数控加工不锈钢材料难度解析与刀具专家对策

目前不锈钢被广泛应用于航空航天、发电设备制造、建筑和食品等工业部门及日常生活中。而不锈钢材料在加工过程中易出现刀具磨损加快、加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题，严重影响了此类材料零件的加工质量、生产周期及加工成本。金属加工微信针对不锈钢材料加工难点进行分析总结，并为金粉们提供了不锈钢切削的具体措施及典型产品作参考。

 1、高温强度高，加工硬化倾向大

与一般钢相比，不锈钢的强度、硬度并不高，但由于含大量的Cr、Ni、Mn等元素，塑性与韧性好，高温强度高，加工硬化倾向大，因此，切削负荷重。此外，奥氏体不锈钢在切削过程中，内部还会析出一些碳化物，加重了对刀具的擦伤作用

2、切削力大

不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢（其伸长率超过45钢的1.5倍以上），使得切削力增加

3、切屑与刀具粘结现象严重

切削过程中容易生成积屑瘤，既影响加工表面粗糙度，又容易造成刀具表面剥落

 4、切屑不易卷曲与折断

对封闭及半封闭容屑的刀具，易产生切屑堵塞现象，使加工表面粗糙度增大及刀具崩刃

 5、线膨胀系数大

约为碳素钢线膨胀系数的一倍半，在切削温度的作用下，工件容易产生热变形而影响尺寸精度

6、导热系数小

一般约为中碳钢导热系数的1/4~1/2，切削温度高，刀具磨损快

刀具材料的选择

1.应选用硬度高、韧性及耐热性好，且与不锈钢化学亲合性小的刀具材料

2.采用高速钢时，宜选用W2Mo9Cr4VCo8，W6Mo5Cr4V2Al, W10Mo4Cr4V3Al等高性能的高速钢

3.采用硬质合金时，不宜采用YT类合金，最好采用含Ta(Nb)的YW或YG钨钴类（ISO的M、K类）合金。如YS2、YG3X、YG8W、YG6A、YG6X、YG643、YG813、YW3Y、YG8N等

4.涂层硬质合金可采用CA15、CA25、YBM151、YBM251、YBM351、YBG202、YBG252、YBG302、CN251、YB425、ZC05、ZC07、ZM10等

5.金属陶瓷可采用YNG151；涂层金属陶瓷可采用YNG151C

典型案例介绍

OSG不锈钢&钛合金专用钻头WDO-SUS

WDO-SUS 不锈钢&钛合金专用钻头

由于不锈钢和钛合金不易生锈，不易损坏，外观漂亮等特点，使其广泛的运用在现代工业用品中。虽然对于普通的不锈钢和钛合金的加工已经十分困难的，但随着不锈钢的发展，对于析出硬化性不锈钢的加工变得更加困难，因此会出现许多例如：钻头不够锋利而引起的加工硬化、切屑易卷曲缠绕、切削温度增高而引起的工具寿命缩短、溶着等问题。因此如何才能高效率、高精度地加工不锈钢和钛合金材料，一直是困扰着研发设计人员的一大心病。

现如今在OSG研发人员的不懈努力下，不锈钢&钛合金专用钻头WDO-SUS诞生。作为一款重现锋利性的钻头，WDO-SUS对不锈钢和钛合金加工以及加工时常见的问题，都能够做到真正的迎刃而解！

WDO-SUS的优点：

①锋利性的切削刃，能抑制加工硬化，从而提高刀具寿命

②采用耐溶着与附着力度优良的WXL涂层，能防止刀具磨损

③新型的槽型设计，可将切屑细小分段

④新型内冷油孔“MEGA COOLER”™，在增大冷却油剂的喷出量的同时，提高排屑性

⑤特殊的横刃设计，减少摩擦面积和摩擦热量

应用案例：WDO-SUS-5D

加工孔数

其他公司切屑

WDO-SUS切屑

2山特维克可乐满

2000系列材质 (GC2015 & GC2025)+T-Max® P轻快切削槽型

山特维克可乐满不锈钢材质GC2025和 GC2015和T-Max® P轻快切削槽型-XF、-XM和-XMR相结合，在不锈钢车削工序中能够实现更长的刀具寿命。

特点：

•更轻快的切削力槽型

_{•断屑槽在低切削深度 (ap) 和低进给 (fn)条件下出色的断屑能力}

•与现有槽型-PF、-PM、-MF和-MM相比，极大的扩展了ISO M的应用参数范围

应用：

精加工 -XF

•设计用于轻快切削动作

•精加工时提供最佳断屑

•半精加工中切屑成形稳定

半精加工 -XM

•轻快切削作用和坚固的槽型可确保灵活加工

•平衡的切削刃倒圆以及用于半粗加工至精加工的卷屑槽

 半粗加工 -XMR

•增强型切削刃适用于对强度有高要求的工序

•刀片的大接触面可确保安全、稳定的加工

加工实例

-XM vs. -MR  性能PK

XM-GC2025, 6 components

MR-GC2025, 3 components

3肯纳金属

Kennametal-Stellram车削刀具

不锈钢材料因表面加工硬化严重、切削力大、切削温度高、切屑不易折断、刀具磨损快、工件线膨胀系数高等加工特点造成了它的可切削加工性较差，与碳钢材料相比，其可加工性下降将近50%。针对不锈钢的这些加工特点，加工不锈钢的刀具在选择上不但要考虑刀具材料的韧性，同时还有选择刀具就有较大的切削前/后角及锋利的切削刃口，同时切削刀具的涂层材料也主要选取了物理沉积法涂层获得更光滑的刀具切削表面，以减小切削力。

Kennametal-Stellram的车削刀具产品从材料和刀具结构及刀具涂层三个方面入手，针对不锈钢材料做了专门而深入的特殊设计，成为不锈钢材料卓越的领跑者。Kennametal-Stellram车削刀具基体材料中含有非常耐磨的化学成分，同时根据加工性质配备了不同的断屑槽结构，无论是粗加工还是精加工，具有高耐磨性、高韧性的刀具都表现出其卓越的加工性能，其产品以高效率和高寿命受到广大的使用客户的信赖。

Kennametal-不锈钢车刀

加工实例

零件名称：阀芯。

 零件材料：316L不锈钢。

冷却方式：外部乳化液。

加工类型：车削外圆及端面。

 机床：数控车床

刀杆：MCLNR2525M12。

刀片：CNMG120412E-4E。

_{切削参数：vc=120m/min，f=0.25mm/r，ap=2.5mm，l=50×23mm，加工直径为150mm。加工寿命20件/刃(同行刀片参数为vc=120m/min，f=0.15mm/r，ap=1.5mm的寿命7件/刃)}

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