冷作模具钢范文

导语：如何才能写好一篇冷作模具钢，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1冷作模具材料以及性能要求

冷作模具是模具的一种，它包含冷挤压模、冷冲模、冷镦模、拉丝模、搓丝模和压印模等。对比热作模具来说，冷作模具的表面质量要求、尺寸精度高，工作载荷大，而且加工的批量较大，大多是最终产品。基于这种工况的要求，冷作模具多数采用高合金或高碳钢制作。冷作模具钢对硬度、韧度、强度、抗疲劳能力以及抗磨能力的要求较高，对一些会产生剧烈变形的模具对材料的抗断裂和变形能力要求会更高。为了给选择模具材料以及制定热处理工艺提供一些参考，根据以往的研究者的文章整理了部分冷作模具钢的典型热处理工艺以及力学性能，列于表1[3]。

2冷作模具失效问题分析

表2为国内冷挤压、冷冲、冷镦模具的失效情况统计结果。可以看出，磨损失效和过载失效是冷作模具的主要失效类型，大约占总数的80%以上。而冷冲模具的失效类型主要是正常磨损，冷挤压模具的主要失效类型是脆断或者正常磨损，而冷镦模具的主要失效类型是断裂或者非正常磨损。

2.1冷作模具钢的工作应力、硬度与寿命之间的关系经过统计调查知道，冷挤压模具承受的平均工作应力最大，约2500MPa，冷镦模具约1500MPa，而冷冲模具约是500MPa。另外，实际生产应用中还要承受10%~20%的随机载荷，局部应力会更大。冷作模具钢的工作寿命是受硬度等综合作用影响的。图1为不同W6Mo5Cr4V2钢冷挤压冲头失效类型的使用寿命与硬度。可以看出，A+B和C是两个低硬度和低寿命区域，在低寿命区，当硬度小于63HRC时失效以塑变为主，而当硬度大于64HRC时失效以脆断为主。另外早期失效还应分析材料以及其他因素影响。

2.2冷作模具的主要失效形式疲劳失效、磨损失效以及过载失效等是冷作模具的主要失效形式。图2为几种冷作模具钢的典型失效形态。过载失效包括强度不足（图2a）和韧度不足（图2b）两大类失效，其中更应重视的韧度不足导致的脆断失效，它在失效发生前没有显著的塑性变形，宏观断口也没有剪切唇，会导致模具的永久失效。解决这类失效的早期经验方法是变形失效增加硬度，脆断失效减少硬度。磨损失效包括正常磨损（图2c）与非正常磨损失效（图2d）两大类，正常磨损失效主要与模具表面的抗磨损能力有关，而非正常磨损失效容易发生在冷挤压模具以及拉伸、弯曲模具中。疲劳失效与多冲疲劳失效（图2e）类似，实验结果显示，其裂纹源在距表面约200μm处，而改善多冲疲劳抗力的有效方法是改善模具表面应力状态。

2.3冷作模具的抗断裂能力分析通常采用硬度、αK、σs、σb、σf等指标评价失效抗力或者承载能力，存在裂纹缺口的还有缺口强度、KIC和JIC等指标，主要是因为这些指标的重现性较好，通过实验测得的数据比较稳定，可以较好的反映材料的失效抗力。图3为常见工程材料的断裂韧度分布图。脆性失效时W6Mo5Cr4V2钢冷挤压冲头模具所承受的工作应变能是断裂消耗能的近千倍，基本上所有的能量都转变成扩展动能，致使冲头爆裂。在选取模具材料和制定合理的热处理工艺方面，能够减少冷作模具失效的途径主要有：细化冷作模具钢的晶粒、提高模具的表面质量、复相组织增韧增强、纤维增强、复合多层梯度材料，以及通过不同的加工、热处理工艺改善模具抗力。

3结论

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D是一种工具钢，含碳量达1．5％，含铬量达11．5％，经热处理硬度可达60HRC。它是一种半不锈钢，D钢具有较好的耐磨性以及适中的韧性，缺点是耐腐蚀性略显不足。

