不锈钢加工篇全解课件

1不锈钢不锈钢加工加工篇篇京瓷京瓷切削切削刀刀具具技术讲习会技术讲习会不锈钢加工篇京瓷切削刀具技术讲习会2不锈钢的分类不锈钢的分类（JISJIS）按主要成分来分类按主要成分来分类按按金属金属结构分类结构分类基本成分区分基本成分区分全全名名代表的代表的钢种钢种基本成分组成基本成分组成铬铬镍镍系系（Cr-Ni Cr-Ni 系）系）1818铬铬系系SUS304SUS304SUS316SUS31618Cr-8Ni18Cr-8Ni18Cr-12Ni-2.5Mo18Cr-12Ni-2.5Mo奥氏体奥氏体系系铬铬系系（Cr Cr 系）系）1313铬铬系系SUS410SUS41013Cr13Cr马氏体马氏体系系1818铬铬系系SUS430SUS43018Cr18Cr铁盐酸铁盐酸系系钢类钢类CrNiCSiMnPS其他SUS63015.017.53.05.00.07以下1.0以下1.0以下0.04以下0.03以下Cu3.05.0SUS63116.018.06.57.750.09以下1.0以下1.0以下0.04以下0.03以下0.751.5沉淀沉淀硬化硬化不锈钢的不锈钢的化学成分（化学成分（钢种钢种）不锈钢的分类（JIS）按主要成分来分类按金属结构分类基本成分3不锈钢难加工的特点不锈钢难加工的特点被削性指数使用AISI B1112（JIS SUM21相当）的超硬工具以Vc=240m/min（800sfm）的切削速度进行切削、工具刀尖摩损量在30分钟内达到0.381mm（0.015inch）的场合,切削性指数为100。数値越小越难切削。材材质质硬度硬度(HB)(HB)被削性指数被削性指数 (%)(%)20 40 60 8020 40 60 80奥奥氏氏体体系系183183SUS301SUS301160160SUS303SUS303160160SUS304SUS304195195SUS316SUS316马马氏氏体体系系200200SUS403SUS403160160SUS410SUS410207207SUS420SUS420SUS420FSUS420F铁铁盐盐酸酸系系145145SUS405SUS405190190SUS430SUS430SUS430FSUS430F160160B1112B1112参参 考考205205S45CS45C 关于不锈钢关于不锈钢被削性指数被削性指数被削性被削性指数不适用的场合指数不适用的场合 1)1)该指数与切削场合有关该指数与切削场合有关 该数据是在车削条件下取得的，而在铣削该数据是在车削条件下取得的，而在铣削 等场合，由于加工形态的不同，只适合做等场合，由于加工形态的不同，只适合做 概略的参考概略的参考.2)2)该指数与工具材质有关该指数与工具材质有关 如果使用不同成分的硬质合金刀具或者是如果使用不同成分的硬质合金刀具或者是 其他材质的刀具进行切削，试验数据也会有其他材质的刀具进行切削，试验数据也会有 很大差异很大差异.（参考（参考资料资料）不锈钢难加工的特点被削性指数材质硬度被削性指数(%)奥氏体4低热传导率低热传导率（不锈钢全体不锈钢全体）加工硬化性加工硬化性（奥氏体奥氏体系系）亲亲和性和性（奥氏体系奥氏体系)高延展性高延展性（不锈钢不锈钢全全体体）磨损磨损境界磨损境界磨损境界境界损伤损伤塑性变形塑性变形塌隙塌隙磨磨损损热龟裂热龟裂崩崩欠欠损损加工加工毛刺毛刺溶着溶着（积屑瘤积屑瘤 ）高热传导材种高热传导材种形状形状低抵抗低抵抗断屑槽断屑槽热热、化学的安定性、化学的安定性A Al l2 2O O3 3 涂层涂层TiAlNTiAlN涂层涂层强韧强韧性性SUSSUS材料特性材料特性切削切削现象现象切削工具切削工具应具的特应具的特性性不锈钢加工困难的具体表现不锈钢加工困难的具体表现教材教材：P2P2低热传导率加工硬化性亲和性高延展性磨损塑性变形崩加工5不锈钢加工上发生的问题点不锈钢加工上发生的问题点 不锈钢加工上的不锈钢加工上的大障碍大障碍境界磨损境界磨损（损伤损伤）加工加工毛刺毛刺（毛刺毛刺）溶着溶着、积屑瘤、积屑瘤 其他的障碍其他的障碍刀片刀片寿命低下寿命低下(加工硬化)磨损磨损塌隙塌隙磨磨损损崩损崩损冲击性崩冲击性崩塑性变形塑性变形切屑处理切屑处理(高延展性)切屑控制困难切屑控制困难塌隙摩损教材教材：P3以上的问题都可以通过京瓷的不锈钢加工用新材质和专用断屑槽加以改善。