淬硬鋼是典型的耐磨和難加工材料,這類材料經(jīng)過淬火或低溫回火去應(yīng)力后硬度高達(dá)HRC45~HRC65,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞磨損能力,因此淬硬鋼廣泛應(yīng)用于各種對(duì)硬度和耐磨性要求較高的場(chǎng)合,如齒輪、軸承等。PCBN刀具在切削加工淬硬鋼時(shí),通常采用干式切削加工,其工作溫度通??蛇_(dá)1000℃以上,而硬質(zhì)合金、陶瓷刀具甚至金剛石刀具在如此高溫下,導(dǎo)熱系數(shù)升高,其性能會(huì)急劇的下降,影響切削的順利進(jìn)行。通常在切削溫度較高時(shí),尤其是切削淬硬材料,高溫能夠軟化堅(jiān)硬的表面層,使切削順利進(jìn)行,這時(shí)就需要PCBN刀具展現(xiàn)其熱穩(wěn)定性及高溫下的優(yōu)異性能,來滿足切削條件的要求。
1.PCBN刀具加工淬硬鋼的優(yōu)勢(shì)
1.1在切削淬硬鋼時(shí)的溫度(800~1000℃)時(shí),PCD、陶瓷以及硬質(zhì)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(duì)低溫時(shí)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(xiàn)最好的。
1.2PCBN刀具在切削產(chǎn)生的高溫下,不會(huì)產(chǎn)生氧化現(xiàn)象,在切削鐵族金屬時(shí),由于其化學(xué)惰性大,不易與之發(fā)生化學(xué)反應(yīng),具有較高的穩(wěn)定性,故在切削淬硬鋼時(shí)的化學(xué)磨損相對(duì)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(diǎn)
PCBN刀具在切削淬硬鋼時(shí),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(zhì)合金切削時(shí)類似,只不過PCBN刀具磨損的速度,要比硬質(zhì)合金刀具慢的多。PCBN刀具磨損會(huì)導(dǎo)致刀具耐用度降低,換刀次數(shù)頻繁,也會(huì)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(shí)CBN顆粒發(fā)生化學(xué)磨損,而粘結(jié)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(fù)倒棱或刃口研磨的結(jié)構(gòu)形式,從而增強(qiáng)了刃口的強(qiáng)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(jìn)行,兩個(gè)高硬度的材料切削碰撞和摩擦,會(huì)產(chǎn)生非常高的切削溫度和熱量,會(huì)影響加工工件的尺寸精度和表面粗糙度,也會(huì)導(dǎo)致PCBN刀具的磨損,以至于耐用度降低。
2.3鋸齒形切屑形態(tài)PCBN刀具切削精加工淬硬鋼時(shí),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(chǎn)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(chǎn)生。
3.結(jié)語
PCBN刀具整體立方氮化硼(PCBN)刀具性能優(yōu)異,高硬度、耐磨性以及在切削高溫下顯現(xiàn)出紅硬性和熱化學(xué)穩(wěn)定性等,更適合于高速與干式切削以及“以車代磨”等先進(jìn)的加工方法。同時(shí)在進(jìn)行切削加工淬硬鋼時(shí)具有更好的加工靈活性,其加工表面質(zhì)量也可以得到甚至超過傳統(tǒng)磨削所能達(dá)到的效果。
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