型、3刃型及4刃型这3种，这3种刀具各有优缺点。2刃型刀片与刀体的紧固面积大，刀片尺寸可以做到很小，故多被利用在小直径多刃型的结构上。如本公司的代表刀具QM快魔系列，就被各用户广泛采用。

3刃型比2刃型可多使用一个刃口，更经济，本公司的新干线SKS就是3刃型的代表。4刃型相比3刃型的刃口更多、经济性更好，同时主切削刃更长，比3刃型刀具可实现更大的切深量，更进一步提高加工效率。另外，刀片小尺寸化的设计，更节省了资源、提高了经济性。

但是，普通的4刃型刀具也有不如2刃型、3刃型的地方，由于内刃没有有效的直线切削刃，在倾斜切入时相对比较吃力。同时，如果切削刃增加修光的设计，就难以保证外周后刀面形状的完美。并且，当切深量大于相对应的刀片尺寸大小时，就意味着切削时需要更多的负载，这有可能导致刀具突然发生崩刃。本次开发的SKS-GⅡ型是一款既改善了上述缺点，又可实现高效率加工、排屑性能稳定的4刃型高进给刀具。

排屑性能的重要性

高进给刀具的加工中，需要生成大量的切屑，并迅速排出。这也致使型腔加工最容易出现生成的切屑堆积在型腔的底部，挤崩刀片的问题。为了防止这种情况，仅通过离心力将切屑排向外部是不够的，更需要将切屑向上排出。加大刀片的前角虽可增大推高切屑的力量，但也会使刀具的刃口强度变差。高进给刀具灵活运用了切削时生成的切屑弹性变形的效果，使切屑向上向外排出。

切削加工是切削对象物体的加工方法，产生的切屑在切削过程中经受压缩的弹性变形。当切屑离开工件时，它通过弹簧回弹作用，在接受压缩力的方向生成排屑的作用力。由于压缩力在垂直于切削刃的方向上起作用，所以它在高进给刀具中是向上倾斜的。然而，利用回弹力有效排出切屑，最重要的是生成的切屑需要保持合适的卷曲半径。因此，为了顺畅地排出切屑，需要稳定地生成适当卷曲形状的切屑，即使是切深量、进给产生变化时，切屑也不会受断屑槽的影响改变切屑向上流动的方向。

4刃型高进给刀具和3刃型、2刃型相比，从主切削刃到断屑槽底部的距离短，断屑槽的设计也更为考究。因此，与切削刃形状相匹配的柔缓的R圆弧刃形比直线刃形的压缩作用力更强、更容易通过弹性变形顺畅地排出切屑。

图2 模拟的切屑解析及实际加工（高速摄像）中的切屑排出性

如图2所示，使用高速摄像头拍摄SKS-GIIφ50的刀具在实际加工中切屑的排出状态。被加工材料是S50C，加工参数：Vc=150 m/min、fz=1.5 mm/刃、ap=1.5 mm、ae=35 mm。可看出切屑被大量地向上排出。由此，就不会发生切屑大量堆积的问题，同时在不影响刀具刚性的提前下对刀盘结构进行了结构分析优化。SKS-G II的刀片主切削刃采用的是R圆弧刃形。R圆弧刃形与直线刃形相比，切削残余量更少。并且还有一个优点是当切深量小时，切削刃角也小。另外，普通的R圆弧刃形比直线刃形的刀片与刀体紧固面面积小，所以SKS-GII刀片采用的是带有一定直线刃的复合型不完全R圆弧的刃形。

高进给刀具即使是同样的刃数，尺寸大的刀片的加工参数、刀片刚性占更大的优势。但刀片尺寸过大时，刀体的刚性会变低。SKS-GII刀具充分合理化了直径与刃数的比例，同时优化断屑槽形状，保证了刀体刚性的同时，φ50刀具采用□10型、及□14型刀片，实现5刃型、4刃型的多刃型设计。并且，根据充分的数据分析设定合适的刀片厚度，提高刀具的耐崩刃性能。最大切深量可达1.5 mm及2.5 mm。□10型刀片可实现更多刃的构造，可进一步地提高进给速度、增加切屑排出量，实现高效率的加工。而根据本公司的标准切削参数表的数值做的切屑排出量数据比较，也表明其切屑排出量大于本公司其他高进给刀具。