不锈钢加工上发生的问题点 不锈钢加工上的大障碍境界磨损（6 不锈钢加工用不锈钢加工用超硬超硬涂层涂层CA6515,CA6525,PR1125CA6515,CA6525,PR1125CA6515,CA6525,PR1125CA6515,CA6525,PR1125 平滑表面平滑表面 TiAlNTiAlN薄膜（薄膜（PVDPVD涂层涂层）強靭母材強靭母材,实现实现安定加工安定加工 平滑表面平滑表面,切削切削抵抗抵抗低低CVDCVD涂层涂层PVDPVD涂层涂层闪亮的金色涂层闪亮的金色涂层 有效抑制溶着和积屑瘤有效抑制溶着和积屑瘤 表面平滑表面平滑,抵抗低抵抗低超级良好型超级良好型TiCNTiCN涂层涂层 CVDCVD涂层材种涂层材种 耐摩耐摩损损性性提高提高新刀尖形成新刀尖形成（FETFET）技术技术 采用大刀尖角度和大前角采用大刀尖角度和大前角 设计设计 “导入导入FETFET技术技术”F Fine ine E Edge dge T Treatmentreatment良好良好 刀尖角刀尖角 处理处理新技术新技术以前技术以前技术抑制溶着抑制溶着和积屑瘤发生和积屑瘤发生减少减少境界摩境界摩损发生损发生CVDCVD涂层材种涂层材种教材教材：P4P4 不锈钢加工用超硬涂层平滑表面CVD涂层P7 不锈钢切削加工上的不锈钢切削加工上的3 3大问题大问题 边界磨损边界磨损（损伤损伤）的原因的原因 加工硬化加工硬化0 00.10.10.20.20.30.30.40.40.50.5200200300300400400表面以下的距离表面以下的距离 (mm)(mm)硬度硬度 (HV)(HV)SUS303SUS303SUS304SUS304表面以下约表面以下约0.2mm0.2mm的地方出现的地方出现加工硬化加工硬化切削条件 刀片材质：P10 超硬合金vc=100m/min f=0.12mm/rev ap=1.2mm 加工硬化层碰到刀片边界部加工硬化层碰到刀片边界部、促进边界部磨损及损伤促进边界部磨损及损伤不锈钢加工上发生的问题点不锈钢加工上发生的问题点教材教材：P5約約 0.2mm加工加工硬化层硬化层 不锈钢切削加工上的3大问题 边界磨损（损伤）的原因8不锈钢不锈钢切削加工切削加工的的大障碍大障碍 边界磨损边界磨损（损伤损伤）的原因的原因 加工加工毛刺毛刺（毛刺毛刺）所致所致 如上面动画显示如上面动画显示,在加工中产生毛刺在加工中产生毛刺,受到毛受到毛 刺的摩擦刺的摩擦,刀片边界部的磨损异常扩大刀片边界部的磨损异常扩大不锈钢加工上发生的问题点不锈钢加工上发生的问题点氧化所致氧化所致边界部与氧气边界部与氧气反应反应.容易氧化容易氧化很难反应很难反应切削温度高切削温度高 切削切削时时,边边界部界部的温度高的温度高,容易与氧气接触容易与氧气接触.因此因此,促进了边界部的氧化促进了边界部的氧化不锈钢切削加工的大障碍 边界磨损（损伤）的原因 加9问题点的解决对策问题点的解决对策抑制边界磨损抑制边界磨损（损伤损伤）的对策的对策断屑槽断屑槽断面断面前前角大角大刀尖规格刀尖规格小小不锈钢加工用不锈钢加工用工具工具断屑槽断屑槽断面断面前前角小角小刀尖规格刀尖规格大大钢钢加工用工具加工用工具切削效果提高切削效果提高,实现实现低抵抗低抵抗以前技术以前技术新新技术技术锋利型刀尖的形成成为可能锋利型刀尖的形成成为可能新新刀尖刀尖形成（形成（FETFET）技術）技術粗粗加工加工 低抵抗低抵抗SUSSUS专用断屑槽专用断屑槽MSMS断屑槽断屑槽MUMU断屑槽断屑槽教材教材：P6P6降低切削降低切削抵抗抵抗,抑制抑制了毛刺的产生了毛刺的产生,从而抵制边界磨损从而抵制边界磨损使用了新的FET刃先技术，使得刀刃更锋利，可以有效降低切削抵抗,抑制边界磨损问题点的解决对策抑制边界磨损（损伤）的对策断屑槽断面10问题点的解决对策抑制边界磨损抑制边界磨损（损伤损伤）的的対策対策边边界摩界摩损损（损伤损伤）的的抑制抑制 使用耐氧化性高的刀片材种使用耐氧化性高的刀片材种強強韧韧性性高热传导高热传导材种材种优秀的化学稳定性优秀的化学稳定性TiAlNTiAlN涂层涂层A