1、2018/9/12,株硬刀具在难加工材料 的刀具应用 株洲钻石切削刀具股份有限公司,2018/9/12,一、难加工材料简介 二、难加工材料的切削特点 三、株硬刀具针对难加工材料的牌号 四、ZCCCT整体硬质合金刀具的典型应用 五、ZCCCT可转位刀具的典型应用,目 录,2018/9/12,一、难加工材料简介,难加工材料的界定及具体品种，随时代及专业领域而各有不 同，例如，宇航产业常用的超耐热合金、钛合金及含有碳纤维的 复合材料等，都是该领域的难加工材料。近年来，机械制品多功 能、高功能化的发展势头十分强劲，要求零件必须实现小型化、微 细化。为了满足这些要求，则所用材料必须具有高硬度、高韧性和
2、高耐磨性，而具有这些特性的材料其加工难度也特别大，因此又出 现了新的难加工材料。难加工材料就是这样随着时代的发展及专业 领域的不同而出现，其特有的加工技术也随着时代及各专业领域的 研究开发而不断向前发展。,2018/9/12,现代难加工材料的种类现代新的工程材料形形色色，不仅使用一般的碳素结构钢，而且使用 了高强度、超高强度合金结构钢、高锰钢和不锈钢；不仅使用一般的铸铁 材料，而且使用了合金耐磨铸铁和冷硬铸铁；不仅使用黑色金属，而且使 用了钛合金、铜合金、铝合金及其它有色金属；不仅使用一般的铁碳合 金，而且使用了多元合金如高温合金等；不仅使用以珠光体、铁素体为主 的普通钢材，而且使用了以索氏体
3、、托氏体为主的中硬钢和马氏体淬硬 钢；不仅使用冶炼方法制成的金属材料，而且使用了粉末冶金和热喷涂等 方法制成的金属零件；不仅大量使用金属材料，而且大量使用了各种非金 属材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纤维和颗粒增强的复合材料等,2018/9/12,典型难加工材料 1、不锈钢 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9 ( AISI302) Y1Cr18Ni9(AISI303 ) 0Cr17Ni12Mo2(AISI316) 0Cr25Ni20(AISI310S) 铁素体不锈钢 0Cr13 1Cr17 马氏体不锈钢 1Cr13 9Cr18 双相不锈钢 00Cr18Ni5Mo3Si2 半奥氏体型沉淀硬化不锈钢 1
4、7-4PH PH15-7Mo 2、钛合金（非铁金属）种类： 钛合金 TA4TA8 钛合金 TB2 （+ ）钛合金 TC4 (Ti-6Al-4V) TC11 （+ ）型钛合金综合性能好，有比较高的耐热性、耐蚀性、和低温性能。,2018/9/12,二、难加工材料的切削特点及切削新技术,难加工材料切削特点 所谓“难加工材料”。难加工的原因一般是以下几个方面： 高硬度， 高强度， 高塑性和高韧性， 低塑性和高脆 性， 低导热性， 有微观的硬质点或硬夹杂物， 化学性 质活泼。新工程材料的这些特性一般都能使切削过程中的切削力加大，切削温度升高，刀具耐用度下降；有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制；最
5、终则使加工效率和加工质量降低。 综合各种难加工材料的被加工性能，针对难加工材料的切削特点大致归纳如下四点：,2018/9/12,切削力大、切削温度高难加工材料一般强度大（特别是有些材料高温强度也很大），切削时剪切应力大，塑性变形功大，因而切削力大（如某些高温合金的切削力是45钢的2-3倍）。此外，多数难切材料的导热性极差，还有些材料（例如钛合金）的密度和比热也较小，所以切削温度也很高（如高温合金切削温度高达（750-1000）。加工硬化严重 奥氏体不锈钢以及高温合金大都是奥氏体组织,切削时加工硬化倾向极大,无论硬化程度还是硬化深度都比较大,约为45钢的数倍,加工硬化主要是由于切削过程中塑性变形
