高速切削淬硬模具钢刀具磨损的对比实验研究

使用PCBN和陶瓷两种材质的刀具对淬硬模具钢Cr12MoV进行高速切削试验,深入研究了高速切削时的刀具寿命、刀具磨损形态和磨损原因,得出如下结论:相同的切削条件下,PCBN刀具寿命约为陶瓷刀具的2～3倍,当切削速度由153 m/min增大到241 m/min时,两种材质刀具寿命均下降50％以上;在相对低速下切削时,PCBN刀具和陶瓷刀具磨损形态主要为月牙洼和后刀面磨损,在相对高速下切削时,两种刀具均出现破损,破损形态主要包括崩刃和片状剥落等;PCBN刀具磨损原因主要为黏结磨损、氧化磨损和扩散磨损,陶瓷刀具的主要磨损原因有磨粒磨损、黏结磨损和扩散磨损;相同切削条件下,PCBN刀具抗磨粒磨损的能力好于陶瓷刀具,而陶瓷刀具的抗氧化性能要好于PCBN刀具;切削速度对刀具磨损原因有重要影响,随着切削速度的增大,磨粒磨损程度和黏结磨损程度均减弱.     

PCBN刀具高速切削淬硬钢材料的研究

以PCBN复合片为刀具材料进行相关力学性能分析,并将其制成SNGN120408型刀具后在刀具机床上进行淬硬钢切削试验。分析结果表明:PCBN复合片的结合剂主要为TiN和TiB₂,其内部结构均匀,且有良好的致密性。切削试验表明:在干式切削淬硬钢的试验中,切削进给量以及切削速度对PCBN刀具的磨损有较为明显的影响。相比于切削速度,进给量对淬硬钢工件表面的粗糙度影响更大。PCBN刀具高速干式切削淬硬钢的磨损为黏结磨损、局部剥落和扩散磨损等多重磨损共同作用的结果。      

PCBN刀坯切削试验初探

用实验室和商业用(A、B、C、D四种牌号)的几种PCBN刀坯制成刀具进行干切削淬硬轴承钢GCr15的试验,在不同切削速度的条件下比较了它们的耐用度,并对刀具的磨损和失效机理进行了分析.结果表明,在切削速度为90、109m/min的低速条件下,实验室样品的切削性能良好,耐用度几乎比其它种类的刀具高出24%～80%,在切削速度为154、176 m/min的高速条件下,实验室合成的两种样品和B的切削性能最好,A和D的性能则波动较大;刀具失效形式在低速时为机械磨损,在高速时为崩刃.     

TiAlSiN涂层刀具高速干车削钛合金磨损机理研究北大核心

TiAlSiN涂层硬质合金刀具材料力学性能较好,探究了TiAlSiN涂层刀具高速干切削钛合金的磨损机理,为改善刀具切削性能、提高加工效率提供指导。采用TiAlSiN涂层硬质合金刀具对TC4钛合金进行高速干车削试验,研究两种切削速度(v=80、120 m/min)下刀具的磨损机理。结果表明:TiAlSiN涂层刀具前刀面主要磨损机理为粘结磨损和氧化磨损,在高速时(v=120 m/min)还存在扩散磨损;TiAlSiN涂层刀具后刀面主要磨损机理为粘结磨损、氧化磨损和磨粒磨损;刀具在v=80 m/min时切削效果更好,切削速度越高,刀具磨损越严重。     

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。     

切削速度对微织构刀具切削力的影响

目的 研究微织构刀具在不同切削速度下切削力的变化规律,从而改善刀具的切削性能。方法 利用激光技术在PCBN刀具前刀面进行微织构处理,加工微槽宽度分别为30、40 μm的垂直微槽和平行微槽,并选择60、72、85 m/min三种不同的切削速度,分别用微织构PCBN刀具干式切削AISI 52100材料,使用测力仪收集切削过程产生的主切削力、径向力和轴向力。结合有限元仿真技术,设置与实际切削试验相同的切削用量、微织构刀具材料和工件材料等切削条件,从刀具表面应力角度分析微织构刀具在不同切削速度下的切削力变化,并与切削试验结果进行对比。结果 在不同的切削速度条件下,不同微织构刀具产生的切削力受切削速度的影响程度不同。30 μm垂直微槽和40 μm平行微槽PCBN刀具在较高的切削速度下均能取得较小的切削力,切削速度的变化对主切削力、径向力和轴向力的影响均较大。结论 随着切削速度的增大,垂直微槽和平行微槽可有效减小主切削力和径向力。在相同的切削速度下,垂直微槽比与平行微槽更有利于获得较小的切削力。试验结果对微织构PCBN刀具切削淬硬钢材料奠定了基础。     