Al l2 2O O3 3涂层涂层不锈钢加工用不锈钢加工用工具材工具材种的必要特性种的必要特性热传导热传导率高率高的的超硬母材超硬母材抗磨损性良好的抗磨损性良好的TiCN TiCN 层层抗热性良好的抗热性良好的-Al-Al2 2O O3 3层层平滑平滑的的TiNTiN层层超硬母材超硬母材强韧强韧薄膜薄膜CVDCVD涂层涂层专用专用材材种的效果种的效果 抗磨损抗磨损性性提高提高 凹坑凹坑 、后角后角、境界、境界部部 边边界界损伤的损伤的抑制抑制 抗氧化性抗氧化性、韧韧性性提高所致提高所致 抑制溶着、抑制溶着、积屑瘤产生积屑瘤产生 平滑平滑的表面层的表面层薄膜薄膜CVDCVD涂层涂层（CA65CA65）问题点的解决对策抑制边界磨损（损伤）的対策边界摩损（11 边界磨损边界磨损（损伤损伤）的的抑制対策抑制対策改善点改善点：不让边不让边界界受损的受损的位置集中位置集中问题点的解决对策问题点的解决对策改变进给方向改变进给方向（锥度加工锥度加工直线直线加工加工）改变切深量改变切深量边边界磨界磨损损（损伤损伤）的的抑制抑制 边界磨损（损伤）的抑制対策改善点：不让边界受损的位12 不不锈钢锈钢切削切削加工上的加工上的大障碍大障碍加工加工毛刺毛刺（毛刺毛刺）的原因的原因 境界摩境界摩损损（损伤所致损伤所致）边界磨损发生后，刀刃在该点的切削效果差，边界磨损发生后，刀刃在该点的切削效果差，导致毛刺导致毛刺前述前述的边界磨损发生的边界磨损发生.含有含有镍镍（Ni Ni）粒子钢材的延展性粒子钢材的延展性 因为是粘性材料因为是粘性材料、很容易发生毛刺很容易发生毛刺不锈钢加工上的发生的问题点不锈钢加工上的发生的问题点加工加工毛刺毛刺（毛刺毛刺）的的抑制抑制教材教材：P7P7銅高張力鋼板（）冷間圧延鋼板（SPCC）SUS304（系）伸(%)引張強（MPa）金属板種類50220铜30100 铝32620高张力钢板37400冷却圧延钢板（SPCC）60590SUS304（奥氏体系）延展性(%)抗拉强度（MPa）金属板的种类反过来讲,毛刺发生后也会导致境界损伤.不锈钢切削加工上的大障碍加工毛刺（毛刺）的原因 境13问题点的解决对策问题点的解决对策抑制抑制加工加工毛刺毛刺（毛刺毛刺）的对策的对策 提高加工效果提高加工效果,抑制抑制毛刺毛刺使用不锈钢加工使用不锈钢加工专用断屑槽专用断屑槽 来提高加工效果来提高加工效果采用采用更锋利的刀尖更锋利的刀尖 处理处理（R R规格规格）来提高切削效果来提高切削效果 改变改变工具形状工具形状及及加工方法加工方法,抑制抑制毛刺发生毛刺发生新新技术技术MUMU断屑槽断屑槽前进前进方向方向面的面的毛刺发生毛刺发生往下压动加工进行对应往下压动加工进行对应消除毛刺的消除毛刺的対策対策改变改变横切刃角横切刃角,防止毛刺防止毛刺边边界部界部的的横切刃角横切刃角大大边边界部界部的的横切刃角横切刃角小小毛刺大毛刺小横切刃角小R角大R小（Rap）R大（Rap）问题点的解决对策抑制加工毛刺（毛刺）的对策 提高加工效果14 不锈钢加工上的不锈钢加工上的3 3大障碍大障碍溶着、溶着、积屑瘤的原因积屑瘤的原因 不锈钢里面所含的不锈钢里面所含的CrCr，Ni Ni 等粒子与工等粒子与工 具材种亲和具材种亲和性性大大,在刀尖上容易发生切在刀尖上容易发生切 屑屑溶着溶着.造成 在在断断续车续车削削和铣削时和铣削时,由于由于溶着溶着而发生而发生 吃刀现象吃刀现象、伴随伴随加工硬化加工硬化所形成的所形成的硬化硬化切切 屑的产生屑的产生导致刀具欠损发生导致刀具欠损发生 不锈钢加工上发生的问题点不锈钢加工上发生的问题点立铣刀加工时的刀刃溶立铣刀加工时的刀刃溶着着（其他公司产品其他公司产品A A）溶着溶着教材教材：P8P8溶着溶着性崩性崩损 不锈钢加工上的3大障碍溶着、积屑瘤的原因 不锈钢里面15 溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制対策抑制対策问题点的解决对策问题点的解决对策溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制抑制采用更锋利的刀刃采用更锋利的刀刃,提高切削效果提高切削效果,抑制溶着抑制溶着和和 