株硬刀具在难加工材料的应用课件

1、2022/9/19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2022/9/19一、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2022/9/19一、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、高韧性和高耐磨性，而具有这些特性的材料其加

2、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。 2022/9/19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、托氏体为主的中硬钢和马氏体淬硬钢；不仅使用冶炼方

3、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 2022/9/19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 17-4PH PH15-7Mo2、钛合金（非铁金属）种类：钛合金

4、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。2022/9/19镍基合金可加工性 (%)铁基合金可加工性 (%)钛合金可加工性 (%)hastelloyX18A28616-20Ti 6-2-4-225-30hastelloyC25AM35016-25Ti 6-2-4-625-35Inconel60120Incoloy90916Ti 6Al-4V30-35Inconel71814-16钴基合金沉淀硬化不锈钢Inconel62518-24Air Resist13417-4PH16-30Rene95

5、6Haynes2512PH15-7Mo16-40Waspaloy14-16W1521615-5PH16国外部分难加工材料牌号2022/9/19二、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：

6、2022/9/19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）

7、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。 2022/9/19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。2022/9/19采用非

8、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、

9、耐磨铸铁、不锈钢、钛合金时均有效果。2022/9/19PVD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2022/9/19纳米结构超硬TiAlN涂层2022/9

10、/19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%的优质材料，物理力学性能极佳DComHcHV14.039.626.616402022/9/193、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

11、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。2022/9/19整体硬质合金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

12、、其他产品牌号2022/9/19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

13、具的典型应用铣刀的应用2022/9/193、其他产品牌号扩孔圆弧铣刀技术特点圆弧刃口有加强棱，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2022/9/19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：4.172022/9/19客 户：某航空发动机公司加工零件：二级涡轮工作叶片零件材料：高温合金(GH4133B)刀具直径： 12转 速：1200r/min(粗加工) 1500r/min(精加工

14、)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)2022/9/19 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： 1534ST03 d3-20 1536ST05C d5-20 1736ST05C d5-20涂层牌号： KDG303非涂层： YK30F1534ST031736ST05C1536ST05C直柄非内冷3d直柄内冷5d斜削柄内冷5d钻头的应用2022/9/19刀具号 1466107A116*10.512BJ37-02012B（F）

15、115-001结构说明 14钻头10.5扩孔钻 15.6铣刀 11.6铣刀切削参数n=380rpm.F=40M/MINn=400rpm.F=40M/MINn=380rpm.F=30M/MINn=400rpmF=35M/MIN加工部位说明预钻 15.6底孔预钻 11.6底孔锪 15.6孔锪 11.6孔试用结论加工256个孔（32），8件。2022/9/191、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

16、机床；五、株硬可转位刀片的应用2022/9/19 小松鼠系列刀具在航空航天领域的盘类、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。全能!高效!2022/9/192022/9/192022/9/19高温合金、钛合金专用槽刀2022/9/192022/9/192、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2022/9/19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2022/9/19NM、NF系列镍基高温合金的专用刀片特点

17、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切削参数：f ： 0.10.4ap ：0.13.5V： 30-80m/min2022/9/19实验材料：inconel718 （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：PDJNL2525M15 PCLNL2525M12 2022/9/19 在零件的生产加工过程中，最为重要

18、的是保证零件的加工质量和加工要求，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。 2022/9/19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2022/9/19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，

19、宽容屑槽，在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2022/9/19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/YD101 DNMG150608PP（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2022/9/19EF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，断屑更容易 ！3、

20、不锈钢加工专用槽型EF、EM2022/9/19EM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2022/9/192022/9/19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图片最终磨损前刀面刀尖崩该刀片试用了一片，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。试用刀片：CCMT

21、09T304-EF/YBG205 2022/9/19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2022/9/19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