高速切削并不是一件新事物，它已經(jīng)在很多行業(yè)例如模具制造業(yè)存在幾十年了，作為一種工藝，它過去被看做是小刀具在高主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床上的應(yīng)用。但是，在今天，高速切削有了更廣泛的應(yīng)用。
　　
　　高速切削（HSM）
　　
　　得益于機(jī)床制造商、軟件開發(fā)商、切削刀具制造商的開發(fā)和研究機(jī)構(gòu)的潛心研究，現(xiàn)在高速切削（HSM）已經(jīng)有了更加廣闊的應(yīng)用空間。最重要的是，高速切削的實(shí)際工藝已經(jīng)不僅僅停留在理論，而是真正應(yīng)用于車間各個(gè)環(huán)節(jié)。創(chuàng)新的銑削刀具發(fā)展使得高速切削成為模具制造業(yè)中更加實(shí)用和高盈利的方法。包括高速切削在內(nèi)的任何切削工藝準(zhǔn)則是其效果需與機(jī)床、軟件和切削刀具的加工能力一樣好。在多年的實(shí)際應(yīng)用中，高速切削中刀具的開發(fā)朝著更高性能的方向發(fā)展。銑削是高速切削工序中的重點(diǎn)部分，它的創(chuàng)新影響了銑刀在許多模具加工應(yīng)用中的表現(xiàn)。在高速切削中，速度是關(guān)鍵詞，它代表著主軸轉(zhuǎn)速、切削速度或進(jìn)給速度。高速切削可以通過高切削速度或高進(jìn)給率優(yōu)化銑削工序而實(shí)現(xiàn)。
　　
　　過去，高速切削主要關(guān)注高主軸轉(zhuǎn)速，其范圍可達(dá)8,000-100,000rpm。許多應(yīng)用是由機(jī)床和航空工業(yè)試驗(yàn)性驅(qū)動(dòng)的，早期的高速切削主要應(yīng)用這些方面。但是，在車間實(shí)踐中，高速切削時(shí)的主軸速度總是保持很低的范圍。
　　
　　在上世紀(jì)90年代，高速切削的發(fā)展注重總體概念，包括創(chuàng)建主軸轉(zhuǎn)速為200,000rpm的機(jī)床。高主軸轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度受到高度重視。研究機(jī)構(gòu)證明，當(dāng)?shù)毒呋驒C(jī)床零件與應(yīng)用場合不匹配時(shí)，高速會(huì)帶來嚴(yán)重的后果和極高的風(fēng)險(xiǎn)。需要考慮的主要因素是：切削力、表面紋理、金屬去除率、刀具壽命以及安全性。這些研究表明了優(yōu)化高速切削因素對成功實(shí)現(xiàn)高速切削的重要性。
　　
　　鋁模銑削的新發(fā)展
　　
　　在談及高速切削和可轉(zhuǎn)位刀具時(shí)，安全的刀片固定是重中之重。不斷提高的銑床高主軸速度和工作臺進(jìn)給（特別是在進(jìn)行鋁切削時(shí)）會(huì)帶來高離心力以及由此產(chǎn)生的在刀片固定元件上的大負(fù)荷。在開發(fā)令人滿意的解決方案和更快地找出用于高速切削的可轉(zhuǎn)位刀具的工作模型時(shí)，分析負(fù)荷分布的有限元法特別有價(jià)值，并且，利用它可以設(shè)計(jì)出最佳的冷卻液通道和出口結(jié)構(gòu)，從而以最佳的方法幫助排屑。這就產(chǎn)生了新一代的用于鋁合金切削的高速切削刀具。
　　
　　CoroMill790可轉(zhuǎn)位立銑刀是應(yīng)用于高轉(zhuǎn)速加工鋁合金的刀具實(shí)例。這種立銑刀主要應(yīng)用于模具制造中如凹腔切削、刃邊切削、槽銑、仿形加工等高速加工工序。刀片的固定是由特別開發(fā)的刀片—刀體接口實(shí)現(xiàn)的，刀片槽底面和刀片背面的鋸齒狀接觸面設(shè)計(jì)不僅最大限度地提高了高速銑削加工中的安全性，同時(shí)也保證了加工精確性。刀片受力均勻，使加工更流暢、更安全，延長了刀具使用壽命，上述設(shè)計(jì)大大增強(qiáng)了切削品質(zhì)并提高了加工能力。
　　
　　CoroMill 790立銑刀鋸齒狀接觸面設(shè)計(jì)亦可廣泛應(yīng)用于鋁加工中使用的面銑刀，尤其是鑄鋁零件，如模具、發(fā)動(dòng)機(jī)組、變速箱殼等。從半精加工到超精加工，切削速度提高到8000m/min時(shí)，CoroMill 790立銑刀的正前角刀片可使用硬質(zhì)合金、聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)材質(zhì)。這種設(shè)計(jì)使銑刀廣泛適用于鋁合金切削甚至鑄鐵切削。高技術(shù)的 CoroMill 790立銑刀結(jié)構(gòu)卻并不復(fù)雜，其刀片軸向調(diào)整簡單方便，還具有切削力平衡、應(yīng)用領(lǐng)域?qū)拸V、加工余量控制精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。