积屑瘤的产生积屑瘤的产生使用不锈钢加工的使用不锈钢加工的专用断屑槽专用断屑槽,提高了切削效果提高了切削效果采用采用更锋利的刀尖处理更锋利的刀尖处理（R R规格规格）来提高切削效果来提高切削效果 提高提高切削速度切削速度,抑制溶着抑制溶着和积屑瘤的产生和积屑瘤的产生新新技术技术vc=50m/minvc=200m/min【高速领域】【低速领域】溶着、积屑瘤的抑制対策问题点的解决对策溶着、积屑瘤16溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制対策抑制対策问题点的解决对策问题点的解决对策溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制抑制使用表面平滑的断屑槽使用表面平滑的断屑槽,抑制溶抑制溶着着积屑瘤发生积屑瘤发生表面未处理（CVD）有异物付着闪亮金色涂层抑制异物付着切削切削后的状态后的状态切削后的状态切削后的状态PR1125由于使用了新开发的FS技术，同样具有光滑的表面，也可以有效抑制附着物。溶着、积屑瘤的抑制対策问题点的解决对策溶着、积屑瘤的17 溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制対策抑制対策使用切削效果更加良好的刀片使用切削效果更加良好的刀片钢钢加工用加工用断屑槽断屑槽不锈钢不锈钢加工用加工用断屑槽断屑槽（MS/MU MS/MU 断屑槽断屑槽）研磨断屑槽研磨断屑槽CA6515CA6515CA6525CA6525PR1125PR1125（安定性（安定性重视重视）改变为抗磨损改变为抗磨损性性良好的刀片材种良好的刀片材种（因因磨磨损而发生的损而发生的溶着溶着和积屑瘤对策和积屑瘤对策）问题点的解决对策问题点的解决对策溶着、溶着、积屑瘤的积屑瘤的抑制抑制 溶着、积屑瘤的抑制対策使用切削效果更加良好的刀片18 其他问题点其他问题点刀片寿命刀片寿命低下低下不锈钢的热传导率低不锈钢的热传导率低,导致前角导致前角面面发生发生 塌陷塌陷磨磨损损、冲击性崩冲击性崩、塑性变形等塑性变形等切削切削热热切刃集中切刃集中前角面摩损前角面摩损塌陷塌陷磨磨损损发热而产生刀尖发热而产生刀尖塑性塑性变形变形热龟裂热龟裂heatheat crack crackSUSSUS 不锈钢加工上发生的问题点不锈钢加工上发生的问题点教材教材：P9P9切削速度切削速度(m/min)(m/min)SUS：vc=150m/min S45C：vc=250m/min150250刀尖刀尖温度温度0 05005000 0100100200200300300刀尖温度刀尖温度 ()()1,0001,000500500SUS304SUS304炭素炭素钢S45CS45C不锈钢在相同的切削速度下切削温度显著上升 其他问题点刀片寿命低下不锈钢的热传导率低,导致前角面发19问题问题点点的解决对策的解决对策 刀片刀片寿命低下寿命低下的对策的对策选用不锈钢加工专用选用不锈钢加工专用材材种种,提高抗氧化性和散热性提高抗氧化性和散热性刀片刀片寿命低下寿命低下的的抑制抑制强韧强韧性性高热传导高热传导材种材种热的热的、化学的安定性、化学的安定性TiAlNTiAlN涂层涂层A Al l2 2O O3 3涂层涂层不锈钢加工用工具材种的必要特性不锈钢加工用工具材种的必要特性热传导率高的热传导率高的热传导率高的热传导率高的超硬母材超硬母材超硬母材超硬母材抗抗磨磨损性良好的损性良好的TiCNTiCN层层抗热性强的抗热性强的-AlAl2 2O O3 3层层平滑平滑TiNTiN层层超硬母材超硬母材强韧强韧薄膜薄膜CVDCVD涂层涂层专用材种的效果专用材种的效果 抗抗磨磨损性提高损性提高 凹坑凹坑、后角面后角面、境界、境界 边边界界损伤的抑制损伤的抑制 通过提高抗氧化性通过提高抗氧化性、韧韧性性 抑制溶着和积屑瘤发生抑制溶着和积屑瘤发生 平滑的平滑的表面表面层层薄膜薄膜CVDCVD涂层涂层（CA65CA65系列系列）问题点的解决对策 刀片寿命低下的对策选用不锈钢加工专用材种