D钢材高耐磨、微变形冷作模具钢，风硬工具钢。D钢可用来制造截面大、形状复杂、经受冲击力大、要求耐磨性高的冷作模具钢，如硅钢片冲模、冷切剪刀、切边模等。

（来源：文章屋网 ）

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【关键词】模具制造 热处理技术

前言：由于模具制造水平的不断提高，模具行业的先进技术也随之不断进步，模具国家产业化也取得了非常好的成绩，这些年来，我国机械制造技术不断进步，在模具行业的发展增长的势头也有所控制，模具技术的机械工业产品出口也在稳定增长，在这样一个大环境下，我国如何在模具制造技术方面打开一个新局面变得尤其重要，模具水平象征着一个国家的生产力，模具制造技术的发展也在影响着国家的经济的发展，有着十分重要的作用。热处理技术与模具材料的组合也成为了人们眼中比较重要的问题之一，如何处理好这些方面的困境将是我们现在重要的课题之一。

一、真空热处理

模具钢经过真空热处理之后有比较良好的表面形态，变形比较小。同大气下的淬火相比较而言，真空油淬之后模具表面硬化还算比较均匀，并且稍微高一些，最为主要原因是因为真空加热的时候，模具钢表面表现的活性状态，而且不脱碳，不能产生阻碍模具钢冷却的一层氧化膜。而在真空之下加热，钢的表面有着一种脱气效果，因而拥有比较高的力学方面性能，加热炉内真空度越高，钢抗弯强度也就越高。真空淬火之后，钢的断裂韧性也有所增高，模具寿命比常规工艺普遍提高百分之四十以上，甚至更高。这种冷作模具真空淬火技术早已得到比较广泛的应用。

二、深冷处理

这些年来的分析研究工作表明，我们可以了解到，模具钢经深冷处理，可以提高其力学性能，一些模具经深冷处理后显著提高了使用寿命。模具钢的深冷可以在淬火和回火工序之间进行，也可以在淬火与回火之后再进行一下深冷处理。如果在淬火或者回火之后钢中仍然保留有一些残余的奥氏体，然而在深层次冷处理之后仍然需要再来进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和抗回火稳定性。深冷处理不仅用于冷作模具，也可用于热作模具和硬质合金。深冷处理技术已越来越受到模具热处理工作者的关注，早已开发研究出一种专门用于深冷处理的设备。不同钢种在深冷过程当中的组织上变化及其在微观机制及其对物质力学性能方面的影响，尚需进一步分析与研究。

三、模具的高温淬火和降温淬火

一些热作模具钢，例如3Cr2W8V和H13以及5CrNiMo等等，采用一些高于常规淬火温度下进行加热淬火，这样可以减少模具钢中碳化物的数量并保证质量、加大改善其形态与分布，使固溶于奥氏体中的一些碳化物分布更加均匀化，淬火之后可以在钢中能够获得更多的板条马氏体，这样能够提高钢断裂韧性与冷热疲劳抗力，从而能延长该模具使用期限与寿命。打个比方：3Cr2W8V钢制的一种热挤压模具，一般常规淬火温度为1080～1120℃，回火温度为560～580℃。当淬火温度提高至1200℃，回火温度为680℃（2次），模具寿命也就提高了好几倍。

W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速钢和Cr12MoV等高合金冷作模具钢，可适当降低它的淬火温度，可以不断改善它的塑韧性，也可以减少脆性开裂倾向，从而能够提高模具的使用寿命。比如W6Mo5Cr4V2，它的淬火温度就可以选1140～1160℃。

四、化学热处理

化学热处理能够有效地不断提高一些模具表面的耐磨性、耐蚀性和抗咬合以及抗氧化性等等性能。几乎绝大多数的化学热处理工艺都可以用于模具钢的表面处理。

研究工作表明，高碳及低合金工具钢和中高碳高合金钢均可进行渗碳或碳氮共渗。高碳低合金钢渗碳或碳氮共渗时，应尽可能选取较低的加热温度和较短的保温时间，此时可保证表层有较多的未溶碳化物核心，渗碳和碳氮共渗后，表层碳化物呈颗粒状，碳化物总体积也有明显增加，可以增加钢的耐磨性。W6Mo5Cr4V2和65Nb钢制模具进行渗碳以及65Nb钢制模具真空渗碳后，模具的寿命均有显著提高。

