株硬刀具在難加工材料的應用

2023/9/14株硬刀具在難加工材料

的刀具應用

株洲鉆石切削刀具股份有限公司2023/9/14一、難加工材料簡介二、難加工材料的切削特點三、株硬刀具針對難加工材料的牌號四、ZCC·CT整體硬質合金刀具的典型應用五、ZCC·CT可轉位刀具的典型應用目錄2023/9/14一、難加工材料簡介難加工材料的界定及具體品種，隨時代及專業(yè)領域而各有不同，例如，宇航產業(yè)常用的超耐熱合金、鈦合金及含有碳纖維的復合材料等，都是該領域的難加工材料。近年來，機械制品多功能、高功能化的發(fā)展勢頭十分強勁，要求零件必須實現(xiàn)小型化、微細化。為了滿足這些要求，則所用材料必須具有高硬度、高韌性和高耐磨性，而具有這些特性的材料其加工難度也特別大，因此又出現(xiàn)了新的難加工材料。難加工材料就是這樣隨著時代的發(fā)展及專業(yè)領域的不同而出現(xiàn)，其特有的加工技術也隨著時代及各專業(yè)領域的研究開發(fā)而不斷向前發(fā)展。

2023/9/14現(xiàn)代難加工材料的種類

現(xiàn)代新的工程材料形形色色，不僅使用一般的碳素結構鋼，而且使用了高強度、超高強度合金結構鋼、高錳鋼和不銹鋼；不僅使用一般的鑄鐵材料，而且使用了合金耐磨鑄鐵和冷硬鑄鐵；不僅使用黑色金屬，而且使用了鈦合金、銅合金、鋁合金及其它有色金屬；不僅使用一般的鐵碳合金，而且使用了多元合金如高溫合金等；不僅使用以珠光體、鐵素體為主的普通鋼材，而且使用了以索氏體、托氏體為主的中硬鋼和馬氏體淬硬鋼；不僅使用冶煉方法制成的金屬材料，而且使用了粉末冶金和熱噴涂等方法制成的金屬零件；不僅大量使用金屬材料，而且大量使用了各種非金屬材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纖維和顆粒增強的復合材料等2023/9/14典型難加工材料1、不銹鋼奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9(AISI302)Y1Cr18Ni9(AISI303)0Cr17Ni12Mo2(AISI316)0Cr25Ni20(AISI310S)鐵素體不銹鋼0Cr131Cr17……馬氏體不銹鋼1Cr139Cr18……雙相不銹鋼00Cr18Ni5Mo3Si2半奧氏體型沉淀硬化不銹鋼17-4PHPH15-7Mo2、鈦合金（非鐵金屬）種類：α鈦合金TA4……TA8β鈦合金TB2（α+β）鈦合金TC4(Ti-6Al-4V)……TC11（α+β）型鈦合金綜合性能好，有比較高的耐熱性、耐蝕性、和低溫性能。2023/9/143、高溫合金以基體成份分類有：鐵基合金GH1140(GH140)GH2132(GH132)GH2135(GH135)K214(K14)鎳基合金GH3039(GH39)GH4033(GH33)GH4037(GH37)GH4049(GH49)K401(K1)K403(K3)K405(K5)K417(K17)K418(K18)K419(K19)Inconel718(美)hastelloyX(美)鈷基合金K44X-40（美）熱加工工藝分類：鍛造高溫合金、鑄造高溫合金2023/9/14鎳基合金可加工性(%)鐵基合金可加工性(%)鈦合金可加工性(%)hastelloyX18A28616-20Ti6-2-4-225-30hastelloyC25AM35016-25Ti6-2-4-625-35Inconel60120Incoloy90916Ti6Al-4V30-35Inconel71814-16鈷基合金沉淀硬化不銹鋼Inconel62518-24AirResist13417-4PH16-30Rene956Haynes2512PH15-7Mo16-40Waspaloy14-16W1521615-5PH16國外部分難加工材料牌號2023/9/14二、難加工材料的切削特點及切削新技術