6、的结果.奥氏体为面心立方点阵,塑性变形时滑移面数目较体心立方点阵的铁素体多,因而产生较大程度的加工硬化.钛合金加工硬化的原因除塑性变形外,还因钛在高的切削温度下吸入氧 氮，产生间隙固溶所致。,2018/9/12,容易粘刀 奥氏体不锈钢和高温合金等的切屑强韧，切削温度很高，当强韧的切屑流经前刀面时，将产 粘结、熔焊等现象。粘刀不利于切屑的排除，使刀具容易崩刀。如切屑堆积在多刃刀具的容屑槽内而不能及时排除时，容易造成打刀现象。此外，钛合金在高温下化学亲和力强，加之大的切削压力，更促进了刀具的粘结磨损。 刀具磨损较剧烈 由于难切削材料多含有高元素，塑性大、切削温度高，有些材料还有较强的化学亲和力，故
7、氧化、粘结和扩散在刀具的磨损过程中均占有较大的比重。边界磨损是切削高温合金、奥氏体不锈钢和钛合金等材料时刀具磨损的显著特点。如边界沟纹过深则会使硬质合金大块地崩掉。切削某些难切削材料（如高温合金）时，在副后刀面上还出现沟纹磨损，使已加工表面粗糙度提高，表面发毛。,2018/9/12,难加工材料的切削新技术 采用高性能的新刀具材料在难加工材料的切削加工中，刀具材料是最活跃的因素。新刀具 材料的出现和应用有力地推动了难加工材料切削加工效率的提高。当 前，新型高速钢有各种超硬高速钢、粉末高速钢和涂层高速钢，切削 性能比普通高速钢大为提高。新型硬质合金有各种添加钽、铌等元素 的WC基合金、细晶粒和超细
8、晶粒的WC基合金、TiC基和Ti（C，N）基合 金、涂层和稀土硬质合金，还有热压复合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金 刚石等。可以分别用于切削各种难加工材料。应注意工件、刀具材料 的合理匹配。,2018/9/12,采用非常规的新切削方法上述各种新型刀具材料仍是在常规的切削状态下工作的。但有时 刀具材料的性能尚不敷需要。例如，对于某些高硬度材料的加工，新 型硬质合金的硬度和耐磨性还嫌不足，因此不得不降低切削速度，加 工效率不够高。CBN和金刚石刀具硬度虽高，但强度不足，且金刚石不 能加工黑色金属，故只能在一定的切削条件下用于难加工材料的加 工，并可取得效益。如加热切削法:导电加热切削 ，等离子体加热
9、切削 ，用这样的方 法进行大切深、大进给加工硬材料是有效的 低温切削法:降低切削区温度。据试验，主切削力可降低20%，切 削温度可降低300 以上，同时积屑瘤消失，提高了已加工表面质 量，刀具耐用度可提高23倍。在加工高强度钢、耐磨铸铁、不锈钢、 钛合金时均有效果。,2018/9/12,国内还发明了“电熔爆”切削法 ，带电的刀盘与被加工表面产生剧 烈放电，将被加工表层快速熔化、爆离，从而切掉余量，但工件内部材 料不受热的影响。此方法效率高，对硬、软、粘料均适用，既可用于粗 加工，又可用于精加工高速切削 加工技术:高速切削由于具有高速度，小切深的特点，在 切削时能有效降低切削力，热变形小，切削过
10、程平稳，针对难加工材料 是应用普遍而又非常有效的切削加工技术目前，适合高速切削的工件材 料有铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢、钢、淬硬钢、石墨和石英玻璃 等,2018/9/12,PVD涂层牌号YBG102： 2-4m的TiAlN PVD涂层与细颗粒基体结合，适合于轻、中等负荷铣削加工（特别适用于铸铁），也可用于车削加工。 YBG202：2-4m的TiAlN PVD涂层与超细颗粒的强韧性基体结合，适合于各类被加工材料的轻、中等负荷铣削以及不锈钢和高温合金的精、半精车削加工。 YBG205：超细TiAlN基纳米涂层，添加耐磨和耐高温的稀有元素，综合性能有较大的提升。特殊的涂层处理技术，涂层和基体结合
