PCBN刀具切削高温合金锯齿形切屑形成机理

高温合金被广泛的应用于航空航天工业中,它是一种典型的难加工材料,切削过程刀具磨损严重。PCBN刀具作为一种超硬刀具材料在加工高温合金方面具有较大潜能,但由于PCBN刀具没有断屑槽,故断屑困难。因此研究切削参数以及刀具磨损对切屑形成的影响规律对推进PCBN刀具的应用具有重要的意义。通过试验研究切削参数和刀具磨损对切削力、切屑宏观状态和切屑微观参数(切屑剪切角、切屑厚度、齿高和齿间角)的影响规律。试验结果表明:当切削速度为97 m/min,切削深度为0.1 mm,进给量为0.14 mm/r时,切屑的宏观状态最佳。并根据试验结果,确定了绝热剪切带的位置和两个切屑锯齿形成的关系,进而建立了PCBN刀具切削高温合金GH4169的锯齿形切屑的形成机理模型:当刀具运动到某一点开始出现绝热剪切带,继续运动到下一点,形成一个锯齿,继续运动将出现下一个剪切失稳。

高压冷却下PCBN刀具切削高温合金切屑卷曲折断机理及试验研究

高温合金广泛应用于航空航天领域,是一种典型的难加工材料,切削过程中切屑缠绕工件及刀具、不易折断,从而降低刀具寿命和已加工表面质量。PCBN是超硬刀具材料,加工高温合金等高温高强度钢性能优异,但由于刀具材料特性通常采用平前刀面,因此切削过程中断屑比较困难。高压冷却是金属高效切削加工中一种新型加工技术,可以有效改善断屑性能、提升断屑能力、提高刀具寿命和加工表面质量。目前对高压冷却断屑机理研究较少,且高压冷却切削仿真不易实现,为充分研究高压冷却下高温合金切削加工中的切屑折断机理,通过建立切屑卷曲半径预测模型和断屑模型,进行高压冷却下切屑折断机理研究,主要通过在高压冷却下,对PCBN刀具切削镍基高温合金进行试验研究,研究不同冷却液压力下切屑卷曲半径变化规律,对理论分析结果进行验证。研究结果表明:在高压冷却加工中由于高压冷却液的存在,切屑受到附加冷却液压力影响,使弯矩发生变化,造成切屑卷曲半径减小,最终导致切屑应变增大、切屑易于折断;且由于卷曲半径的改变使极限进给量和极限背吃刀量降低,使高压冷却加工改善断屑性能的效果非常明显。上述研究成果为实现高温合金高压冷却条件下的切削加工奠定了理论基础。

PCBN刀具切削淬硬钢GCr15的磨损实验研究

以PCBN刀具切削淬硬轴承钢GCr15为实验对象,对干湿切削条件下的刀具磨损形式、磨损原因及刀具寿命进行了对比实验研究。实验结果表明:干湿切削磨损形式相似,但干切削时前刀面磨损面积较大;磨损机理主要为摩擦磨损、粘结剂磨损、扩散磨损和氧化磨损;湿切削比干切削的正常磨损时间稍长一些。

PCBN刀具的发展性能及应用

从材料性能角度介绍PCBN刀具的特点及应用领域 。

PCBN刀具的磨损机理和干切削GCr15时的磨损与寿命

研究了PCBN刀具的磨损机理和磨损形式。通过对干切削GCr15轴承钢时刀具的磨损形式及寿命进行试验研究 ,得出了工件硬度、切削速度对PCBN刀具磨损的影响规律以及工件硬度在临界硬度附近时刀具磨损速度最快的结论。加工两种硬度工件时的刀具寿命方程表明 ,切削速度对PCBN刀具寿命的影响小于对硬质合金及陶瓷刀具寿命的影响。

PCBN刀具应用于先进切削工艺研究

介绍了ＰＣＢＮ刀具的特点、性能及高速、超高速切削、硬态切削、干式切削等先进切削工艺的特点和优越性，并用实际数据说明ＰＣＢＮ是适合于上述先进切削工艺方法的理想刀具材料，具有重要的应用价值和意义。

PCBN刀具切削GH706磨损特征研究

本文中采用PCBN刀具对镍基高温合金GH706车削试验研究刀具磨损并对比刀具材料.首先观察PCBN刀具的磨损形貌,根据其位置、形态等特点进行分类,分别为主切削刃边缘崩刃、主切削刃微崩刃及后刀面磨损、主副切削刃交界后刀面磨损、副切削刃微崩刃及副后刀面磨损等,从而将PCBN刀具磨损形式进行全新的定义,并根据刀具、工件属性以及切削过程刀-屑-工件相互作用特点,分析了不同类型磨损形成的原因.然后研究刀具磨损形貌随切削进程的变化规律,揭示了PCBN刀具切削GH706的失效历程.最后对比了5种不同PCBN材料的刀具的前、后刀面磨损状态,得到了CBN含量、结合剂种类对刀具磨损的影响规律,为高效切削镍基高温合金用PCBN刀具设计及应用提供技术指导.

