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PCBN车刀前刀面微沟槽结构技术

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理念与实践

PCBN车刀前刀面微沟槽结构技术

  • 分类:理念与实践
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2022-04-03 13:22
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PCBN车刀前刀面微沟槽结构技术

【概要描述】立方氮化硼刀具是指用立方氮化硼(CBN)做成切削部分的刀具。立方氮化硼(CBN)是氮化硼BN的同素异构体之一,结构与金刚石相似,是用超高温超高压技术人工合成的超硬材料。

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   立方氮化硼刀具是指用立方氮化硼(CBN)做成切削部分的刀具。立方氮化硼(CBN)是氮化硼BN的同素异构体之一,结构与金刚石相似,是用超高温超高压技术人工合成的超硬材料。其硬度仅次于金刚石(显微镜硬度可达8000-9000HV),且热稳定性高(达1250-1350°C),对铁族元素化学惰性大,抗黏结能力强,用金刚石砂轮即可磨削开刃,故适于加工35HRC以上的硬质材料,如各种淬硬钢(碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、轴承钢、模具钢等)、冷硬铸铁、钴基和镍基高温合金,硬质合金、表面涂喷(焊)材料等高硬及耐磨材料,也可用于钛合金、纯镍、纯钨及其它材料的加工。聚晶立方氮化硼(PCBN)是在高温、高压下,将许多CBN单晶粉聚晶成的多晶体材料,是CBN单晶粉的的烧结体,是以车刀、铣刀代替磨削的最佳刀具之一。

       PCBN车刀干切削技术,是在无冷却液条件下可保护环境的机械加工技术。但是,在干切削中,刀片与切削的界面为完全的二相固态接触,会导致热源强和切削温度高等问题。采用硬质合金刀片干切削淬硬钢时,刀片前刀面的磨损是以黏结为主,呈不规则的凹坑状,但采用陶瓷刀片高速干切削淬硬钢时,利用切削高温的摩擦化学反应,反而会在刀片前刀面生成润滑的反应膜。此外,在前刀面月牙洼磨损区域装填固体润滑剂,可以改善干切削时刀片的摩擦特性。采用PCBN车刀干车削硬度为HRC62的轴承钢时,还可提高表面质量。研究表明,PCBN车刀的前刀面加工出微结构形状,可取得较好的润滑性,改善切削性能,也能减小PCBN车刀在加工过程中的磨损。但是,在超硬的PCBN车刀的前刀面表面加工出微结构形状极为困难。与激光加工和刻蚀加工相比,采用金刚石砂轮V形尖端的微磨削技术,可以在超硬PCBN车刀表面,加工出规则和光滑的微沟槽结构。为了更好地实现淬火钢的干切削,PCBN车刀的前刀面微沟槽结构又分为三种,即:平行微沟槽结构、倾斜微沟槽结构和垂直微沟槽结构。三者的优缺点如下:

      1. 平行微沟槽结构和倾斜微沟槽结构,比垂直微沟槽结构,具有更快的传热速度,有利于从刀尖排热。

      2. 平行微沟槽结构可以比传统平面车刀,降低干切削温度约18%。但是,倾斜微沟槽结构和垂直微沟槽结构,因刀片切削刃的破坏会导致更高的干切削温度。

      3. 在较大切除率下,刀片前刀面的平行微沟槽结构不损坏切削刃,与倾斜微沟槽结构和垂直微沟槽结构相比,能够更大幅度地降低干切削温度。

      4. 倾斜微沟槽结构和垂直微沟槽结构与切削刃交叉,会损坏切削刃,从而导致刀片的前刀面和后刀面的剧烈磨损,产生更高的干切削温度。

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