11、更牢固。薄的PVD涂层工艺，刃口锋利。,三、株硬刀具针对难加工材料的牌号,2018/9/12,纳米结构超硬TiAlN涂层,2018/9/12,非金属陶瓷牌号CN1000：氮化硅基陶瓷，适于各种铸铁、钢、黑铅、高硅铝合金高速连续精加工。 CN2000：氮化硅基陶瓷，适于淬火钢、耐热合金、的连续、断续切削。 CN3000：氮化硅基陶瓷，抗崩刃、抗热震性能优良，适于难加工铸铁、钛合金、高硅铝合金的半精加工和精加工。 CA1000 ：混合陶瓷，抗热震性能优良，适于冷硬钢、铸铁的连续加工。,2018/9/12,整体硬质合金刀具材料-基体材料与涂层材料的完美结合 1、基体材料-YK40UF选用含Co 12
12、%的优质材料，物理力学性能极佳,2018/9/12,3、其他产品牌号,整体硬质合金立铣刀牌号未涂层牌号： YK30F：通用性铣削加工牌号。 YK40F：适合于硬切削加工、高速铣削加工的牌号。 涂层牌号介绍： KMG302:YK30F+ TiCN:通用性较好的涂层牌号，适合于大多数有冷却液的铣削削加工，应用：钢、铸铁、有色金属。 KMG303:YK30F+纳米结构TiAlN涂层 :耐磨性较好的涂层牌号，适合于大多数铣削加工。 KMG405:YK40F+ 超硬TiAlN涂层:耐磨性能优良的涂层牌号，适合于高速加工以及硬切削加工，特别适用于HRA48以上材料的加工。,2018/9/12,整体硬质合金
13、钻头牌号未涂层牌号： YK20F：应用于铸铁、有色金属的钻削加工。 YK30F：应用于低碳钢、合金钢、不锈钢等系列材料的钻 削加工。 涂层牌号： KDG203:YK20F+纳米结构TiAlN涂层 : 应用于铸铁、有色金属的钻削加工 KDG301:YK30F+ MULTIPLEX/TIN :通用性较好的涂层牌号，适合于大多数钻削加工，应用：钢、铸铁、有色金属 KDG303:YK30F+ 纳米结构TiAlN涂层: 适合于较高速度下的钻削加工，应用：钢、不锈钢、铸铁、有色金属、耐热合金。,3、其他产品牌号,2018/9/12,用 户：某航空发动机公司 零件名称： 整体叶轮 零件材料： 钛合金 加工设
14、备： 五轴加工中心 加工内容： 钻叶轮中心孔 使用刀具： PZC300079铣刀直径：7.9(00.018)，总长：130mm PZC300078铰刀 直径：8.128(00.005)，总长：132mm 加工描叙：PZC300079铣刀对预孔进行扩孔及校正，PZC300078铰刀对孔进行铰削，达到最终尺寸，客户对孔壁的精度要求高的同时，还需要检测孔壁边缘的晶粒情况，不能出现晶粒扭曲及变形，对刀具的精度及其切削刃角度设计十分讲究。经过试用我公司刀具，完全满足客户需要，已经正常使用两年。,四、株硬整体刀具的典型应用,铣刀的应用,2018/9/12,3、其他产品牌号,扩孔圆弧铣刀技术特点,圆弧刃口有
15、加强棱，强度高 圆弧与周刃连接光滑，无台阶 周刃为圆柱刃口，并具有倒锥,2018/9/12,用 户：某航空发动机公司 零件名称：传动锥 零件材料：高温合金(DMD0455) HB345450 加工设备： 五轴加工中心 刀具材质：YK30F 刃 径：6.8 刃 数：4 刀尖圆弧：R0.8 转 速：300r/min 进给速度：30mm/min 切 深：4.17,2018/9/12,球头刃口相对锋利且容屑空间大，同时适合粗、精加工,端面过渡平滑，无尖点，耐磨性更好,高性能KMG405材质进一步提高了耐磨性,高温合金用球头铣刀技术特点,2018/9/12,客 户：某航空发动机公司 加工零件：二级涡轮工
