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    聚晶立方氮化硼刀具加工淬硬鋼的優勢及磨損特點

    發布時間: 2020-06-04 發布者: 富耐克應用研究中心

    淬硬鋼是典型的耐磨和難加工材料,這類材料經過淬火或低溫回火去應力后硬度高達HRC45~HRC65,具有較高的機械強度和抗疲勞磨損能力,因此淬硬鋼廣泛應用于各種對硬度和耐磨性要求較高的場合,如齒輪、軸承等。PCBN刀具在切削加工淬硬鋼時,通常采用干式切削加工,其工作溫度通??蛇_1000℃以上,而硬質合金、陶瓷刀具甚至金剛石刀具在如此高溫下,導熱系數升高,其性能會急劇的下降,影響切削的順利進行。通常在切削溫度較高時,尤其是切削淬硬材料,高溫能夠軟化堅硬的表面層,使切削順利進行,這時就需要PCBN刀具展現其熱穩定性及高溫下的優異性能,來滿足切削條件的要求。

    1.PCBN刀具加工淬硬鋼的優勢

    1.1在切削淬硬鋼時的溫度(800~1000℃)時,PCD、陶瓷以及硬質合金刀具的硬度及耐磨性大大下降,而PCBN刀具的的耐用度雖然相對低溫時有所下降,但是仍然能夠保持較高的性能,是所有切削刀具中表現最好的。

    1.2PCBN刀具在切削產生的高溫下,不會產生氧化現象,在切削鐵族金屬時,由于其化學惰性大,不易與之發生化學反應,具有較高的穩定性,故在切削淬硬鋼時的化學磨損相對較小,從而具有非常高的耐磨性。

    2.PCBN刀具加工淬硬鋼的磨損特點

    PCBN刀具在切削淬硬鋼時,磨損形式有很多種,其中前刀面磨損,即月牙洼磨損的范圍較小,這是由于切削深度較小,而且材料性脆易斷的原因;而后刀面磨損與硬質合金切削時類似,只不過PCBN刀具磨損的速度,要比硬質合金刀具慢的多。PCBN刀具磨損會導致刀具耐用度降低,換刀次數頻繁,也會引起被加工工件的尺寸精度降低,表面粗糙度下降等。PCBN刀具磨損的主要原因是在加工時CBN顆粒發生化學磨損,而粘結劑在切削過程中的耐磨性能要好于CBN顆粒。

    2.1切削力大 由于PCBN刀具以及淬硬材料的硬度都非常高,而且PCBN刀具刃口通常都具有負倒棱或刃口研磨的結構形式,從而增強了刃口的強度,避免了切削刃過早磨損和失效,但是也使得切削過程中切削力顯著增大。

    2.2切削溫度高PCBN刀具切削淬硬鋼通常在干式切削條件下進行,兩個高硬度的材料切削碰撞和摩擦,會產生非常高的切削溫度和熱量,會影響加工工件的尺寸精度和表面粗糙度,也會導致PCBN刀具的磨損,以至于耐用度降低。

    2.3鋸齒形切屑形態PCBN刀具切削精加工淬硬鋼時,硬度都非常高,而且加工余量小,切削去除的金屬材料薄,所以切削過程通常產生鋸齒形切屑。在其形成過程中往往伴隨著周期性變化的切削力和較高的切削溫度而產生。

    3.結語

    PCBN刀具整體立方氮化硼(PCBN)刀具性能優異,高硬度、耐磨性以及在切削高溫下顯現出紅硬性和熱化學穩定性等,更適合于高速與干式切削以及“以車代磨”等先進的加工方法。同時在進行切削加工淬硬鋼時具有更好的加工靈活性,其加工表面質量也可以得到甚至超過傳統磨削所能達到的效果。

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