　　
　　可換頭式整體硬質(zhì)合金刀具
　　
　　整體硬質(zhì)合金切削刀具，特別是小直徑刀具，廣泛應(yīng)用于各種材料的模具切削。在可轉(zhuǎn)位刀片和整體硬質(zhì)合金刀具兩者之間，現(xiàn)在有一個(gè)替代的第三種解決方案出現(xiàn)，這種解決方案在某種程度上可以涵蓋前兩者的特點(diǎn)，它既提供了切削刃的可轉(zhuǎn)位性，又提供了使用中小直徑整體硬質(zhì)合金立銑刀的好處。到現(xiàn)在為止，已經(jīng)對該領(lǐng)域的前景做出了評價(jià)，指出了它潛在的優(yōu)缺點(diǎn)。但是，一款新刀具概念可以更充分開發(fā)這個(gè)領(lǐng)域。
　　
　　盡管可轉(zhuǎn)位刀片技術(shù)可以提供許多好處，但是，特別是在刀具直徑不大的情況下，具有較長的徑向切削刃以及軸向進(jìn)給能力的現(xiàn)代整體硬質(zhì)合金切削方式提供了很重要的優(yōu)勢，包括高精度、高表面質(zhì)量、吃刀性能和輕切削作用等。使用可轉(zhuǎn)位刀片刀具僅需快捷地更換刀具的切削部分，優(yōu)化開發(fā)這部分的性能，可以增加使用優(yōu)勢。
　　
　　可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀的直徑最小到12mm，小于這個(gè)直徑時(shí)，刀片的安裝和夾緊都變得不實(shí)際。另一方面，整體硬質(zhì)合金立銑刀的直徑可以小到1mm以下。10-25 mm的直徑是兩種類型立銑刀都有的范圍，可廣泛應(yīng)用于很多加工工序。可換頭式立銑刀將可轉(zhuǎn)位刀片和整體硬質(zhì)合金完美結(jié)合，可轉(zhuǎn)位刀片可用于高生產(chǎn)效率的粗加工到半精加工、整體硬質(zhì)合金則用于半精加工到超精加工。作為第三種選擇，頭部可拆卸的立銑刀在二者的交叉應(yīng)用領(lǐng)域具有可優(yōu)化的潛力。
　　
　　CoroMill 316可換頭式刀具的關(guān)鍵部分是切削頭和刀體的接口。接口的最重要部分之一是具有專門開發(fā)的、已獲專利的自對中螺紋，用于拉起并按住頂部到刀柄內(nèi)（用于拉緊刀頭與刀體），沒有絲毫間隙。軸向支撐面和徑向支撐面一樣大，切削頭的內(nèi)端沿著錐面被支撐在刀柄的內(nèi)部，這樣就可以提供最高的彎曲強(qiáng)度。只需稍稍轉(zhuǎn)動(dòng)一下扳手，就可以輕松固定和擰緊切削刀具的切削頭。切削頭和刀柄之間的獨(dú)特接口為全槽粗加工工序提供了高剛性、為精密精加工工序提供了高精度。 CoroMill 316刀具具有軸向刀具長度的可重復(fù)性和限制在0.02毫米內(nèi)的徑向跳動(dòng)量。
　　
　　CoroMill 316刀具具有平衡式設(shè)計(jì)，因此能使用相對高的主軸轉(zhuǎn)速。高轉(zhuǎn)速和多齒切削頭的組合提供了非常高的進(jìn)給率和高切削速度?？蓳Q頭式概念也使刀具槽形可輕松適應(yīng)工件材料，而無需過多地考慮刀具穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的整體硬質(zhì)合金刀具的刀具穩(wěn)定性會(huì)受到芯部直徑的影響。
　　
　　用于更高速度的刀片牌號
　　
　　當(dāng)討論用于可轉(zhuǎn)位銑刀的刀片牌號時(shí)，高速切削要求使用性能更高的刀片牌號，特別是在生產(chǎn)效率比切削通用性更需優(yōu)先考慮時(shí)尤為如此。當(dāng)金屬去除率和加工周期在模具銑削中需要予以優(yōu)先考慮及切削工況良好時(shí)，通用牌號的性能可能不夠好。當(dāng)采用高切削速度、長時(shí)間接觸和材料更硬時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)月牙洼磨損、熱裂紋和塑性變形等愈發(fā)劇烈的現(xiàn)象，這就會(huì)降低刀具的使用壽命及可預(yù)測性。
　　