采用500～650℃高温回火的合金钢模具，均可在低于回火温度的范围内或在回火的同时进行表面渗氮或氮碳共渗。

渗氮工艺目前多采用离子渗氮、高频渗氮等工艺。离子渗氮可以缩短渗氮时间，并可获得高质量的渗层。离子渗氮可以提高压铸模的抗蚀性、耐磨性、抗热疲劳性和抗粘附性能。

氮碳共渗可以在气体介质或者液体介质当中进行，渗透层脆性比较小，共渗时间对比渗氮时间而言也大为缩短。压铸模和热挤压模经氮碳共渗之后可以显著提高它的热疲劳性能。氮碳共渗对于一些冷镦模和冷挤压模以及冷冲模等等都有非常好的使用与应用效果。

冷作模具与热作模具也可以进行硫氮或者硫氮碳共渗。这些年来许许多多分析研究工作都可以表明稀土有着比较明显的催渗效果，从而这样大力发展了稀土氮共渗与稀土氮碳共渗等等新型工艺。

结束语

随着社会的不断发展，在全球经济一体化这个背景之下，资本和技术以及劳动力这几个市场也在重新进行着整合。不难发现我国会成为一个装备制造业上的大国。但是在现代化的制造行业之中，所有的工程设备都会用到在模具工艺下所制造的产品，模具制造在热处理方面也就得到一定的应用。模具的设计及其制造也有了更好的发展空间，在商业之上也有着无限的机会。在当今大环境下，模具与热处理的有效完整结合，不仅能使模具的使用寿命增加，也能在一定程度上节约能源，能使得模具使用次数增多，那些产品的质量也能得到一定的保障。在模具行业领域也是一大壮举。

参考文献：

[1]洪慎章，方颖.21世纪模具的发展趋势[J].中国模具信息，2006.

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关键词：模具；材料选用；性能优化

1 模具材料的选用

模具材料的选用需要集合模具的具体生产条件和工作条件以及材料的性能等因素进行选择。

1.1 模具的工作条件

不同的工作条件下，模具材料的选择存在一定的差异，具体如下：

（1）在模具的工作过程中，对材料强度的要求随着其所需承载能力发生变化，对材料韧性的要求则随着其所受冲击力发生变化。

（2）冷作模具在工作过程中，所受的冲击力和摩擦力通常较大，因此对模具的强度、硬度及韧性等具有较高的要求，一般选用冷作模具钢作为主要材料；热作模具在工程中则主要受到高温及热应力的作用，因此，需要较好的抗疲劳性能和热稳定性，一般结合实际工作温度选择合适的热作模具钢。

1.2 模具的结构因素

不同的模具结构对模具材料的要求也有一定差异，针对模具结构的差异，可以按照如下方法选用不同的材料：

（1）模具在热处理加工过程中，受热与冷却速度的均匀性受到截面积的影响，当截面积越大时，均匀性越差。在这种条件下，需要选择导热性及淬透性较好的材料，从而保证截面性能的均匀性。

（2）当模具的形状较为简单时，容易加工成型，可以选择低成本的碳素工具钢作为主要材料；当模具形状较为复杂时，部分位置容易产生集中应力，因此，需要选择高性能合金材料，并配合合理的淬火方式进行加工。

（3）当模具的精度要求越高时，要求加工过程中的变形越小，因此，需要根据具体的加工精度选择不同变形大小的模具材料。

1.3 模具的设计因素

在通常情况下，会将尺寸小、结构简单的模具以整体结构进行设计，为了满足整体结构模具型腔工作所需性能，一般会选择性能较好的材料；而对于结构复杂的大型模具，由于材料的费用在模具制造的总成本中会占据较大的比例，因此，通常采用多部分结构进行拼接。模具本体主要是对整体结构进行支承，因此对性能要求不高，可以选择成本相对较低的碳素钢材料；而针对模具中对工作性能要求的关键部位，则应该选用高性能的材料。

2 模具材料性能优化方法

2.1 强韧化技术

为了使模具材料的性能充分发挥，通常采用热处理技术来尽可能地增加板条马氏体的相对数量，从而提升材料的强度和韧性。要想增加板条马氏体组织的数量，需要结合实际材料的特性选择合适的淬火温度及冷却速度，不同钢种的特性差异较大，在进行热处理工艺时难以进行精确控制。

