直接銑削高硬粉末高速鋼的加工探討

1.提要

近年，在沖壓模具業(yè)界中超高張力鋼零部件不斷增加的背景下，模具的長壽命化要求也隨之越來越高。目前SKD材作為沖壓模具用材料占有主要地位，但隨著模具的長壽命化要求越高，模具材料也向更高硬度化方向發(fā)展。另外，模具制作者為了提高模具的生產(chǎn)性，希望可以直接粗加工淬火鋼等高硬度材料。由此可以預(yù)想到模具制作邁進(jìn)了更高一個難度。

順應(yīng)這一市場需求，直接高效率加工高硬度材料就成為一個關(guān)鍵要素。

本文敘述的是使用機(jī)夾式刀具直接加工硬度比SKD11更硬的粉末高速鋼進(jìn)行探討和摸索的加工案例。本次使用的是黛杰公司可換式刀頭型機(jī)夾式刀具【QM快魔王(MQX)型】+【高硬度材料用高進(jìn)給刀片(EPHW型)(圖1)】，針對高硬度粉末高速模具鋼的粗加工可行性進(jìn)行了試驗(yàn)考證。

2.QM快魔王+高硬度材料用高進(jìn)給刀片的特點(diǎn)

M快魔王是一款可以通裝從粗加工到精加工刀片的機(jī)夾式多功能刀具。多刃型設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高進(jìn)給加工。高硬度材料用高進(jìn)給刀片采用耐熱性能、耐氧化性能優(yōu)良的極光系列納米多層復(fù)合涂材質(zhì)DH102，提高了針對加工高硬度材料時因高切削阻力而產(chǎn)生的切削熱的耐久性。。

3.切削速度對刀具壽命的影響

選定粉末高速鋼HAP40(66HRC)為被加工材料，使用3種不同的切削速度做平面切削。刀具使用的是φ16、2刃型，切削參數(shù)：Vcc=60m/min、80m/min、100m/min、fz=0.15mm/t、App=0.1mm、Aee=4mm，順銑、風(fēng)冷。圖2為加工軌跡，表1為加工結(jié)果。刀片的后刀面磨損VBB達(dá)到0.2mm后即判定為刀具壽命。

表1中如以Vc=80m/min的切屑去除率為基準(zhǔn)，再與Vc=60m/min及Vc=100m/min的切屑去除率相比較，切屑去除體積就有顯著的差別。Vc=80m/min為基準(zhǔn)的話，Vc=60m/min時約為1.13倍;Vc=100m/min時約為0.5倍。再看加工效率雖有一點(diǎn)差別，但不如切屑去除率差距大。因此，可以驗(yàn)證出切削速度對刀具壽命的影響比加工效率更大。在實(shí)際的加工中，由于更換刀具需要一定的時間，所以，根據(jù)實(shí)際想達(dá)到的目的是提高加工效率還是刀具壽命，最佳的切削速度將各不相同。

4.SKD11及各種粉末高速鋼的加工性比較

接下來使用多種粉末高速鋼，針對SKD11(60HRC)對比了各自的加工性。對比中使用的粉末高速鋼有HAP40(66HRC)、HAP50(68HRC)、HAP72(70HRC)3種，使用前述同樣的刀具分別做前述同樣的平面加工。切削參數(shù)：Vcc=60m/min、fz=0.15mm/t、Appp=0.1mm、Aee=4mm，順銑、風(fēng)冷。圖3為刀具磨損曲線圖，本次測試仍以后刀面磨損量VB為0.2mm即為壽命的標(biāo)準(zhǔn)。其中SKD11加工60m后刀片后刀面磨損量為0.17mm，仍可繼續(xù)加工，但表中只列出加工到14m時的數(shù)據(jù)。

從圖3的磨損曲線來看，與HAP40相比HAP50及HAP72的壽命極短，HAP40(66HRC)、HAP50(68HRC)、HAP72(70HRC)的硬度雖分別只提高2度，但從表中數(shù)據(jù)中可以看到60HRC以上的高硬度材料加工中，微量硬度的變化對刀具壽命帶來很大的影響。

另外，在高硬度材料加工中，軸向分力呈逐步變大趨勢，同時，隨著后刀面磨損量的增加軸向分力隨之增加。一般情況均是由此引起刀片前刀面出現(xiàn)貝殼狀剝離從而決定刀片壽命。圖4為已到壽命的刀片刃口狀態(tài)。從照片中可以看出在本次試驗(yàn)中不僅是SKD11，連加工HAP72的刀片表面也未見貝狀剝離，由此證實(shí)本刀具可穩(wěn)定加工粉末高速鋼。

5.總結(jié)

SKD11(60HRC)的高速粗加工成為常態(tài)的當(dāng)下，模具的更進(jìn)一步長壽命化變成新的目標(biāo)、模具硬度從60HRC升到65HRC的高硬度慢慢也變成了新常態(tài)、甚至到70HRC的高硬度時代來臨!

通過本次驗(yàn)證試驗(yàn)，本公司QM快魔王高硬度刀片不僅是可以加工60HRC程度的高硬度材料，甚至可加工更高硬度的材料亦可穩(wěn)定切削。今后，我們將繼續(xù)推進(jìn)本次的驗(yàn)證，開發(fā)更好、更適合65HRC以上的粉末高速鋼用的刀具，尋求更加實(shí)用的高效率切削參數(shù)，為模具制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級貢獻(xiàn)全力。