難加工材料切削特點

所謂“難加工材料”。難加工的原因一般是以下幾個方面：①高硬度，②高強度，③高塑性和高韌性，④低塑性和高脆性，⑤低導熱性，⑥有微觀的硬質點或硬夾雜物，⑦化學性質活潑。新工程材料的這些特性一般都能使切削過程中的切削力加大，切削溫度升高，刀具耐用度下降；有時還將使已加工表面質量惡化，切屑難以控制；最終則使加工效率和加工質量降低。

綜合各種難加工材料的被加工性能，針對難加工材料的切削特點大致歸納如下四點：2023/9/14切削力大、切削溫度高難加工材料一般強度大（特別是有些材料高溫強度也很大），切削時剪切應力大，塑性變形功大，因而切削力大（如某些高溫合金的切削力是45鋼的2-3倍）。此外，多數(shù)難切材料的導熱性極差，還有些材料（例如鈦合金）的密度和比熱也較小，所以切削溫度也很高（如高溫合金切削溫度高達（750-1000℃）。加工硬化嚴重奧氏體不銹鋼以及高溫合金大都是奧氏體組織,切削時加工硬化傾向極大,無論硬化程度還是硬化深度都比較大,約為45鋼的數(shù)倍,加工硬化主要是由于切削過程中塑性變形的結果.奧氏體為面心立方點陣,塑性變形時滑移面數(shù)目較體心立方點陣的鐵素體多,因而產生較大程度的加工硬化.鈦合金加工硬化的原因除塑性變形外,還因鈦在高的切削溫度下吸入氧氮，產生間隙固溶所致。

2023/9/14容易粘刀奧氏體不銹鋼和高溫合金等的切屑強韌，切削溫度很高，當強韌的切屑流經前刀面時，將產粘結、熔焊等現(xiàn)象。粘刀不利于切屑的排除，使刀具容易崩刀。如切屑堆積在多刃刀具的容屑槽內而不能及時排除時，容易造成打刀現(xiàn)象。此外，鈦合金在高溫下化學親和力強，加之大的切削壓力，更促進了刀具的粘結磨損。刀具磨損較劇烈由于難切削材料多含有高元素，塑性大、切削溫度高，有些材料還有較強的化學親和力，故氧化、粘結和擴散在刀具的磨損過程中均占有較大的比重。邊界磨損是切削高溫合金、奧氏體不銹鋼和鈦合金等材料時刀具磨損的顯著特點。如邊界溝紋過深則會使硬質合金大塊地崩掉。切削某些難切削材料（如高溫合金）時，在副后刀面上還出現(xiàn)溝紋磨損，使已加工表面粗糙度提高，表面發(fā)毛。

2023/9/14難加工材料的切削新技術采用高性能的新刀具材料在難加工材料的切削加工中，刀具材料是最活躍的因素。新刀具材料的出現(xiàn)和應用有力地推動了難加工材料切削加工效率的提高。當前，新型高速鋼有各種超硬高速鋼、粉末高速鋼和涂層高速鋼，切削性能比普通高速鋼大為提高。新型硬質合金有各種添加鉭、鈮等元素的WC基合金、細晶粒和超細晶粒的WC基合金、TiC基和Ti（C，N）基合金、涂層和稀土硬質合金，還有熱壓復合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金剛石等。可以分別用于切削各種難加工材料。應注意工件、刀具材料的合理匹配。2023/9/14采用非常規(guī)的新切削方法上述各種新型刀具材料仍是在常規(guī)的切削狀態(tài)下工作的。但有時刀具材料的性能尚不敷需要。例如，對于某些高硬度材料的加工，新型硬質合金的硬度和耐磨性還嫌不足，因此不得不降低切削速度，加工效率不夠高。CBN和金剛石刀具硬度雖高，但強度不足，且金剛石不能加工黑色金屬，故只能在一定的切削條件下用于難加工材料的加工，并可取得效益。如加熱切削法:導電加熱切削，等離子體加熱切削，用這樣的方法進行大切深、大進給加工硬材料是有效的

低溫切削法:降低切削區(qū)溫度。據試驗，主切削力可降低20%，切削溫度可降低300℃以上，同時積屑瘤消失，提高了已加工表面質量，刀具耐用度可提高2~3倍。在加工高強度鋼、耐磨鑄鐵、不銹鋼、鈦合金時均有效果。2023/9/14