下贝氏体形成于贝氏体转变时的较低温度范围，而中、高碳钢则为350℃～Ms之间[1]。铁素体在下贝氏体中呈细小状且均匀分布，在铁素体内存在沉淀析出大量弥散的细小碳化物，具有较高的位错密度。因此，下贝氏体具有极高的强度和韧性，同时还具有较好的机械性能，有效避免了板条马氏体容易造成模具变形的缺点。为了提升模具材料的强韧度，需要以模具的使用要求及破坏特征为出发点，尤其需要注意马氏体组织材料容易变形的问题，可以通过选用有下贝氏体组织的材料作为模具的主要制造材料。

2.2 表面强化技术

表面强化处理技术是提高模具材料性能的方法之一，通过利用表面工程技术对模具表面进行强化处理（包括改性和涂覆镀层两种方式），可以有效提高模具表面的性能，且不会对模具内部的性能产生任何影响。目前，常用的模具表面强化技术主要有化学热处理方法、表面覆层及处理和表面淬火及加工强化三种方法。

热作模具在工作过程中，由于基体硬度较小，在温度急速变化过程中，模具材料存在较大的弹塑性变形，同时加上模具型腔深切结构复杂，表面强化层容易发生塌陷、过早产生热疲劳、剥落等问题。针对这一问题，在对热作模具表面进行强化处理时，应该避免对硬度的过分追求，而是需要同时提升模具的强度、韧性和耐热强度，即可使模具材料在实际应用过程中具有较好的综合性能。

2.3 复合强化技术

通过合金化、塑性变形以及热处理等多种强化技术结合起来，可以更好地满足模具材料在不同工况下对性能的需求。

（1）弥散强化。弥散强化是通过对合金第二相外加一些坚硬的细质点，并使这些细质点以细小弥散的形态均匀分布在基体中，从而实现强化的目的。在通常情况下，冷作模具可以通过合适的实效处理，来实现强化；而热作模具则可以通过加入钛、铝等元素，利用微合金化，使过冷的奥氏体发生相间沉淀并由铁素体中析出弥散碳化物，这些微粒可以避免合金发生错位运动，从而使模具性能更加稳定。弥散强化对模具的工作温度具有一定的要求，通常要求模具的工作温度小于650℃，如果温度过高，就会使弥散为例集聚长大的速度加快，材料的塑性变形抗性快速下降，强度也随之下降。

（2）固溶强化。固溶强化主要是通过形成固溶体的方式提升材料的性能，其利用溶质原子与错位的交互作用来达到强化材料的目的。当模具的工作温度超高650℃时[2]，弥散强化的强化作用会出现大幅度降低，而固溶强化的效果与温度有关，当温度越高时，固溶强化的效果越明显，因此，当弥散强化效果降低时，可以利用固溶强化机制保证模具材料的性能。

3 结束语

模具材料的具体选择需要结合材料的化学成分、模具的性能要求、处理工艺等多个方面的因素。同时，还需要考虑材料的成本及加工难度等因素，确定合适的模具材料。另外，可以通过强化技术对模具材料的性能进行优化，以弥补材料在某些特定条件下或者某方面的性能缺陷，全面提升模具产品的质量水平，进一步推动整个装备制造业的发展。

参考文献

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关键词数控车床；滚压刀具；滚压；反光灯罩

广东省机械高级技工学校的校企合作车间接到了如图1所示的反光灯罩的加工，此类产品在批量生产中通常采用冲压工艺。由于是试样，为了提高效率通^在数控车床上的滚压加工，达到了产品所需的效果。

该反光灯罩壁厚为1mm，而且表面要求无裂痕，如果通过冲压成型需要制作一套专业模具，不但提高了生产成本，同时也耽误时间；数控车削加工也容易产生变形。经过多次试验，我们设计了一把专用滚压刀具，并对工件进行特殊装夹（图2）在数控车床上进行滚压加工。从而不仅达到了产品的设计要求，也减少生产时间，降低了生产成本。

1工艺分析

1.1模芯的材料

由于板材本身的钢性和硬度不高，塑性较高，不需要对表面处理做特殊要求，因此对模具材料的强度及刚性要求相对较低，最终从经济性及使用寿命两方面进行考虑，通过分析和查表选择牌号为Cr12的冷作模具钢当作模芯材料。

