近年來，加工中心機(jī)床的高速化極大地促進(jìn)了模具加工的高速化。早期，高速鋼立銑刀是模具加工的主流刀具；當(dāng)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)超過1萬轉(zhuǎn)后，涂層硬質(zhì)合金立銑刀成為主流加工刀具；如今，主軸最高轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)4～6萬轉(zhuǎn)的加工中心機(jī)床開始普及應(yīng)用，CBN立銑刀將成為模具加工的主流刀具。下面介紹住友電工超硬材料公司生產(chǎn)的高速、高精度加工模具用BNBP型CBN立銑刀(見圖1)。
　　1 BNBP型CBN立銑刀的特點(diǎn)
　　BNBP型CBN立銑刀的切削機(jī)理與以前的硬質(zhì)合金立銑刀不同(見圖2)。硬質(zhì)合金立銑刀銑削模具時(shí)一般采用鋒利的切削刃，而BNBP型CBN立銑刀的切削機(jī)理則是采用鈍化切削刃，像精密磨削那樣進(jìn)行銑削加工，因此在低速條件下加工時(shí)切削抗力較大，難以充分發(fā)揮刀具性能，但在高速條件下加工高硬度鋼時(shí)，不僅可顯示出刀具使用壽命長的優(yōu)勢(shì)，還能獲得高精度的優(yōu)質(zhì)加工表面。具有大負(fù)前角的切削刃是BNBP型CBN立銑刀具有高抗崩刃性并可獲得優(yōu)良加工表面的重要因素。
　　BNBP型CBN立銑刀具有以下優(yōu)勢(shì)：①具有接近硬質(zhì)合金刀具的高抗崩刃性能，能實(shí)現(xiàn)高效加工；②能獲得高精度的優(yōu)質(zhì)加工表面，可大幅度縮短精磨時(shí)間；③能勝任高硬度鋼模具的高速加工，可大幅度縮短加工時(shí)間；④使用壽命超過涂層硬質(zhì)合金刀具3倍以上，用1把BNBP型CBN立銑刀就能完成模具的精加工；⑤R圓弧精度達(dá)±5µm，能實(shí)現(xiàn)高精度加工。
　　2 BNBP型CBN立銑刀性能對(duì)比
　　圖3為分別使用BNBP型CBN立銑刀和其它公司的CBN立銑刀，在同一加工條件下進(jìn)行銑削后切削刃和已加工面對(duì)比。可以發(fā)現(xiàn)，其它公司CBN立銑刀的中心切削刃附近已發(fā)生崩刃，加工表面有撕裂痕跡；而BNBP型CBN立銑刀的中心刃附近無崩刃現(xiàn)象、磨損也很小，加工表面相當(dāng)漂亮。比較立銑刀中心切削刃的形狀可知，BNBP型CBN立銑刀的中心刃厚度較薄。由于采用了大負(fù)前角，即使在中心刃附近也具有足夠強(qiáng)度，因此可減小中心刃厚度，從而能獲得漂亮的加工表面，防止中心刃崩刃。BNBP型CBN立銑刀采用了大負(fù)前角切削刃形狀和抗崩刃性能最佳的BN350型CBN材料，因此能實(shí)現(xiàn)接近硬質(zhì)合金高效加工條件的模具銑削加工。

　圖1 BNBP型CBN立銑刀

圖2 兩種刀具的切削機(jī)理模式

　　工件材料：SKD11(HRC60)；立銑刀：R1.0，N=20000r/min，F(xiàn)=2000mm/min，Ad=0.05mm，Rd=0.05mm；風(fēng)冷；切削長度：100m
　　圖3 切削刃磨損和加工表面比較
　　
　　圖4為在主軸轉(zhuǎn)數(shù)1萬轉(zhuǎn)和2萬轉(zhuǎn)條件下銑削加工SKD11(HRC60)模具鋼時(shí)切削刃的照片。以1萬轉(zhuǎn)銑削加工時(shí)，CBN立銑刀的中心刃部分發(fā)生了崩刃，刀具壽命低于硬質(zhì)合金立銑刀；但以2萬轉(zhuǎn)銑削加工時(shí)，硬質(zhì)合金立銑刀的磨損較大，而CBN立銑刀幾乎無磨損。模具加工用立銑刀的R精度達(dá)到±5µm是很普遍的，但涂層硬質(zhì)合金立銑刀由于磨損使刀夾位置后退，大大降低了R精度；而CBN立銑刀幾乎無磨損，因此能實(shí)現(xiàn)R±5µm精度的銑削加工。

　　工件材料：SKD11(HRC60)；立銑刀：R1.0，f＝0.05mm/齒，Ad=0.05mm，Pf=0.05mm；風(fēng)冷；切削長度：100m
　　圖4 不同轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)切削刃損傷形態(tài)的變化

　　工件材料：SKD11(HRC60)；立銑刀：R1.0，N=40000r/min，F(xiàn)=4000mm/min，Ad=0.05mm，Pf=0.05mm；油霧冷卻
　　圖5 高速加工時(shí)后刀面磨損量的比較

圖6 用BNBP型CBN立銑刀加工模具實(shí)例

 　　圖5為在4萬轉(zhuǎn)條件下高速銑削SKD11模具鋼時(shí)刀具后刀面磨損的變化。與涂層硬質(zhì)合金立銑刀的后刀面磨損量相比，BNBP型CBN立銑刀的后刀面磨損量極小，幾乎可忽略不計(jì)。如果將刀具壽命設(shè)定為后刀面磨損寬度VB=0.014mm，則CBN立銑刀的壽命是涂層硬質(zhì)合金立銑刀的10倍左右。加工HRC60硬度等級(jí)的淬硬鋼時(shí)，在1萬轉(zhuǎn)條件下加工時(shí)，CBN立銑刀的壽命與硬質(zhì)合金立銑刀相當(dāng)；但在2萬轉(zhuǎn)條件下加工時(shí)，CBN立銑刀的壽命是硬質(zhì)合金立銑刀的3～5倍；在4萬轉(zhuǎn)條件下則是硬質(zhì)合金立銑刀的10倍。由此可見，主軸轉(zhuǎn)數(shù)越高，CBN立銑刀與硬質(zhì)合金立銑刀的壽命之差就越大。CBN立銑刀的價(jià)格約為硬質(zhì)合金立銑刀的3倍，如果在2萬轉(zhuǎn)以上進(jìn)行銑削加工，至少可以實(shí)現(xiàn)成本與硬質(zhì)合金立銑刀相當(dāng)。由于刀具壽命延長3倍以上，用1把立銑刀就能加工1件模具，可以大幅度縮短磨削工序。如果用BNBP型CBN立銑刀加工硬度不太高的模具材料，則刀具壽命可達(dá)到硬質(zhì)合金立銑刀的30倍以上。

　　工件材料：SKD11(HRC60)；立銑刀：R0.3，N＝36000r/min，F(xiàn)=500mm/min，Ad=0.03mm，Pf=0.02mm；油霧冷卻；MEGAⅢ加工中心
　　圖7 切削刃磨損和加工表面比較