PCBN刀具常见磨损形式及改善措施

发布时间: 2020-06-04 发布者: 富耐克应用研究中心

PCBN刀具经常被用来切削加工灰铸铁、淬硬钢、轴承钢、工具钢、(球墨铸铁)粉末冶金等高硬度难加工材料,在切削过程中刀具的磨损是不可避免的。PCBN刀具的磨损通常是由多种磨损机制如机械磨损、黏结磨损和扩散磨损等共同作用的结果。当刀具的磨损量达到一定程度时,就无法保证零件的加工质量甚至会使刀具发生破损,从而致使刀具失效。为提高PCBN刀具的使用寿命,针对PCBN刀具在实际使用中常见的磨损形式进行原因分析,同时可采取以下具体措施予以改善:

(1)前刀面磨损

PCBN刀具前刀面上主要的磨损形式是月牙洼磨损,并且磨损在切削的开始阶段便开始发生。月牙洼磨损主要是由机械磨损和扩散磨损造成的。机械磨损和黏结磨损都会使PCBN刀具中的黏结剂弱化,使CBN颗粒剥落,导致刀具的月牙洼磨损,并且随着切削的进行月牙洼的深度也会增加。

改进措施:①更换为耐月牙洼磨损性更高的材质;②增大前刀角;③降低切削速度;④减少进给量和切深;④检查刀片切削点是否位于中心高处;⑤如被加工工件材料为铸铁,应检查其铁素体含量是否在控制范围内。

(2)后刀面磨损

与前刀面不同的是,PCBN刀具的后刀面在切削前期磨损量很小,甚至在切削开始一段时间后才发生磨损。随着切削的进行,后刀面的磨损量才开始逐渐增大,后刀面的主要磨损形式为沟槽磨损。

改进措施:①降低切削速度;②增加进给量;③更换耐磨损性能更好的材质。

(3)切削刃微崩刃

微崩刃的产生与刀具材料强度和韧性有关,如刀具材质的韧性不足导致切削刃微崩刃,另外与切削过程中一些化学反应和工件材料黏附在刀面上的情况密切相关,如切削粘附导致切刃脱落等。

改进措施:①采用刃口有倒刃或经过研磨处理的刀片;②降低切削速度或尽可能避免断续切削;③提高工艺系统刚性;④如断续切削不可避免(如加工表面有孔、槽等),则应对相应的切削进入部位作预倒角处理;⑤改变切削线速度以优化切削状况,避免振动。

(4)刀口严重崩刃

如果刀具材料、切削用量或切削条件选择不当,刀具受到较大机械冲击和热冲击作用,刀具就可能发生严重崩刃或破损。

改进措施:①减小切削速度或加工余量以降低切削载荷;②降低切削速度;③适当加大刀尖圆角半径(甚至可采用圆刀片);④采用经过倒刃或研磨刃口的刀片;⑤检查刀片安装是否正确、可靠,安装面是否完好(特别是整体CBN刀片);⑥检查刀片切削刃口中心高是否正确。

PCBN刀具的使用是否成功不仅取决于PCBN刀具本身(材料构成、几何形状),而且与整个加工系统的各个环节有关,如机床性能的优劣、工件夹持的可靠性、刀杆系统的刚性、刀片选择的合理性、切削参数的选择等均会影响PCBN刀具的切削加工效果。只有正确、合理地使用PCBN刀具,才能提高加工效率、降低生产成本,获得最大的技术经济效益。

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