國內還發(fā)明了“電熔爆”切削法，帶電的刀盤與被加工表面產生劇烈放電，將被加工表層快速熔化、爆離，從而切掉余量，但工件內部材料不受熱的影響。此方法效率高，對硬、軟、粘料均適用，既可用于粗加工，又可用于精加工

高速切削加工技術:高速切削由于具有高速度，小切深的特點，在切削時能有效降低切削力，熱變形小，切削過程平穩(wěn)，針對難加工材料是應用普遍而又非常有效的切削加工技術目前，適合高速切削的工件材料有鋁合金、鈦合金、銅合金、不銹鋼、鋼、淬硬鋼、石墨和石英玻璃等2023/9/14PVD涂層牌號YBG102：2-4μm的TiAlNPVD涂層與細顆?；w結合，適合于輕、中等負荷銑削加工（特別適用于鑄鐵），也可用于車削加工。YBG202：2-4μm的TiAlNPVD涂層與超細顆粒的強韌性基體結合，適合于各類被加工材料的輕、中等負荷銑削以及不銹鋼和高溫合金的精、半精車削加工。YBG205：超細TiAlN基納米涂層，添加耐磨和耐高溫的稀有元素，綜合性能有較大的提升。特殊的涂層處理技術，涂層和基體結合更牢固。薄的PVD涂層工藝，刃口鋒利。三、株硬刀具針對難加工材料的牌號2023/9/14納米結構超硬TiAlN涂層2023/9/14非金屬陶瓷牌號CN1000：氮化硅基陶瓷，適于各種鑄鐵、鋼、黑鉛、高硅鋁合金高速連續(xù)精加工。CN2000：氮化硅基陶瓷，適于淬火鋼、耐熱合金、的連續(xù)、斷續(xù)切削。CN3000：氮化硅基陶瓷，抗崩刃、抗熱震性能優(yōu)良，適于難加工鑄鐵、鈦合金、高硅鋁合金的半精加工和精加工。CA1000：混合陶瓷，抗熱震性能優(yōu)良，適于冷硬鋼、鑄鐵的連續(xù)加工。2023/9/14整體硬質合金刀具材料-基體材料與涂層材料的完美結合1、基體材料-YK40UF

選用含Co12%的優(yōu)質材料，物理力學性能極佳DComHcHV14.039.626.616402023/9/143、其他產品牌號整體硬質合金立銑刀牌號未涂層牌號：YK30F：通用性銑削加工牌號。YK40F：適合于硬切削加工、高速銑削加工的牌號。涂層牌號介紹：KMG302:YK30F+TiCN:通用性較好的涂層牌號，適合于大多數(shù)有冷卻液的銑削削加工，應用：鋼、鑄鐵、有色金屬。KMG303:YK30F+納米結構TiAlN涂層:耐磨性較好的涂層牌號，適合于大多數(shù)銑削加工。KMG405:YK40F+超硬TiAlN涂層:耐磨性能優(yōu)良的涂層牌號，適合于高速加工以及硬切削加工，特別適用于HRA48以上材料的加工。2023/9/14整體硬質合金鉆頭牌號未涂層牌號：YK20F：應用于鑄鐵、有色金屬的鉆削加工。YK30F：應用于低碳鋼、合金鋼、不銹鋼等系列材料的鉆削加工。涂層牌號：KDG203:YK20F+納米結構TiAlN涂層:應用于鑄鐵、有色金屬的鉆削加工KDG301:YK30F+MULTIPLEX/TIN:通用性較好的涂層牌號，適合于大多數(shù)鉆削加工，應用：鋼、鑄鐵、有色金屬KDG303:YK30F+納米結構TiAlN涂層:適合于較高速度下的鉆削加工，應用：鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬、耐熱合金。3、其他產品牌號2023/9/14用戶：某航空發(fā)動機公司零件名稱：整體葉輪零件材料：鈦合金加工設備：五軸加工中心加工內容：鉆葉輪中心孔使用刀具：PZC300079銑刀直徑：7.9(0～0.018)，總長：130mmPZC300078鉸刀直徑：8.128(0～0.005)，總長：132mm加工描敘：PZC300079銑刀對預孔進行擴孔及校正，PZC300078鉸刀對孔進行鉸削，達到最終尺寸，客戶對孔壁的精度要求高的同時，還需要檢測孔壁邊緣的晶粒情況，不能出現(xiàn)晶粒扭曲及變形，對刀具的精度及其切削刃角度設計十分講究。經過試用我公司刀具，完全滿足客戶需要，已經正常使用兩年。四、株硬整體刀具的典型應用銑刀的應用2023/9/143、其他產品牌號擴孔圓弧銑刀技術特點圓弧刃口有加強棱，強度高圓弧與周刃連接光滑，無臺階周刃為圓柱刃口，并具有倒錐2023/9/14用戶：某航空發(fā)動機公司零件名稱：傳動錐零件材料：高溫合金(DMD0455)HB345～450加工設備：五軸加工中心刀具材質：YK30F刃徑：Φ6.8刃數(shù)：4刀尖圓弧：R0.8轉速：300r/min進給速度：30mm/min切深：4.172023/9/14球頭刃口相對鋒利且容屑空間大，同時適合粗、精加工端面過渡平滑，無尖點，耐磨性更好高性能KMG405材質進一步提高了耐磨性高溫合金用球頭銑刀技術特點2023/9/14客戶：某航空發(fā)動機公司加工零件：二級渦輪工作葉片零件材料：高溫合金(GH4133B)刀具直徑：Φ12轉速：1200r/min(粗加工)1500r/min(精加工)進給速度：120mm/min(粗加工)150～180mm/min(精加工)軸向吃刀量：2mm(粗加工)0.7mm(精加工)刀具材質：KMG405壽命：10件(國外刀具為5件、8件)2023/9/14

