通用高效经济型面铣刀

图1：特殊七角形刀片和两种基本型号面铣刀

简单更换不同的可转位刀片就能加工多种不同材料、不同表面状态（连续、断续等）和实现不同加工要求（粗、精等）的面铣刀被称通用型面铣刀。通用型面铣刀的可转位刀片根据不同被加工材料的性能、加工特点选用相应的材料和涂层，设计相应的形状结构，刀片的安装条件也是如此。可转位刀片的优点是，一旦刀角磨损了，只要松开压紧螺钉更换使用另一个新刀片即可，不必拆换整个刀具，省时省力。一般面铣刀所装刀片多为正方形、长方形，为使刀刃锋利减少切削力，刀片需制出正前角和一定的后角，这样刀片上下面不对称，只能用一个面的四个角。如果四个角都磨损了，整片刀片只能丢掉。

图2：MP系列涂层的性能

图3：MP系列涂层的组成和分类

三菱公司开发的AHX系列面铣刀可安装单面有七个刀角且双面均可使用的特形刀片，经济性较常用的四角刀片提高了3倍多，新的刀片在结构和安装上也作了考虑，使每个刀角都能发挥较高的切削性。此系列包括：能实现通用加工的余偏角=40°的AHX440S型（最大切深3-3.9mm），AHX640S型（最大切深6mm）；能大进给加工的余偏角=75°的AHX475S型 (最大切深1.6mm)（注：余偏角=90°-主偏角）（见图1）；专用于加工铸铁的AHX440W型；针对中国市场的在AHX后加“C”的多种经济适用尺寸规格。正/长方形刀片刀尖角为90°，七角形刀片的刀尖角比90°大，加工量多，切削力大，但刀角强度也大，耐冲击。AHX640型的刀片设计得很厚，切强韧材料时为8mm，切其他几类材料和修光刃刀片可为5-6mm，而过去的通用面铣刀刀片厚度常在4mm以下。AHX475型主偏角小能适应大进给的高效加工，如在切削碳钢和合金钢时，直径同为Ф160、刃齿数同为10的三种面铣刀，440S和640S的每转进给量为2.0-4.0，775S可高达6.0-10.0。而在最大切削深度方面，440S为3mm，475S为1.6mm，640S可达到6mm。

图4：MC5020涂层的组成

图5：刀片材料与涂层选择

图1可知440S/640S通用型刀片安装后的余偏角是40°，主偏角是50°。475型刀片安装后余偏角是75°，主偏角是15°。平面铣削时，垂直作用在刀片主刀刃上的力可分解为径向分力和轴向分力，由于主刀刃主余偏角不同，二分力是不相同的，440型的径向分力大，刀杆易弯曲振动，大进给难以承受，而775型径向分力小，轴向分力大，主偏角小还能更多地切除残留的粗糙度，故在大进给条件下，也能获得较高的光洁度。

图6：几种基本断屑槽的示意图

七角刀片在保持一定刃口强度基础上做出相应的前角以使切削力减少，易于切除切屑，在刀体上开出的冷却液出口能使加工时的切削力和热减少，以改善切削条件，尽可能提高切削用量和效率，实现持续稳定加工。除了设计以刀片座的侧面底面定位外，AHX系列面铣刀还设计具有圆锥面和凸销的A.F.I结构以防止在高速切削时刀片飞出。

AHX系列面铣刀刀片的新涂层有MP6100、MP7100、MP9100三种，分别适合碳钢合金钢、不锈钢和钛合金耐热合金的加工。这三种涂层比原单层氮化物涂层在耐热性和硬度耐磨性方面都有很大的提高（见图2），如表示耐热性的氧化开始温度由850°提高到1100°上下，主要表示耐磨性的硬度由HV2000提高到HV3000左右。摩擦系数也大幅降低，新的MP6100对钢减少为0.4，MP7100对不锈钢减少为0.5，MP9100对钛合金减少为0.3。

图7：加工实例

新的MP系列属PVD物理气相沉积涂层，适合刀齿承受冲击的铣削，由Al-Ti-Cr-N等氮化物组成（见图3），特别耐冲击，可抑制疲劳裂纹扩展，多种复合涂层中共同具有的AlTiN层使整个涂层的硬度、耐磨性、耐龟裂性稳定提高。MP6100切削P类碳钢、合金钢时复合涂层的另一层是AlCrN，可提高耐热、耐膨胀收缩性能，MP7100切M类不锈钢时，TiN涂层可增强切削加工硬化部位时的耐磨能力。MP9100切耐热合金，钛合金等难加工材料时，CrN涂层可增强其耐损伤能力。

切削铸铁时需采用CVD化学气相沉积的MC5020涂层刀片（见图4），此涂层上层采用特别耐磨的微粒Al2O3层，中层是微细纤维状的TiCN层，具有高的耐磨性，基体采用韧性和耐热龟裂性良好的专用硬质合金。涂层外表面进行了特殊的黑色超平滑处理，可抑制因切屑粘结而发生异常损伤，一般加工球墨铸铁时易造成的崩刃亦可得到缓解。

按图5可以方便地选择加工钢类（P）、不锈钢类（M）、铸铁类（K）、耐热合金（S）、高硬钢（H）的涂层材质 ，表中纵列数字10-40表示适应被加工材料性能范围，数字越小表示刀片硬度越高，越大表示硬度低但韧性增大。除以上两大类涂层外， VP15TF和VP20RT为两种涂敷AlTiN的超微粒硬质合金刀片。

图8：AHX640S和以往产品加工条件比较

除了材质和涂层外，还应根据不同零件的加工条件和要求选择相应的断屑槽，即在不同加工条件和要求下均能相对保持刃口的锋利性和一定的强度、易于断屑排屑、持久稳定加工的角度和形状结构。考虑到在精加工轻切削（L）、半精加工重切削（M）和粗加工重切削（R）时不同加工要求，三菱公司设计出L、M、R三种断屑槽。L形为精加工用常带有修光刃，M形有通用型也有带修光刃的，R形为通用的，它们的大致结构如图6。优先考虑切削锋利性的L、M型刃口前端具有不同的正前角，优先保证刀尖强度的R、H型则为负前角。各型后续的角度形状亦不同，大切深加工用的AHX640S多用于中重切削，可用通用M断屑槽，也另有专为它设计的断屑槽型MP，MM，MK。AHX640W用于铸铁高效加工，也有通用的MK，重切削用的HK和带修光刃的WK型断屑槽，可分别选用。

图7是它们的加工实例，可结合用户实际加工对照参考。图8是刀片增厚AHX640S和以往产品在同样切削速度条件下的具体情况对比。

作者：章宗城，尚亚国际贸易公司

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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