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刃口钝化对PCBN刀具切削性能影响的研究

刘海涛  
【摘要】: PCBN刀具具有硬度高、耐磨性好和化学稳定性好等优点,有效解决了冷硬铸铁、镍基高温合金等的难加工问题。由于PCBN属于脆性刀具材料,即使刀具经过仔细的刃磨,刃口处仍然存在程度不同的微观缺口,在切削加工过程中这些微观缺口极易扩展,使刀具的磨损加剧。如果工件材质不均匀或遇到非连续面的切削加工,微观缺口会导致刀刃的耐冲击性能下降,刀具常发生早期破损。为了解决以上问题,国内外学者在刀具几何参数、刀具结构和切削用量等方面进行了大量研究并取得了重要成果,而在刃口钝化方面的研究却鲜见报道,因此,有必要对刃口钝化对PCBN刀具切削性能的影响进行研究。本文采用含磨料尼龙刷法对PCBN刀具进行刃口钝化处理,并通过断续切削等温淬火球墨铸铁(ADI)和连续切削镍基高温合金GH4169的试验,研究了刃口钝化处理对PCBN刀具切削力、刀具寿命和刀具磨损的影响。 首先,采用不同钝圆半径的PCBN刀具断续切削ADI,试验结果表明:准静态力与断续冲击力随钝圆半径的增大呈先增大后减小的趋势;径向冲击力随钝圆半径的增大呈先减小后增大的趋势;刃口钝化处理能缩短甚至消除初期磨损阶段,提高刀具的抗冲击性能,降低刀具发生崩刃、破损的概率,延长刀具的使用寿命;试验条件下,刀具寿命随钝圆半径的增大呈先增大后减小的趋势,rn=4.8μm刀具的寿命最长,是未钝化刀具寿命的三倍左右;刀具磨损的主要原因是磨粒磨损和粘结扩散磨损。其次,采用不同钝圆半径的PCBN刀具连续切削GH4169,试验结果表明:切削力随钝圆半径的增大基本上呈增大的趋势,但rn=4.8μm刀具切削时切削力出现减小,刀具磨损相对较小;刀具磨损形态主要表现为月牙洼磨损和沟槽磨损。此外,断续切削ADI和连续切削GH4169的试验中还研究了不同钝圆半径PCBN刀具切削力随切削用量的变化规律。


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