PCBN刀具的硬态切削加工机理

从PCBN刀具的物理特性、磨损特性、锯齿形切屑的形成机理、切削力和金属软化效应、已加工表面质量等方面综述了PCBN刀具切削淬硬钢的适应性 ,着重从刀具磨损。

PcBN刀具车削淬硬高速钢的切削力与温度研究

应用正交试验设计,研究了PcBN刀具车削淬硬高速钢的切削力、切削温度以及切屑形态。结果表明:切削深度和进给量的增加而引起切削力的增大,切削速度的增加而引起了切削力的减小,切屑具有绝热加工形成的锯齿形态特点。

用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢

通过切削试验研究了PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢时的切削力特征、切屑形态、刀具磨损特性等切削性能 ,并从表面粗糙度、硬化层深度、亚表层白层现象。

PCBN刀具干车淬硬钢时倒棱前角对切削力和刀具磨损的影响

PCBN刀具磨出负倒棱是为了加强刀具的刃口强度,以减少刀具加工时可能出现的破损情况。本文通过对PCBN刀具加工淬硬轴承钢GCr15的一系列试验数据加以分析,得出倒棱前角和切削力、刀具磨损之间的关系,进而得出在实际加工情况下应该采用的最佳倒棱前角值。试验表明:当倒棱前角取15度且切削速度为125m/s时,刀具具有最好的加工效果,不但切削力可以达到最小值,刀具磨损最轻,而且刀具寿命也达到了最大值。

PCBN刀具断续干式切削ADI时切削力与寿命的研究

选用DBW85、DBC50、BN250、BN700四种牌号的PCBN复合片刀具断续干式车削等温淬火球墨铸铁(ADI),测定了在相同几何参数下的切削力和在不同速度下的刀具寿命。试验结果表明:(1)在所选用四种牌号PCBN刀具中,高CBN含量的BN700和DBW85断续加工ADI的性能,要优于低CBN含量的BN250和DBC50,其中DBW85性能最好。(2)高CBN含量的BN700和DBW85加工ADI时,切削速度可选择偏高一些,一般要大于130m/min,低CBN含量PCBN刀具加工ADI时,切削速度要选择偏低一些,在100m/min左右。(3)黏结剂中添加W元素可以有效抑制PCBN刀具切削ADI时的化学磨损,改善刀具韧性,有利于ADI的断续切削。

PCBN刀具干湿切削淬硬钢表面完整性研究

本文以采用PCBN刀具切削淬硬轴承钢GCr15为试验,对干、湿切削两种润滑条件下,工件表面粗糙度及表面白层(一种在加工表面形成的晶相组织发生变化的结构)进行了对比研究。实验结果表明:干、湿切削都可获得较好的表面粗糙度,湿切削表面粗糙度Ra稍低;湿切削没有发现明显的白层产生,干切削白层生成较早,且白层与黑层的厚度随着刀具磨损的增加而逐渐增加。

PCBN刀具高速切削淬硬轴承钢的磨损机理研究

采用美国D.I.公司生产的BZN9000作为刀具材料制成PCBN刀具,在沈阳机床厂生产的CA6140A车床上对GCr15淬硬轴承钢进行高速切削试验。对切削试验后刀具的前、后刀面进行SEM形貌观察和EDS能谱分析,结果表明:PCBN刀具在高速切削过程中,机械磨损、黏着扩散磨损和化学磨损是刀具磨损的主要形式;前刀面磨损主要为月牙洼磨损,切削刃处、月牙洼后、前刀面处的黏着元素扩散比月牙洼底部还要严重;对后刀面的WDS线能谱分析证实,切削刃处的黏着元素扩散比后刀面要严重。

PCBN刀具技术最新进展

介绍了PCBN刀具的性能、最新结构设计及应用情况。

PcBN刀具车削镍基高温合金切削性能研究

本文研究了刀尖圆弧半径、负倒棱参数、切削速度、PcBN材质及干湿切削对PcBN刀具车削镍基高温合金GH4169切削性能的影响。试验结果表明：增大刀尖圆弧半径、负倒棱角度或减小负倒棱宽度均会使刀具磨损相应减小;PcBN的磨损随切削速度的提高而增大;DBW 85的切削性能优于BZN6 000和BTN100,且其高速下的磨损量比另两种材质在低速下的磨损还小,故DBW 85可实现镍基高温合金的高速切削;湿切比干切减少磨损40%~50%。

PCBN刀具的磨损机理

通过切削实验研究了ＰＣＢＮ刀具切削淬硬钢和铸铁的磨损机理．实验结果显示，ＰＣＢＮ刀具的主要磨损机理是刀具的氧化磨损及刀具与工件接触区域元素之间的相互扩散磨损和刀具材料的微裂解．

PCBN刀具切削淬硬GCr15轴承钢的切削力研究

通过系统的切削试验,研究了PCBN刀具硬态切削淬硬GCr15轴承钢时切削用量对切削力的影响规律,结果表明:径向力最大,其次是主切削力和轴向力;硬态切削粗加工时的切削力大致为精加工时的3倍;硬态切削力与切削深度和进给量在一定范围内呈线性上升的关系,而与切削速度呈非线性关系.

PCBN刀具断续车削淬硬钢的试验研究

为了探索PCBN刀具在断续切削条件下刀具的破损规律,选用两种不同的PCBN刀具,在不同强度的断续方式及不同的切削速度下,对淬硬钢进行车削试验研究。根据试验条件,观察了刀具前、后刀面的磨损及破损情况,分析了刀具的失效机理,比较了刀具的切削寿命。结果表明:断续强度严重影响PCBN刀具的使用寿命,断续强度越高,刀具寿命越低;在相同强度的断续条件下,切削速度影响刀具的使用寿命,切削速度越高,刀具的寿命越低;本实验所用的断续条件下,刀具的失效判据为崩刃。

PCBN刀具磨损形态与磨损规律的实验研究

对 PCBN刀具切削灰铸铁和淬硬 4 5号钢时的刀具磨损形态进行了观察 ,其磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损、边界沟槽磨损和破损。对 PCBN刀具的磨损规律进行了研究分析 ,发现湿式切削 PCBN刀具容易产生热裂纹 ,裂纹扩展导致刀具急剧磨损 ,甚至破损 ;PCBN刀具干式条件下切削铸铁 ,随切削速度提高 ,刀具磨损减少 ,刀具寿命提高 ,切削力随 PCBN刀具磨损量的增加而增大。