新型铸铁加工面铣刀

 三菱公司最近推出的一种新型高效且经济的铸铁加工用面铣刀AHX640W，其特点为 ：刀片形状为七角型，二面可共用十四个刀角，经济性大大超过一般正方形，三角形刀片； 刀片采用二重前角，既保证一定强度，又使切削力下降，切削动力消耗减少，经济性进一步提高；刀片结构厚实，刚性高，型面结构合理，可承受大进给切削载荷，提高切削效率 ；合理的刀盘结构，可安装超多刀片数量，刀片数越多，每齿分担负荷少，可实现超大进给高效加工 ；为识别各刀角使用情况，在各刃角处的金色涂层表面上，标明了刀角号，使用方便。 

面铣刀刀片安装方法，一般有楔块固定型和螺钉固定型二种。通常楔块固定型，安装需5-6个零件，结构庞大，占空间体积多，故一定直径的刀盘可装刀片数少。螺钉固定型，可装刀片较多，但为保证足够夹紧力应采取附加措施。AHX640W则是采用了创造型的新楔块固定式结构（图2）它只需2个零件；楔块与螺钉。其楔块结构独特，其上还做出一凸起，扣压在刀片中孔中，在高速切削时，可防止刀片飞出，此类新型结构由于紧凑，可安装刀片数多。 

新型号AHX640面铣刀可装刀片数多，同时参与切削齿数也增多，总的切削力会增加，应要求机床和工件的刚性要高。SE445和ASX445，OCTACUT是三菱先后开发的高品质面铣刀，它们与AHX640W的区别是既能加工钢又能加工铸铁及其它材料，通用性广是为最大特点。它们使用的刀片是20°正角刀片，切削锋利，切削力低。当加工不同工件材料时，可选用不同的刀片材料。OCTACUT型，直径在φ180以下，直径较小的，除平面铣削外尚可用作多功能加工，可加工台阶面，型腔，倒角，斜面，孔等。       

图1 AHX 640W面铣刀及刀片

AHX640W面铣刀主要适用于铸铁的高效面铣加工为适应不同铸铁材料与表面状态工件的加工，特准备几类带不同结构几何形状的断屑槽刀片，供选择安装使用。如工件表面硬度，余量不均，或有断续表面时，加工状况不稳定，此时为保护刀片，延长其使用寿命，可选用前角为0°的HK断屑槽刀片。

而一般表面状态较均匀的粗半精加工可用具有20°前角的MK型断屑槽刀片，为提高加工表面光洁度，尚可据刀盘刀齿数与切削条件，装上一到数片带修光刃的WK型刀片.以上三种刀片所用材料均是为此特殊开发的MC5020。 
        

图2 新开发的夹紧机构

铸铁常用有普通灰口铸铁与球墨铸铁二类，前者强度低，较易加工，但由于切屑短而碎称崩碎型切屑，产生这类切屑时，切削力变化大，易振动，要求刀片材料抗震性能高，而后者强度大，切屑阻力大，切屑会伸长，因此与刀片前刀面有相对滑动，使前刀面温度提高，造成前刀面磨损，其磨损部位比切钢时更靠近刀刃，故刀刃易损。另一方面它的切屑比切钢的短，切削力也波动，造成切削振动，也可能使刀片产生崩刃破损。球墨铸铁的基体为硬珠光体时，刀片易磨损，基体为软的铁素体时，刀片的前刀面与后刀面又易熔附切屑，熔附的切屑被后续加工冲击会被强制脱落造成崩刃，生成裂纹使切削不稳定。目前AHX640W所选用刀片材料MC5020，相对以前使用的刀片材料，有很大改进。耐磨性好，在加工球墨铸铁时可抑制，易发生崩刃（破损）与热龟裂可实现长期稳定地加工。MC5020这种材料与涂层不仅可切削抗拉强度小于等于450MPa的普通铸铁，尚可切削抗拉强度达500-800MPa的高强度铸铁。

AHX640W所使用的刀片厚度为6.55mm，为负角刀片，其厚度大于SE445所用的刀片厚度4.76，ASX445所用刀片厚度3.97，OCTACUT所用8角刀片的3.97-5.0和圆形刀片的4.17-5.2（以上所比各型刀片均为正角刀片，锋利性好）。可知AHX640W所用刀片能承受的切削负荷最高。以上各型面铣刀若均用MC5020材料所适用加工铸铁的切削速度ASX445为150-250M/min，SE445为100-250M/min, AHX640W所用刀片由于其几何结构特点，在普通铸铁加工时，切削速度可达250-350M/min ，高强度球墨铸铁可达150-300M/min ，各类面铣刀所使用每齿进给量0.2-0.4是差不多的，但由于AHX640W可装刀片数最多，加工时工作台每分钟进给量F=N×Z×f（N=铣刀每分钟转数，Z=刀齿数，f=每齿进给量）最高，若以φ180面铣刀为例。AHX640W可装22个刀片，旧型只能装10个刀片，同样的每齿进给量，加工时间可缩短2/3。故可以显见针对铸铁加工可实现非常高的效率。在装修光刃刀片进行光整加工时，切深在0.5以下到3，切削速度200到400 M/min。每转进给量为1-6。加工表面质量与刀片寿命远超过一般产品。

M5020材质的刀片尽管性能是超过以往的硬质合金涂层刀片，但要进一步提高切削速度，加工效率，并要求高的刀片寿命，必须更换用上比涂层硬质合金更好的材料。在切削铸铁方面，这就是采用导热系数、硬度远高于硬质合金的CBN（立方氮化硼）。CBN是用六方晶格氮化硼粉在高温高压下（约1600℃， 5-6Gpa，用二面或六面加压形成单晶粉，单晶粉可用作磨料）。单晶粉再加触媒剂，结合剂（约在1300℃，5-6Gpa，再压）可得到聚晶CBN的整体刀片或硬质合金基底上，带CBN薄层的复合刀片。（较厚的CBN薄层可用特殊馄焊技术焊在刀片的一个或几个刀角上）。结合剂一般有金属型的Co，Ni等 ；陶瓷型的三氧化二铝等；金属陶瓷型的TiN，TiC，TiCN，AlN等。金属型的韧性、导电性较好，但高温下，结合剂软化，耐磨及使用性能下降。陶瓷结合剂耐高温磨损，粘结力强，但耐冲击能力较差。一般金属陶瓷结合剂具有较好的综合性能。三菱公司也常将金属陶瓷与陶瓷二类结合剂合用。 

图3 MC5020 的组织与涂层及与以往涂层比较