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刀具切削性能和磨损机理研究综述

聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具是继聚晶金刚石刀具之后的又一种超硬刀具,以其独特的“以车代磨”、“硬态加工”、“干式切削”等方式被誉为21世纪的绿色环保刀具。PCBN刀具在金属切削方面具有广泛的应用,主要用来加工各种淬硬钢、耐磨铸铁等铁基材料。本文介绍了PCBN刀具成分、几何形状、切削参数等对其切削性能的影响,在此基础上分析了不同材料加工时刀具的主要磨损机理,还简单对比了硬质合金和PCBN刀具切削性能上的差异。      

铍铜合金断续切削后刀面磨损机理研究

目的研究断续切削过程温度变化对刀具粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的影响。方法搭建了仿铣削加工的断续车削实验平台,采用热电偶法测量了断续切削过程中刀具后刀面在不同速度下的切削温度,利用带有能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)观察后刀面随速度变化的磨损形貌并分析后刀面磨损区域的元素组成,阐述了后刀面温度和刀具磨损之间的联系,研究了Ti AlN涂层硬质合金刀具断续切削铍铜合金C17200时的后刀面磨损机理。结果随着切削速度的增加,刀具温度在v=500 m/min出现峰值,温度越高,后刀面的涂层剥落和粘结磨损现象越严重,涂层剥落和粘结磨损现象在切削速度为500 m/min时最严重,而后随着刀具温度的降低而减缓,切削速度600 m/min时的涂层剥落和粘结磨损现象相比500 m/min时有所减轻。结论断续切削过程中,刀具持续性地经受"负载-卸载"、"升温-降温"产生的高温、冲击和加工环境的不稳定性,是引起粘结现象、涂层剥落和刀具磨损的主要原因。涂层剥落和粘结磨损是导致铍铜合金断续切削刀具失效的主要磨损形式。     

PCBN刀具干湿切削加工淬硬钢时的磨损对比

本文研究了在一定切削参数下干、湿式切削加工淬硬钢时四种PCBN刀具的刀具寿命、磨损形式和磨损机理。通过扫描电子显微镜观察不同切削行程下刀尖形貌和刀具后刀面磨损量,并对刀具前后刀面进行能谱分析。结果表明湿式切削时的后刀面磨损量小于干式切削,说明刀具湿切比干切时具有较好的性能;PCBN刀具的磨损形式有前刀面磨损、后刀面磨损,其中前刀面磨损的表现形式为月牙洼磨损,磨损机理为机械磨损、氧化磨损和黏结剂磨损,而后刀面磨损机理有机械磨损、氧化磨损、黏结剂磨损和扩散磨损等;同时还发现CBN含量下降,刀具的后刀面磨损量也有下降趋势,即刀具的切削寿命有延长趋势。     

硬质合金车削30Cr13不锈钢磨损机理研究

为了发现TiAlN基纳米涂层钨钴类硬质合金刀具车削30Cr13不锈钢时在不同切削速度下的干式切削磨损机理,借助光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析,对其磨损机理进行试验研究,试验结果表明:保持切削深度1.5mm、进给量0.2mm/r不变,当切削速度依次取υ=123m/min、υ=132m/min、υ=142m/min、υ=152m/min和υ=163m/min时,切削速度与刀具耐用度的关系呈现"驼峰曲线"性质,低速υ=123m/min时前刀面以粘附磨损为主,随着切削速度增加,切屑与前刀面紧密接触地方在磨料磨损、粘附磨损、扩散磨损、氧化磨损的共同作用下逐步形成"月牙洼"磨损,并随着切削速度的增加向切削刃方向扩展,υ=142 m/min时刀具耐用度最好,经济效益显著。     

PCBN刀具硬态车削的磨损机制研究

PCBN刀具用于高速切削、硬态切削、干切削以及加工自动化和难加工材料等先进切削工艺时显示出了卓越的性能,为了推动PCBN刀具在我国的推广使用,充分发挥PCBN刀具的潜能,有必要对PCBN刀具切削过程中的行为规律进行研究。目前国内外已经有很多这方面的研究报道,本文旨在对前人已进行的工作进行一个系统的总结,以期能得到PCBN硬态车削时的主要的磨损机制。     

PCBN刀具的新进展及趋势展望

PCBN刀具材料的优势在机械加工制造领域，切削加工技术已经进入以高速铣削、CNC多功能切削、微细形状／超精切削等为代表的变革创新时期。与此同时，切削刀具的变革创新也有了新的进展。图1以采用球头立铣刀铣削模具钢（硬度HRCS0）为例，展示了切削刀具材料和切削条件（切削速度、进给速度）的现状及今后的发展预测。现阶段的刀具材料以涂层硬质合金为主导，最高切削速度范围300～603m／min。可以预测，今后切削高速化的发展会更加迅猛，当1000m／min以上的超高速切削时代到来时，PCBN将是最强有力的刀具材料，具有极大的优势。     