1.2刀具与工件装夹

由于灯罩材料选用#1070铝合金薄板，在使用中需要起到聚光和反光作用，因此对产品内壁的粗糙度要求比较高，同时产品厚度较薄，如果是普通滚刀滚压的话很容易把产品压裂。我们经过反复试验，并寻找相应的加工方案，最终设计了一把形状如图2所示的滚刀。滚刀体材料选择高速钢（w18cr4v），这种钢材具有良好的塑性、韧性、强度和硬度，能承受震动和冲击负荷，根据经验滚刀体的直径约为产品最大外径值的1/2～3/5，这里取1/2，通过计算得出旋轮工作直径为30mm。

产品在滚压过程中，采用三爪卡盘1外加活动顶尖5进行安装，首先用采用三爪卡盘夹住粗加工过的模芯2，以模芯左端的台阶定位装夹，安装后进行精加工使其达到标准尺寸；毛坯3安装在模芯的右端面处，为了便于拆装模芯的右端设计有一个外圆直径为19mm的台阶，装夹的时候为了能使毛坯与模芯同时旋转，我们在顶尖处加多一截外圆直径为40mm，内孔直径为20mm的尼龙套类零件，最后再用活动顶尖5顶住，这样能保证装夹牢固可靠，拆装便捷。同时设计了一把专用滚压刀具安装在刀架上面，具体的装夹方式如图2所示。

为了保证产品的合格率，刀具的安装角度非常重要。分别设置为：1）引导角y，它主要对毛坯起预压的作用，防止在挤压过程中使材料表面出现隆起或堆积的现象，普通滚压中，一般取3°～9°之间，通过实际加工刀具引导角y为4°；2）成型角，它的大小直接影响着滚压时轴向力与径向力之间的分配，成型角过小会使径向分力变大，轴向分力变小，材料表面出现隆起的情况就会变小，所以一般取值为15°～45°之间，实际取值为22°；3）退出角B，退出角对于零件的影响较小，主要是滚压后退刀的时候不能碰到零件。但是也不能选择过大的退出角度，角度过大会影响到圆角半径处的强度，造成圆角处的强度降低，导致圆角断裂。实际取值约为60°。

2灯罩类产品的滚压

加工时参数的选择：转速及进给速度也对零件的加工起着至关重要的作用，根据经验铝合金件的旋压加工转速控制在500r/min～800r/min，转速快旋轮接触毛坯时容易产生较大的冲击力将毛坯打坏，太慢则会使零件表面压痕间距过大，影响粗糙度，因此选择转速为600r/min；旋压进给速度的选择根据滚压刀具圆弧处的半径和产品最小处的半径来确定，因为产品最小处的变形量最大，所以根据计算得出进给速度约为107mm/min；滚压的次数约为20次，最后两次作为根据以上要求最终完成该零件的滚压加工。

3加工出现的主要问题及分析

1）滚刀刀柄安装不正确，导致产品开裂，加工时滚刀如果不能合理的与铝板接触，导致滚刀不能与铝板同时旋转，滚刀直接将铝板挤裂。因此必须多次对滚刀安装的角度进行调整，并进行多次试车，使滚刀体与铝板同时旋转，让加工达到可行状态。2）滚刀处的圆弧半径不合理，导致产品开裂，滚刀与铝板第一时间接触时会产生较大的应力，如果应力过于集中，很容易使铝板出现开裂的状态，导致铝板报废。因此滚刀两边的圆角显得非常重要，经过反复测验，我们得出把圆角半径设为1.9mm，能使产品加工达到所需要的要求。

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近几年，使用切削刀具的用户的需求也发生了变化。以前，人们普遍认为刀具是消耗品，所以想通过减少使用量来降低刀具费用。最近人们的观点发生了转变，认为应该通过充分发挥刀具的作用来降低加工费。这也正是日立工具公司4年前提出的“加工减半运动”的观点。为了配合用户这种需求的变化，工具生产商有必要集中精力开发效率更高的刀具。

1．整体硬质合金立铣刀“Epoch深加工圆角立铣刀（Epoch Deep Radius）”

（1）切削性能

近几年，用切削加工替代以前的放电加工的趋势越来越明显，这种需求渐渐转向切削工件上窄而深的部位。使用立铣刀深切削加工这种窄而深的部位时，适用的主流刀具是小直径球头立铣刀（日立工具也在生产Epoch深切削球头立铣刀、Epoch笔式深切削球头立铣刀系列）。但是，使用小直径球头立铣刀进行高效深切削时会出现以下问题（即用切削加工替代放电加工存在的问题）：①切削阻力容易增大；②中心部位的切削速度很难提高（顶端中心刃部分易受损）；③存在理论上的切削残留部分（刀具径向切入量不能太大）。

