1 Sumidia DA2200的特点

1. 原有PCD牌号的性能
   原有PCD牌号中有网状烧结组织，其最大特征是由金刚石和助烧剂Co组成的单一组织，其中金刚石所占比例最高。金刚石的抗弯强度在很大程度上取决于其粒度大小。表1为在该公司原有的3种不同粒度的PCD牌号Sumidia DA90、DA150、DA200的性能特点。其中，Sumidia DA90粒度最大，耐磨性能最好；Sumidia DA200粒度最小，强度和耐破损性最好；Sumidia DA150为中等粒度，耐磨性能与抗崩刃性能匹配平衡，性能优良。加工铝件时通常采用Sumidia DA150。
   
   
    
                                          表1
   牌号平均粒度
   
   (µm)硬度
   
   (HV)耐磨性强度DA90～5012000～10000高
   
   ↓
   
   低低
   
   ↓
   
   高DA150512000～10000DA2000.510000～8000
2. Sumidia DA2200的性能
   Sumidia DA2200的聚晶组织。由于实现了超细微金刚石颗粒均匀而牢固的结合，Sumidia DA2200的抗弯强度可与K10类硬质合金相匹敌，因此大幅度提高了刀尖强度，从而能稳定实现铝合金的粗加工，并保证了刀具有较长使用寿命。

2 RF型铣刀的性能特点

1. 刀体采用高强度铝合金
   在设计高速铣刀时，如果仍采用质量较大的钢制刀体，就无法减小刀具的旋转力矩，这就意味着不能缩短铣刀达到设定转速、自动换刀等非切削时间。虽然可通过去除刀体多余部分来减轻重量，但去除量过多容易引发高频切削振动。为解决上述问题，可采用比重仅为钢的1/2的铝合金作为刀体材料。但是，普通铝合金的抗拉强度和硬度都只有钢的1/2，为弥补强度和硬度的不足，采用了抗拉强度为573N/mm
   ^{2、硬度为150HB的特殊铝合金材料，其强度和硬度约为普通铝合金的2倍。}
2. 刀体结构设计特点
   设计刀体结构时，如果采用楔块式紧固机构将刀片固紧在刀体上，容易导致刀体产生裂纹并使精度恶化；如果采用利用刀片中心孔和螺钉将刀片直接固紧在刀体上的紧固机构，则存在切削刃跳动精度调整范围小、重磨后刀尖高度和直径与新刀不一致等缺点。为解决上述问题，采用了先将刀片用螺钉固紧在钢制刀夹上，然后将装好刀片的刀夹紧固在刀体上的结构设计，这种结构对于消除高频切削振动十分有效。
3. 高速铣刀离心力和加工安全的研究
   在高速铣削中，铣刀的转速越高，产生的离心力越大。离心力的大小与速度的平方成正比，如Ø100mm铣刀以5000m/min的切削速度旋转时，刀片质量为7.3克，作用于其上的离心力达到1014N(130kgf)，刀片夹紧机构必须能承受这样大的离心力而不会发生松动。现在ISO和DIN标准对高速铣刀的最高转数均有规定。DIN标准将破坏转数的1/2作为该铣刀的最高允许转数。本铣刀在设计时采用了DIN标准。住友电工通过铣刀破坏性实验和CAE解析两种方式验证了铣刀的安全性。通过用有限元法进行CAE解析，获得了紧固刀夹主夹紧螺钉颈部的应力分布状况。此外还进行了铣刀破坏性试验，主夹紧螺钉的螺纹部分发生了破损，结果与CAE解析相同。除了主夹紧机构外，对辅助夹紧部分的安全性也下了很大功夫，最终设计出了新型RF型铣刀结构。铝用RF高速铣刀的外观。
4. 高效铣削加工
   表2为使用RF型高速铣刀的加工实例。表中第1项分别用硬质合金刀片和Sumidia DA2200刀片铣削ADC12箱体的加工实例。在相同的铣削条件下，Sumidia DA2200刀片的精加工表面粗糙度为Ra0.2µm，刀具寿命是硬质合金刀片的30倍；表中第2项是用Sumidia DA2200刀片精铣变速箱体接合面的加工实例，在切深1.5mm的条件下一次完成精铣。在使用卧式
   加工中心加工、刀柄悬伸量较长时，也能有效防止高频切削振动。