開發(fā)了用于不銹鋼、高溫合金、鈦合金的ST類型的高性能的鉆頭。型號：1534ST03d＝3-201536ST05Cd＝5-201736ST05Cd＝5-20涂層牌號：KDG303非涂層：YK30F1534ST031736ST05C1536ST05C直柄非內冷3d直柄內冷5d斜削柄內冷5d鉆頭的應用2023/9/14用戶：某航空發(fā)動機公司零件名稱：前空氣封嚴環(huán)零件材料：鎳基合金(DMD0455)加工設備：SAJO1000五軸加工中心2023/9/14刀具號Φ14×66×107A116*10.512BJ37-02012B（F）115-001結構說明Φ14鉆頭Φ10.5擴孔鉆Φ15.6銑刀Φ11.6銑刀切削參數(shù)n=380rpm.F=40M/MINn=400rpm.F=40M/MINn=380rpm.F=30M/MINn=400rpmF=35M/MIN加工部位說明預鉆Φ15.6底孔預鉆Φ11.6底孔锪Φ15.6孔锪Φ11.6孔試用結論加工256個孔（32），8件。2023/9/141、小松鼠系列刀具的特點個性化的MG系列槽型，滿足各種加工需要；切削輕快、排屑流暢、表面質量高。人性化設計，一刀多用；節(jié)約換刀時間，提高工作效率。降低刀具庫存成本和管理成本。結構獨特而專業(yè)；降低切削力，減少刀具振動；對機床剛性要求低，可用于小機床；五、株硬可轉位刀片的應用2023/9/14

小松鼠系列刀具在航空航天領域的盤類、軸類零件的切斷、切槽及仿形加工中，具有良好的高效性和經濟性。全能!高效!2023/9/142023/9/142023/9/14高溫合金、鈦合金專用槽刀2023/9/142023/9/142、NF／NM系列鎳基高溫合金的專用刀片產品特點：刀尖鋒利、刀尖強度大表面光滑、導屑順暢重復定位精度高（尺寸公差保證在0.025mm以內）耐磨性強高溫穩(wěn)定性強2023/9/14我公司用于加工高溫合金車削的刀片系列有：用于半精加工的-NM槽型系列用于精加工的-NF槽型系列2023/9/14NM、NF系列鎳基高溫合金的專用刀片特點刀尖鋒利、刀尖強度大表面光滑、導屑順暢重復定位精度高（尺寸公差保證在0.025mm以內）耐磨性強高溫穩(wěn)定性強切削參數(shù)：f：0.1～0.4ap：0.1～3.5V：30-80m/m