加工高硬度模具用塗層硬質合金球頭立銑刀

為了最佳化GS球頭立銑刀的切削性能，必須使硬質合金基體的硬度與韌性在高水平下達到平衡兼優。 對於刀具塗層材料，為滿足高硬度材料立銑加工的需要，不僅應具有優良的耐熱性，還應具有高水平的潤滑性能，以降低切削抗力，提高抗粘結磨損性能和加工表面質量。 上述特點使GS塗層硬質合金球頭立銑刀兼具良好的耐磨性、剛性、韌性、耐熱性、潤滑性和高精度，非常適用模具型腔的粗、精立銑加工，在加工自硬鋼等硬度稍低的模具材料時也能發揮出更高效能。

日本住友電工公司開發了一種用於加工高硬度（≥60HRC）模具的GS塗層硬質合金球頭立銑刀，其特點為：採用硬度與韌性兼優的超細顆粒硬質合金作為銑刀基體；採用新塗層技術在基體表面塗覆耐熱性與潤滑性兼優的塗層材料；採用高精技術加工球頭切削刃。
眾所周知，切削刀具的硬度應為被加工工件硬度的3倍以上。但當刀具硬度提高時，其韌性自然就會下降，導致刀具容易發生崩刃，尤其是高硬度材料的立銑加工屬於斷續切削，衝擊性較大，更易發生崩刃。為了最佳化GS球頭立銑刀的切削性能，必須使硬質合金基體的硬度與韌性在高水平下達到平衡兼優。住友電工公司通過減少Co粘結相的含量來提高硬質合金基體硬度，通過使硬質合金主要成分碳化鎢的粒度微細化來提高硬質合金基體韌性。通過二者的匹配最佳化研究，開發出了硬度與韌性兼優的超細顆粒硬質合金基體。
對於刀具塗層材料，為滿足高硬度材料立銑加工的需要，不僅應具有優良的耐熱性，還應具有高水平的潤滑性能，以降低切削抗力，提高抗粘結磨損性能和加工表面質量。當塗層摩擦係數小於0.3時，即可具有優良的潤滑性能。使用廣泛的TiAlN塗層的摩擦係數約為 0.5；近年來深受關注的TiSiN塗層的摩擦係數約為0.6；TiCN塗層的摩擦係數為0.3，但其耐熱性能太低，不能用於加工高硬度模具鋼。GS球頭立銑刀使用的塗層摩擦係數很小，僅為0.2，耐熱性能與TiSiN塗層相當，其硬度為Hv5100，比TiAlN塗層（Hv3500）還高出30%以上。因此，GS球頭立銑刀能顯著降低摩擦阻力，抑制切削抗力及切削熱的升高，在延長刀具壽命的同時，抑制了切屑粘刀現象的發生，提高了加工表面質量和切削效率。
在刀具的設計與加工方面，球頭半徑R的加工公差為+3～－7μm。在高精度加工球頭R時，防止過度磨削，並一次性連續、圓滑地完成R和直線加工，獲得了優質的立銑刀球頭成型表面。
上述特點使GS塗層硬質合金球頭立銑刀兼具良好的耐磨性、剛性、韌性、耐熱性、潤滑性和高精度，非常適用模具型腔的粗、精立銑加工，在加工自硬鋼等硬度稍低的模具材料時也能發揮出更高效能。