表2 加工铝用RF型高速铣刀的加工实例工件材料使用刀具切削条件使用结果工件名称

材料种类刀具型号

刀片种类V=切削速度(m/min)

F=进给量(mm/min)

d=切深量(mm)箱体

ADC12RF4160R

Sumidia刀片

DA2200V=1200

F=2390

d=0.10精加工表面粗糙度：Ra=0.2µm

加工数：30000台(寿命是硬质合金刀片的30倍)变速箱体接合面

ADC12RF4125

Sumidia刀片

DA2200V=3000

F=7640

d=1.5精加工表面粗糙度：Ra=0.3µm

加工数：20000台阀体接合面

ADC12RF4125

Sumidia刀片

DA2200V=2512

F=9000

d=0.30其它公司刀具寿命：10000台

RF刀具寿命：20000台阀体接合面

ADC12RF4080

Sumidia刀片

DA220V=1508

F=6120

d=2.0其它公司刀具寿命：5000台换刀

RF刀具加工10000台液晶装置

A5052RF4125

Sumidia刀片

DA2200V=2750

F=5600

d=0.5比钢铣刀加工效率提高5.6倍

d=1的两次加工

3 SRF型PCD铣刀的特点

1. 采用将刀片直接紧固在刀体上的夹紧机构
   虽然采用钢制刀体，但因直径小，因此在重量方面不会有问题；考虑到采用RF型的机夹结构会降低刀体刚性，因此采用了将刀片直接紧固在刀体上的夹紧机构。
2. 刀体设计
   小型加工中心的主轴较小，所用铣刀可设计为高转速铣刀。市售小型加工中心的最高转速为10000～20000r/min，因此将铣刀允许最高转速设计为20000r/min。为了实现高效铣削，虽然刀具直径较小，设计时仍应尽可能增加刀齿数。通常使用内切圆为12.7mm的刀片，本铣刀设计时采用了9.525mm的小规格刀片，以增加刀齿数。
3. 离心力和安全性设计
   采用小规格刀片能减小刀片质量，抑制高速旋转时产生的离心力。当铣刀直径为Ø63mm、刀片质量3.2g、转速为20000r/min时，作用于刀片上的离心力为445N(45kgf)。刀片紧固螺钉选用M4，其破损力为4900N，相对于离心力而言是安全的。
4. 高效铣削加工实例
   表3为高效铣削加工实例。表中第1项是使用SRF型Sumidia DA2200牌号PCD小直径铣刀加工凸轮箱(ADC12)的实例，加工12000件后刀尖未崩刃，没有出现任何问题。表中第2项是用焊接式PCD立铣刀加工电脑箱的实例，重磨后刀尖精度控制困难，寿命分散度大，无法继续使用；而使用SRF型可转位PCD铣刀加工时，在确保重磨精度的同时，加工效率也提高了2.5倍。在高效铣削中，SRF型PCD铣刀的切削刃比普通PCD铣刀的切削刃增加了5mm的切深量，从而提高了小型零件的大批量生产能力，用一把铣刀即可完成粗铣和精铣加工。
   
   表3 SRF型小直径铣刀的加工实例工件材料使用刀具切削条件使用结果工件名称
   
   材料种类刀具型号
   
   刀片种类S=转速(r/min)
   
   F=进给量(mm/min)
   
   d=切深量(mm)凸轮箱
   
   ADC12SRF50R
   
   SNEW09T3ADTR
   
   DA2200S=6000
   
   F=2400
   
   d=0.5加12000件无问题电脑箱
   
   ADC12SRF50R
   
   SNEW09T3ADTR
   
   DA2200S=15000
   
   F=7500
   
   d=0.2改善立铣作业，效率提高2.5倍差动齿轮箱
   
   ADC12SRF63R
   
   SNEW09T3ADTR
   
   DA2200S=8000
   
   F=4000
   
   d=0.5小型机床用铣刀在刀库内有刀具干涉，选用Ø63mm铣刀可解决问题中间冷却器
   
   ADC12SRF50R
   
   SNEW09T3ADTR
   
   DA220S=6000
   
   F=2400
   
   d=0.5～1.0精铣表面粗糙度0.8s泵零件
   
   A5052SRF63R
   
   SNEW09T3ADTR
   
   DA2200S=12000
   
   F=7000
   
   d=0.5与硬质合金立铣刀相比，表面粗糙度改善，加工效率和刀具寿命提高，实现了高效高精度铣削加工