16、作叶片 零件材料：高温合金(GH4133B) 刀具直径： 12 转 速：1200r/min(粗加工)1500r/min(精加工) 进给速度：120mm/min(粗加工)150180mm/min(精加工) 轴向吃刀量：2mm(粗加工)0.7mm(精加工) 刀具材质：KMG405 寿命：10件(国外刀具为5件、8件),2018/9/12,开发了用于不锈钢、 高温合金、钛合金的ST类 型的高性能的钻头。 型号： 1534ST03d3-201536ST05Cd5-201736ST05Cd5-20 涂层牌号： KDG303 非涂层： YK30F,1534ST03,1736ST05C,1536ST05C,
17、直柄非内冷3d,直柄内冷5d,斜削柄内冷5d,钻头的应用,2018/9/12,用 户： 某航空发动机公司 零件名称： 前空气封严环 零件材料： 镍基合金(DMD0455) 加工设备： SAJO1000五轴加工中心,2018/9/12,2018/9/12,1、小松鼠系列刀具的特点 个性化的MG系列槽型，满足各种加工需要； 切削轻快、排屑流畅、表面质量高。,人性化设计 ，一刀多用； 节约换刀时间，提高工作效率。 降低刀具库存成本和管理成本。,结构独特而专业； 降低切削力，减少刀具振动； 对机床刚性要求低，可用于小机床；,五、株硬可转位刀片的应用,2018/9/12,小松鼠系列刀具在航空航天领域的盘
18、类、轴类零件的切断、切槽及仿形加工中，具有良好的高效性和经济性。,2018/9/12,2018/9/12,2018/9/12,高温合金、钛合金专用槽刀,2018/9/12,2018/9/12,2、NFNM系列镍基高温合金的专用刀片,产品特点： 刀尖锋利、刀尖强度大 表面光滑、导屑顺畅 重复定位精度高（尺寸公差保证在0.025mm以内） 耐磨性强 高温稳定性强,2018/9/12,我公司用于加工高温合金车削的刀片系列有： 用于半精加工的-NM槽型系列,用于精加工的-NF槽型系列,2018/9/12,NM、NF系列镍基高温合金的专用刀片特点刀尖锋利、刀尖强度大 表面光滑、导屑顺畅 重复定位精度高（
19、尺寸公差保证在0.025mm以内） 耐磨性强 高温稳定性强切削参数： f ： 0.10.4 ap ：0.13.5 V： 30-80m/min,2018/9/12,实验材料：inconel 718 （某航空发动机公司盘环件） 设 备：数控车床CK7525床身上回转直径 550mm最大工件长度 500mm机床总容量 50000VA 转塔式刀库 实验刀片：YD101/DNEG150608-NF 精加工 YBG102/CNMG120408-NM 半精加工 实验刀杆：PDJNL2525M15PCLNL2525M12,2018/9/12,在零件的生产加工过程中，最为重要的是保 证零件的加工质量和加工要求，
20、绝对不能造成零件的 加工不合格；其次是加工效率的要求，在保证每个切 削刃能完整加工完设定程序的前提下，尽可能提高加 工效率；最后才是刀具成本的问题，宇航，军工制造 企业的刀具消耗十分巨大，同样有降低刀具成本的要求。,2018/9/12,所有高温合金切削参数以 高温合金(incol718)为基础,切削参数推荐,2018/9/12,用 户：西航 加工内容：环件 设 备：CKA6480 材 料：incol 718，HRC39， 加工部位：前端面 刀 具：刀片CNMG120408-NM/YBG102刀杆PCLNR2525M12 刀片描叙：半精加工用刀片。负刀片，刃口强度高。 双面断屑槽型，宽容屑槽，在