　　為了在提高切削參數(shù)時(shí)獲得更高的加工安全性，對耐磨性的要求顯然高于對韌性的要求。因此，為了使刀片更硬，應(yīng)考慮在鋼模具應(yīng)用中使用ISO P20刀片牌號。這是為了盡量避免切削刃過早破損，從而獲得更高的切削參數(shù)。為了更進(jìn)一步改善切削性能，一般應(yīng)考慮在鋼模具銑削中不使用任何冷卻液。
　　
　　由于如今普遍采用高切削率，即便冷卻液的量很大也很難對切削刃有明顯的影響，因此應(yīng)采用干銑削。濕切削時(shí)大部分冷卻液被蒸發(fā)了，剩下的冷卻液僅能在刀片進(jìn)入和退出時(shí)對刀片起到斷續(xù)的冷卻作用。此時(shí)，熱量的變動(dòng)被放大了，這會(huì)對刀片產(chǎn)生比實(shí)際高溫更糟糕的影響?，F(xiàn)代涂層牌號專用于鋼的高速銑削，具有在高切削速度和高進(jìn)給條件下無需冷卻液就能提供高安全性的能力，但是，大部分牌號在干加工和濕加工條件下都能良好地工作。
　　
　　高速度和高進(jìn)給意味更多的熱量。但是，采用GC4220等鋼銑削牌號就不會(huì)成為負(fù)面因素。它是一種ISO P20、CVD涂層牌號，專用于通過高切削參數(shù)獲得最高性能。一些工序?qū)ιa(chǎn)效率的要求高于通用性的要求，因此要求更高的耐磨性，也許這也是對付更硬鋼的方法之一。因此，與熱有關(guān)的磨損機(jī)理變?yōu)楦鼮閮?yōu)先考慮的問題，并需要能承受這種切削刃破損的牌號。GC4220成為通過更高的切削速度縮短切削時(shí)間的首選，它的應(yīng)用范圍寬廣，甚至成為許多鋼模具材料的優(yōu)化器，并成為高熱問題的鑄鐵銑削的良好選擇。
　　
　　小切深下的更快進(jìn)給和更高速度
　　
　　如今，在許多模具車間中，數(shù)控銑削的趨勢是在執(zhí)行完粗加工后，就采用更高的進(jìn)給率和更小的切深進(jìn)行加工。這對機(jī)床有益，它改善了加工結(jié)果。功率限制也是越來越多要考慮的因素，特別在錐度為ISO40和30的加工中心上。當(dāng)今機(jī)床的更高速度和進(jìn)給也意味著能夠更高效地使用小直徑銑刀并通過重復(fù)走刀來切削方肩和端面。這些因素有助于為新一代方肩銑刀設(shè)置發(fā)展的方向。因此，在新的CoroMill銑刀系列中，CoroMill490銑刀的最大深度應(yīng)在較低值：5.5mm，推薦值為4mm。這也為配備方刀片的新方肩銑刀提供了機(jī)會(huì)，同時(shí)還是通過精確和安全的刀片定位獲得刀片高穩(wěn)定性以及良好刀具經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)。
　　
　　CoroMill 490刀片已優(yōu)化了刀片支撐點(diǎn)，并將其沿著刀座邊緣盡可能遠(yuǎn)離放置，從而就能把切削力的影響降到最低，這種切削力很容易使刀座上的刀片出現(xiàn)移動(dòng)。與長的切削刃徑向吃刀相比，小的切削深度趨向用刀片螺釘放大杠桿效應(yīng)。但是，CoroMill 490的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償了這點(diǎn)，它保證了高穩(wěn)定性。高穩(wěn)定性是保證銑削中較大的每齒進(jìn)給量、一致的高精度和表面質(zhì)量以及長刀具壽命的先決條件。
　　
　　在一些應(yīng)用場合，加工大直徑的能力對零件設(shè)計(jì)需求是至關(guān)重要的，要求必須有標(biāo)準(zhǔn)范圍很寬的銑刀、定制或?qū)Ｓ玫牡镀霃?。CoroMill 490刀片的刀尖半徑介于0.4-1.6mm之間，適應(yīng)方肩銑中的精加工到粗加工應(yīng)用需求。
　　
　　對于高速切削中CoroMill 490的能力而言，刀片所用的獨(dú)特的、全新的平行鍛的成功研發(fā)是關(guān)鍵的創(chuàng)新因素之一。這種刀具已獲證明，即能獲得最佳的去除率/單位功率。
　　
　　結(jié)論
　　
　　隨著各種切削刀具的不斷發(fā)展，銑削在高速切削的性能方面已經(jīng)提升到了一個(gè)新的水平，使用全新的可轉(zhuǎn)位刀片立銑刀提高了高速度和高進(jìn)給鋁模具的切削能力。新的可轉(zhuǎn)位刀具部分基于全新的刀片—刀體接口，這種接口能在高主軸轉(zhuǎn)速下牢牢地固定刀片。新的刀體與可互換刀具切削頭之間的接口創(chuàng)新在兩個(gè)方面都做到了最佳，從而將整體硬質(zhì)合金刀具的切削性能提升到一個(gè)新的高度。全新的涂層硬質(zhì)合金刀片牌號的發(fā)展直接影響了高切削速度下刀片的耐用性。采用可轉(zhuǎn)位刀片的方肩立銑的新發(fā)展為模具制造的銑削開辟了新的天地。