住友电工BNBP型立铣刀--实现高硬度模具加工

目前,汽车模具企业在汽车工业快速发展的推动下,面临着降低成本和缩短交货周期的双重压力。为了提高加工效率,大量高主轴转速的加工中心被广泛应用到实际生产中,于是原先采用的涂层硬质合金立铣刀已不能满足加工要求。为了延长模具的使用寿命,模具表面硬度越来越高,对高硬度模具表面的加工也成为了大家共同关注的焦点。在这种形势下,住友电工BNBP型CBN立铣刀的推出,为我们提供了一种有效的解决方案。

BNBP型立铣刀的特点

  CBN刀具与超硬刀具和高速钢刀具比较,具有高硬度和高热传导率的特点,非常适合用于对淬火钢材料的切削加工。然而,CBN刀具的韧性不佳,CBN立铣刀在间歇式切削加工中刀刃容易崩损。

  为了克服这个技术问题,住友电工的BNBP型立铣刀采用了用于淬火钢间歇式切削的CBN新材质,耐崩损性能大幅提高,加之与大负前角的刀刃形状相结合,刀刃的强度大幅的加强。虽然增大了刀刃的楔角形状,减小了刀刃的锋利程度,从而增加了刀刃在低速加工时的切削阻力。但是,BNBP型CBN立铣刀在高速加工条件下,可以像精密磨削那样进行铣削加工,因此能实现接近硬质合金高效加工条件的模具铣削加工。如果继续增大楔角的角度,则会减小刀具球端的横刃,从而能使中心刃附近的锋利度得到加强。

  BNBP型改善了以前CBN立铣刀容易崩损的缺陷,提高了中心刃的锋利度,无论是粗加工还是精加工都可以使用。

模具加工

  以STAVAX作为被切削材质,材料硬度为52HRC,分别采用BNBP型和超硬表面涂层立铣刀,按照设计图纸所规定的模具形状和条件进行切削加工。

  加工条件为:粗加工,R1.0mm,切深0.1mm;精加工,R0.3mm。通过对比加工后的刀刃磨损情况,我们发现超硬表面涂层立铣刀磨损量达0.03mm,并且加工表面产生毛刺有破损。而采用BNBP型立铣刀则磨损量只有0.015mm,显示了固定的磨损状态,并得到了没有毛刺的稳定表面质量。因此,可以看出,由于超硬涂层立铣刀在高速切削时的温升较快、磨损严重,而BNBP型立铣刀可以获得更长的使用寿命。

  以工件材料SKD11为例,该材料表面硬度可达60HRC(图2)。采用R1.0mmBNBP型CBN立铣刀,完成从粗加工到精加工的全部过程。加工条件:机床主轴转速,30 000r/min;粗加工轴向切深0.1mm;半精加工0.05mm;精加工0.03mm。加工完成后,对刀具照相(图3),并放大照片可以看到BNBP型CBN立铣刀磨损较少,可以稳定的加工。这主要是因为,在主轴转速达30 000r/min的加工条件下,R1.0mm球头铣刀的最外径加工速度188m/min,刀尖回转1次中和被切削材质的接触时间(加工时间)仅为0.5ms。正因为如此,热传导性优异的BNBP型CBN立铣刀可以在刀尖温度还没有到达最高温度之前就完成切削。


材料为SKD11的工件


加工后的BNBP型铣刀头磨损较少

  如果将机床主轴转速降低到20 000r/min,切削温度会显著降低,从而热磨损减少,但断续切削时的冲击力将增加,刀具产生的微小崩裂会加大磨损。但采用新材质的BNBP型CBN立铣刀具有高强度刀头设计,可以有效防止崩裂现象的发生。与同样转速条件下的超硬涂层立铣刀相比,具有更好地耐磨损性能。因而,可以长时间应用于高精度模具加工。

结语

  CBN小径球头铣刀BNBP型,具有独特的负倒棱结构和狭窄的横刃,在提高耐磨损性的同时,也提高了刃口的锋利度。实验证明BNBP型CBN立铣刀不仅可以实现高精度模具加工,同时也可以实现较长的使用寿命。

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