Al_(2)O_(3)-TiCN涂层硬质合金刀具车削N型HT250磨损机理研究北大核心

为了探究N型灰铸铁HT250车削加工性能,基于正交试验,采用Al_(2)O_(3)-TiCN涂层硬质合金刀具对普通/N型HT250进行车削试验,通过SEM和EDS观察刀具磨损形貌、分析前后刀面磨损量,研究刀具磨损机理,为N型HT250的高效加工提供理论依据。研究结果表明,切削N型HT250的前、后刀面磨损量均高于普通HT250;低速车削时(100≤V_(c)≤250 m/min),刀具以磨粒磨损和粘结磨损为主,磨损程度随着切削速度的增加逐渐减小;高速车削时(250≤V_(c)≤400 m/min),刀具以扩散磨损和氧化磨损为主,磨损程度随着切削速度的增加呈现缓慢增大趋势。     

加工镍基高温合金切屑塑性侧流实验研究

通过聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具直角自由切削加工镍基高温合金实验,研究了切削速度、进给量、刀具磨损状态、刀具几何参数及刀具材质对切屑塑性侧流的影响,探讨了切屑塑性侧流对刀具磨损的影响。实验结果表明:切削速度、进给量、刀具磨损及负倒棱角度对切屑塑性侧流影响较大,刀具材质及刃口钝化影响很小;切屑塑性侧流现象在低速、较大进给量、较大负倒棱前角以及刀具磨损量较大的条件下比较明显,且当速度超过某值(v=62.4 m/min)时,切屑侧流达到稳态;切屑塑性侧流产生的锯齿形毛刺是刀具前刀面两侧产生沟槽磨损的主要原因。     

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刀具干式车削淬硬钢的试验研究

通过切削试验,得出了聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具干式车削渗碳淬硬钢20CrMnTi时的刀具耐用度及其与切削速度的关系曲线,建立了刀具耐用度与切削速度的经验公式,并研究了加工的表面粗糙度.     

微波烧结Al_2O_3/TiC陶瓷刀具切削淬硬钢40Cr的试验研究

利用微波烧结技术制备了Al_2O_3/TiC陶瓷刀具AT33,通过连续干车削淬硬钢40Cr(50±2HRC)研究了刀具的切削性能和磨损机理,同时与热压烧结而成的Al_2O_3/TiC陶瓷刀具LT55和硬质合金刀具YS8作切削性能上的对比。体视显微镜,扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)被分别用来测量刀具后刀面磨损量,刀具形貌的观察以及成分分析。实验结果表明,在切削淬硬钢40Cr时,AT33刀具在三种切削速度(173/260/350m/min)下的刀具寿命都要高于LT55和YS8。刀具的磨损机理主要是磨粒磨损和粘结磨损。微波烧结制备的陶瓷刀具展现了良好的抗磨损能力。     

PCBN刀具的新进展及趋势展望

1．PCIIN刀具材料的优势 在机械加工制造领域，切削加工技术已经进入以高速铣削、CNC多功能切削、微细形状／超精切削等为代表的变革创新时期。与此同时，切削刀具的变革创新也有了新的进展。现阶段的刀具材料以涂层硬质合金为主导，最高切削速度范围300～600m／min。可以预测，今后切削高速化的发展会更加迅猛，当1000m／min以上的超高速切削时代到来时，PCBN将成为最强有力的刀具材料，具有极大的优势。     

基于切削技术的金刚石刀具磨损特征分析

金刚石刀具的磨损情况决定其使用寿命。用金刚石PCD刀具切削6061-T6镁铝合金工件,通过不同切削速度、切削深度、振动频率、刀具后角时的切削力及切削温度变化,研究不同刀具前后角、进给量、切削转速时的工件表面粗糙度及刀具磨损面积。结果表明:金刚石刀具的切削力和切削温度随切削速度、切削深度的增加而增大,随振动频率的增加而减小;刀具后角增大,金刚石刀具的切削力呈先下降而后缓缓上升趋势,但对切削温度的影响很小。当刀具前角为10°,刀具后角为8°,切削速度为0.46?m/s,切削深度为28?μm,进给量为0.10?mm/r,切削转速为4100?r/min,振动频率为22?kHz,切削振幅为9?μm时,金刚石刀具的磨损面积最小,磨损程度最低,使用寿命最长,但工件的表面粗糙度稍高。