浅谈模具高速铣削刀具工艺参数技术

摘 要：高速切削因为其不但高效且高精度切削加工性能的高硬度材料，满足了自由表面光洁度的要求，自20世纪90年代以来，逐渐实用化，并成为当代的重要技术趋势，尤其在模具加工中广泛应用。

关键词：模具；高速铣削；工艺；参数技术

在制造业发达的今天，高速切削技术因为其高效高精度的自身特点已经被愈来愈广泛的应用。不仅快速、高效、加工精度高，而且降低了表面粗糙度，存在巨大的优势。

对于高速切削机床，为了提高其加工效率，需要在结合机床性能参数、刀具的切削性能以及加工材料的加工性能的基础上，选择合适的加工参数。这就需要强调程序编制的基础是数学建模及理论支撑，只有随着加工理论的不断提高和完善，才能提高制造业的生产效率，进而推动整个制造业的发展，提升制造业在国民生产中的地位。

1 实现工艺编程的机床及倾角参数选择

数控机床型号为：OKUMA-UNIVERSAL CENTER MU-6300V；

需要加工切割的工件为：42CrMo4合金钢长方体试件；

刀具的齿数为2个；

刀具型号为：SECO R218.20-1612.0-10.112A ？准12球头铣刀；

采用冷却液的方式进行冷却；

对加工后的试件使用粗糙度测试仪，其型号为：Hommel-W5/T500。

根据实验要求，分别对加工表面和机床刀具轴线的倾角每7.5°取一个测试切割，倾角角度在0°～30°范围内，取值分别是0°、7.5°、15°、22.5°和30°。在实际切削过程中，我们可以依次得到5个铣削面，如图1所示，机床切削时沿着箭头指示方向进行切削试验，然后在垂直于表面进行测量，将得到的试验结果进行统计分析，得到数控加工程序如何能够更好的满足切削要求。

2 实验结果与分析

2.1 实验结果

根据实验结果，用粗糙度测试仪测试合金钢试件在各倾角0°～30°下粗糙度值。根据粗糙数值比较如图2所示：

2.2 结果分析与结论

当加工表面和机床刀具轴线的倾角β = 0°时，由于此时只有刀具的端部刀刃切削工件，而且切削的线速度比较小，刀具的最顶端切削速度几乎为零，仅仅能造成刮削挤压现象，因此我们可以明显看到试件切削划痕。由于只受到轴向挤压作用，试验试件表面粗糙度的测量值较小。

当加工表面和机床刀具轴线的倾角β = 15°时，加工表面粗糙度经测量值逐渐较低。此时刀具端部刀刃不参与切削，不产生轴向挤压，同时切削速度较高，切削速度差较小，因此也不会产生压痕。

当加工表面和机床刀具轴线的倾角β = 22.5°时，表面粗糙度值经测量反而增大。此时虽然刀具切削工件的平均切削速度高，同时切削速度差也相对较小，但由于刀具径向上的切削力阻力增大，导致刀具产生挠度变形，引起加工系统的震动，影响表面质量的变化。

当加工表面和机床刀具轴线的倾角β = 30°时，刀具与工件接触处平均切削速度相对更高， 经测量得到的是较低的表面粗糙度值 ，但同时由于作用于垂直刀具轴线方向上的切削力引起的工艺系统的震动也迅速增大， 此时的表面质量波动相对也比较大。另外过大工艺系统的震动，会造成刀具寿命的迅速降低，并且降低加工的安全性，所以不需要再进行更大角度的试验。

通过以上试验得到的粗糙度数值，我们可以得出以下两方面的结论：

一方面是对于合金钢的转角度铣削加工，当刀具与被加工面倾角为 15°左右时，刀尖部位对加工表面没有挤压刮擦作用，不会有划痕，并且刀具所受径向力小，产生的振动也小，所获得的表面粗糙度值及外观最好。刀具轴线与工件加工表面之间的加工倾角对表面粗糙度与切削力的影响对于编制多轴数控加工程序有重要的指导意义。

另一方面是在加工表面和机床刀具轴线的倾角β不变的情况下，随着进给量的增大，所获得的表面粗糙度值也随之增大。对于在高速切削中达到要求的粗糙度有一定的借鉴意义。

3 结语

本文根据高速铣削过程中刀具轴线与加工面之间的倾角不同对加工粗糙度的影响进行试验分析，通过加工表面和刀具轴线的倾角β在0°～30°之间的五组铣削表面粗糙度，说明刀具轴线与加工面倾角对高速铣削精度的影响。根据不同机床的参数特点及试件材料的加工性能不同，我们可以对加工参数逐渐优化，提供高效高精度的产品，满足机械加工领域的需求。

参考文献：

[1] 吴光明.模具高速铣削加工技术，现代制造，2006（3）：112-118.

[2] 陈世平，侯智，石军.淬硬模具高速铣削加工刀具技术分析[J].工具技术，2007，41（9）：10-13.