21、低进给率和高进给率下都表现优良。刀尖锋利，低切削抗力。,应用案例,2018/9/12,用 户：西航 加工内容：高压涡轮转子前轴 设 备：CKA6480 材 料：incol 718，HRC39， 加工部位：外圆、内孔、端面 刀 具：刀片DNEG150608-NF/YD101DNMG150608PP（国外） 刀杆PDJNR3225P15 加工描叙：精加工用刀片。负刀片，刀尖强度高。双面断屑槽型，大前角设计，切削刃锋利，低切削抗力。宽容屑槽，断排屑顺畅。,应用案例,2018/9/12,EF槽型,刀尖局部放大图,设计重点：断屑槽和刃口处理,5前角设计，刃口较锋利， 复合角度断屑台，切削更轻快，断屑更容
22、易 ！,3、不锈钢加工专用槽型EF、EM,2018/9/12,EM槽型,双前角+刃倾角+有主切削刃宽,刀尖部位尺寸,主切削刃部位尺寸,刀尖局部放大图,刃倾角设计,2018/9/12,2018/9/12,应用案例,客 户：洛阳某公司,工件材料：奥氏体不锈钢022Cr17Ni12Mo2 HB200,工件名称：连接螺帽,加工部位：精车内孔，余量0.5mm,切削用量：N=700r/min V=61m/min Ap=0.5mm f=0.1mm/r,对手刀片：CCMT09T304-FV/US735,该刀片试用了一片，2个角，每个角加工零件数分别63、65件，好于对手刀片的40件。 光洁度与对手相当。,试用
23、刀片：CCMT09T304-EF/YBG205,2018/9/12,客 户：江门某机械厂,工件材料：304不锈钢,切削用量：N=1500r/min V=75m/min Ap=1.5mm f=0.2mm/r,原用刀片：TNMG160408-MA/VP15TF,试用刀片：CCMT09T304-EM/YBG205,加工部位,原用刀片每个角加工3个小时，我公司CCMT09T304-EM每个角可加工4个半小时，排屑顺畅，工件光洁度好。,应用案例,2018/9/12,难加工材料的切削条件历来都设定得比较低，随着刀具性能的提高，高速高精度CNC机床的出现，以及高速铣削方式的引进等，目前，难加工材料的切削已进
24、入高速加工、刀具长寿命化的时期。 现在，采用小切深以减轻刀具切削刃负荷，从而可提高切削速度和进给速度的加工方式，已成为切削难加工材料的最佳方式。当然，选择适应难加工材料特有性能的刀具材料和刀具几何形状也极为重要，而且应力求刀具切削轨迹的最佳化。例如，钻削不锈钢等材料时，由于材料热传导率很低，因此，必须防止切削热大量滞留在切削刃上，为此应尽可能采用间断切削，以避免切削刃和切削面摩擦生热，这将有助于延长工具寿命和保证切削的稳定。用球头立铣刀对难加工材料进行粗加工时，工具形状和夹具应很好配合，这样可提高刀具切削部分的振摆精度和夹持刚性，以便在高速回转条件下，保证将每齿进给量提高到最大限度，同时也可延
25、长工具寿命。,2018/9/12,难加工材料的最佳切削方法是不断发展的，新的难加工材料不断出现，对新材料的加工总是不断困扰着工程技术人员。最近，新型加工中心、切削工具、夹具及CNC切削等技术发展非常迅速，而且在切削加工之外，CNC磨削、CNC电加工等技术也得到空前的发展，难加工材料的加工技术选择范围已大为扩展。 当然，有关难加工材料加工信息的收集与对该技术的深入理解，还不能尽如人意，正因为如此，而对难加工材料的不断涌现，人们总是感到加工技术有些力不从心。,2018/9/12,今后，难加工材料零件的加工将采取CAD/CAM、CNC切削加工等计算机控制的生产方式，因此，数据库的建构、工具设计与制作等工具管理系统的完善，都极为重要。难加工材料切削加工中，适用的刀具、夹具、工序安排、工具轨迹的确定等有关切削条件的数据，均应作为基础数据加以积累，使零件生产方式沿着以IT化为基础的方向发展，这样，难加工材料的切削加工技术才能较快地步入一个新的阶段。,2018/9/12,谢谢！,2018/9/12,株硬刀具 与您同行,
