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    PCBN刀具常見磨損形式及改善措施

    發布時間: 2020-06-04 發布者: 富耐克應用研究中心

    PCBN刀具經常被用來切削加工灰鑄鐵、淬硬鋼、軸承鋼、工具鋼、(球墨鑄鐵)粉末冶金等高硬度難加工材料,在切削過程中刀具的磨損是不可避免的。PCBN刀具的磨損通常是由多種磨損機制如機械磨損、黏結磨損和擴散磨損等共同作用的結果。當刀具的磨損量達到一定程度時,就無法保證零件的加工質量甚至會使刀具發生破損,從而致使刀具失效。為提高PCBN刀具的使用壽命,針對PCBN刀具在實際使用中常見的磨損形式進行原因分析,同時可采取以下具體措施予以改善:

    (1)前刀面磨損

    PCBN刀具前刀面上主要的磨損形式是月牙洼磨損,并且磨損在切削的開始階段便開始發生。月牙洼磨損主要是由機械磨損和擴散磨損造成的。機械磨損和黏結磨損都會使PCBN刀具中的黏結劑弱化,使CBN顆粒剝落,導致刀具的月牙洼磨損,并且隨著切削的進行月牙洼的深度也會增加。

    改進措施:①更換為耐月牙洼磨損性更高的材質;②增大前刀角;③降低切削速度;④減少進給量和切深;④檢查刀片切削點是否位于中心高處;⑤如被加工工件材料為鑄鐵,應檢查其鐵素體含量是否在控制范圍內。

    (2)后刀面磨損

    與前刀面不同的是,PCBN刀具的后刀面在切削前期磨損量很小,甚至在切削開始一段時間后才發生磨損。隨著切削的進行,后刀面的磨損量才開始逐漸增大,后刀面的主要磨損形式為溝槽磨損。

    改進措施:①降低切削速度;②增加進給量;③更換耐磨損性能更好的材質。

    (3)切削刃微崩刃

    微崩刃的產生與刀具材料強度和韌性有關,如刀具材質的韌性不足導致切削刃微崩刃,另外與切削過程中一些化學反應和工件材料黏附在刀面上的情況密切相關,如切削粘附導致切刃脫落等。

    改進措施:①采用刃口有倒刃或經過研磨處理的刀片;②降低切削速度或盡可能避免斷續切削;③提高工藝系統剛性;④如斷續切削不可避免(如加工表面有孔、槽等),則應對相應的切削進入部位作預倒角處理;⑤改變切削線速度以優化切削狀況,避免振動。

    (4)刀口嚴重崩刃

    如果刀具材料、切削用量或切削條件選擇不當,刀具受到較大機械沖擊和熱沖擊作用,刀具就可能發生嚴重崩刃或破損。

    改進措施:①減小切削速度或加工余量以降低切削載荷;②降低切削速度;③適當加大刀尖圓角半徑(甚至可采用圓刀片);④采用經過倒刃或研磨刃口的刀片;⑤檢查刀片安裝是否正確、可靠,安裝面是否完好(特別是整體CBN刀片);⑥檢查刀片切削刃口中心高是否正確。

    PCBN刀具的使用是否成功不僅取決于PCBN刀具本身(材料構成、幾何形狀),而且與整個加工系統的各個環節有關,如機床性能的優劣、工件夾持的可靠性、刀桿系統的剛性、刀片選擇的合理性、切削參數的選擇等均會影響PCBN刀具的切削加工效果。只有正確、合理地使用PCBN刀具,才能提高加工效率、降低生產成本,獲得最大的技術經濟效益。

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