日立工具为解决以上问题，开发了小直径长颈系列Epoch深切削圆角立铣刀。在使用小直径立铣刀进行深切削时，如果刀具切削刃前端的切削阻力太大，就会产生振动而无法在高效切削条件下加工，从而影响加工效率。从切削阻力的角度对球头立铣刀与R角立铣刀进行对比可知，后者的切削刃接触面积较小，切削阻力也相对较小。

此外，在进行等高线切削时，球头立铣刀存在理论上的切削残留部分，尤其是切削速度低的端部横刃容易破损。而圆角立铣刀加工时通常能形成一定的切削面，故具有加工稳定可靠的优点。

现在开发的Epoch深切削圆角立铣刀能够防止深切削时产生的颤振。为了进一步提高加工效率，采用了倒锥形设计。这种设计可防止切削过程中因刀具弯曲造成外周刃与被切削材料接触，从而可实现稳定加工。此外，刀具涂层采用了具有高硬度和高耐热、耐磨性能的TH（TiSiN）硬涂层，非常适合高硬度材料的直接深切削加工。

以下通过加工实例介绍Epoch深切削圆角立铣刀的特点。

（2）加工实例

①沟槽高效加工实例

为了对沟槽进行高效加工，需要在一定程度上加大XY方向的步距，但如果使用球头立铣刀加工，就会使无法提高切削速度的中心刃承受很大的负荷而不得不降低切削条件。

从使用球头立铣刀加工沟槽的结果可以看出：若加大设定的XY步距，则中心刃处的破损程度也会加大；若减小设定的XY步距，降低切削条件，虽未观察到中心刃受损，但前端中心横刃的磨损却有所增大。从使用Epoch深切削圆角立铣刀加工沟槽的结果可知，不但切削稳定，而且磨损减小，对高硬度（约50HRC）热模锻钢工件的沟槽加工效果良好。

在本加工实例中，与球头立铣刀相比，新型圆角立铣刀所需加工时间缩短约1/4，加工费用降低一半以上。

②高硬度材料的深切削

从用长颈型立铣刀加工SKD11冷作模具钢（60HRC）的结果可以看出，球头立铣刀的外周切削刃有很大破损；而Epoch深加工圆角立铣刀无破损，只有均匀磨损。可以推断，由于球头立铣刀的切削刃接触长度较大，因此切削阻力也大，切削速度高的外周切削刃容易受损。这一点与例①相同，圆角立铣刀具有明显优势。

由在相同加工条件下日立工具的圆角立铣刀与其它公司圆角立铣刀的对比可以看到，其它公司生产的圆角立铣刀由于没有采用倒锥形设计，对超过60HRC的高硬度材料加工效果不太理想。日立工具的新一代深切削圆角立铣刀因为采用了背斜式形状的独特设计，外周切削刃为点接触式切削，即使在用直切法加工高硬度材料时，切削阻力也很小，且加工状态稳定。

由Epoch深切削圆角立铣刀的加工实例可知，该刀具性能优异，尤其对高硬度材料进行深切削时具有明显优势。总之，充分发挥圆角立铣刀的作用，可对经过热处理淬火的材料直接进行沟槽加工，因加工过程缩短，可大幅降低加工费用。实验证明，采用圆角立铣刀加工效率可提高5倍以上，而加工费可降低35%。

2．用于大进给粗加工的可转位圆角立铣刀

（1）多刃型大进给圆角立铣刀

模具行业普遍采用小切深、大进给的切削方式来实现高效加工，但市场需求要求进一步提高加工效率。针对这种需要，日立工具开发了多切削刃刀具，以及在大进给条件下也能承受高切削速度的涂层。

多刃型大进给圆角刀具的设计理念是在有限的刀具外径内，根据以往的刃数设计方法，将切削刃尺寸缩小，但又不会降低刃口强度。将大进给圆角立铣刀的刀片主切削刃半径设定为R8。与半径同为R8的圆刀片相比，它具有相同的刃口强度，但又最大限度地缩小了刀片面积，从而实现了多刃化。以前外径为φ32的刀片都是2个刀刃，而多刃型大进给圆角立铣刀的刀刃数多达5个，比以往的产品提高了2.5倍。

（2）大进给刀具的特点

以前用于粗加工的可转位刀具普遍配用圆刀片，表面上看似乎可获得很大的切深量，可一次切除大量材料，但由于其切削刃与被加工材料的接触长度大于直线刃刀片的接触长度，因此切削阻力增大，很难实现大进给切削。此外，圆刀片在刀具悬伸较长的加工场合受到径向力作用，易造成刀具弯曲而发生振颤。多刃型大进给圆角立铣刀的切削刃设计在刀具回转轴的底部，因此切削阻力主要作用于轴向，即多刃型大进给圆角立铣刀即使悬伸较长也不易发生颤振，能够实现稳定加工。同时，通过将刀片小型化，使切削刃长度比以往的大进给刀具明显缩短，减小了切削阻力，从而通过多刃化有效控制了切削力。

（3）小切深、大进给加工的优点

小切深、大进给加工是大进给刀具的应用条件，其优点是材料切除率大、加工效率高。与采用大切深的高效加工相比，在切深量减小的情况下，可在机床工作台的最大进给限制范围内进行高效率的快速进给加工。

采用圆刀片通过加大切深来提高加工效率时，加工后工件上会留下明显的切削残留部分，这将增加后续精加工刀具的加工负荷。虽然粗加工效率很高，但会降低后续工序的加工效率。与此相比，采用小切深、大进给加工时，粗加工的切削残留部分减少，更接近最终精加工的形状，从而可减轻后续工序精加工刀具的负荷，使粗加工和精加工的效率同时得到提高，稳定可靠地实现高效加工。

3．超JX涂层

如上所述，在通过改进刀刃形状、增加刀刃数量以提高加工效率的同时，如能提高刀具回转速度，加快切削速度和进给速度，就能进一步提高加工效率。但是，在高于现行切削速度时，目前的刀具涂层对切削产生的高温和压力承受能力不足。因此，我们重新认识了小切深、大进给切削对切削刃的影响，确定了高速化必需的性能：即使在高温下也具有能抑制大进给切削产生的切屑与刀具之间摩擦的性能。为此，日立工具成功地开发了性极强的钛化合物系列涂层。这种能用于高效加工的新性能JX涂层能有效降低月牙洼磨损和后刀面磨损，并有效防止刃口粘结现象。

（1）低摩擦系数、高硬度、高韧性的JX涂层

JX涂层在钛、铝系化合物中添加了自材料，能利用切削热在涂层表面形成薄氧化层。该氧化层可提高性能，控制切削温度上升，同时降低切削刃与被加工工件之间的亲和性，抑制切削刃的粘结。JX涂层的硬度与硬度最高的TiSiN系涂层相当，高硬度可防止高速高效加工环境下的切削刃磨损，大幅延长刀具的使用寿命。陶瓷系硬质涂层难以有效防止铣削加工特有的断续切削造成的热裂纹，但JX涂层由于韧性大幅提高，因此具有很高的抗崩刃性。可以看出，JX涂层是同时具有性、耐摩耗性、抗崩刃性的新一代涂层。在刀刃数和使用寿命相同的前提下，它比以前涂层的切削速度提高了40%。

（2）多刀刃、大进给圆角立铣刀的高速切削实例

使用多刃型大进给圆角立铣刀和JX涂层刀片在最新型的数控加工中心机床（切削进给速度最高可达50m/min）上进行高效加工的实例：多刃型大进给圆角立铣刀的刀刃外径为φ32mm，有5个切削刃；刀片牌号为JX1045；被加工材料为40CrMnMo7（相当于JIS标准的SKT3）。在切削速度Vc＝300mm/min、主轴转速n=3000/min、切削进给速度Vf＝50m/min、每齿进给量fz＝3.3mm/齿、切深ɑp×ɑe＝0.3×25mm的切削条件下，可轻快完成切削。加工所用的高速数控加工中心在国内外尚未普遍使用，与目前普遍使用的切削进给速度10～20m/min的高速数控加工中心相比，加工效率可提高2.5～5倍。而新一代多刃型大进给圆角立铣刀可使现有高速数控机床的功能发挥到极致。

总结