S型刃口處理對(duì)PCBN刀片在端面硬車(chē)加工中影響分析

武福龍 孫宇博 朱澎波

摘 要：PCBN刀片參數(shù)控制應(yīng)用壽命較長(zhǎng)，處理效果較好，對(duì)于不同工況，需應(yīng)用不同刀具處理形式，適當(dāng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本文應(yīng)用切削測(cè)試方法，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析S型刃口處理對(duì)PCBN刀片切削加工應(yīng)用中的影響因素，最終結(jié)果表明，S型刃口處理會(huì)對(duì)PCBN刀片使用壽命產(chǎn)生一定程度影響。

關(guān)鍵詞：S型刃口;PCBN刀片;端面切削;使用壽命

引言：刀片切削加工大都以硬態(tài)車(chē)削的方式，應(yīng)用精度較高，硬度聚焦大的淬硬鋼進(jìn)行零件加工。該工具強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性較強(qiáng)，可以有效傳導(dǎo)切削過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量，PCBN刀片作為一種性能比較好的刀具，在端面硬車(chē)加工中應(yīng)用應(yīng)充分考慮到其參數(shù)、刃口，采用S型刃口處理方式可以有效提高刀片的使用壽命，效率可以提升300%。

1S型刃口處理對(duì)PCBN刀片加工影響實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)方法

控制切削參數(shù)相同，將刃口處理方式作為唯一變量，將PCBN刀片應(yīng)用到零件加工和切削之中，期間對(duì)機(jī)加工過(guò)程中刀片運(yùn)轉(zhuǎn)的路徑長(zhǎng)度以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，觀察刀片實(shí)際應(yīng)用的磨損情況，將其作為評(píng)價(jià)PCBN刀片使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)之一。在硬車(chē)加工中使用端面切削的方式，以每三刀為一個(gè)參數(shù)量，觀察磨損情況，記錄數(shù)值，期間同時(shí)整理切削路徑，反復(fù)切削，直至無(wú)法繼續(xù)加工為止[1]。

1.2條件設(shè)置

機(jī)床使用參數(shù)型號(hào)為i5T1.4機(jī)床，加工零件選擇應(yīng)用硬度為65HRC的材料，材料外徑大小在186mm，內(nèi)徑大小為158mm，材料長(zhǎng)度與厚度參數(shù)分別為45mm和18mm。切削刀具選擇應(yīng)用沈陽(yáng)生產(chǎn)的PCBN刀片，采用不同規(guī)格參數(shù)的S型刃口處理方式，分別為A、B、C、D。其余切削方式、切削液的使用、切削工具以及切削參數(shù)等均設(shè)置相同，將刃口處理方式作為變量，觀察刀具加工應(yīng)用時(shí)的各項(xiàng)情況指標(biāo)，具體刃口設(shè)計(jì)方式如下。

2 S型刃口處理對(duì)PCBN刀片加工影響分析

2.1S型刃口處理對(duì)PCBN刀片影響原理

刀刃位于前刀面和后刀面交接位置，加工期間會(huì)堆積大量的切屑，為了提高刀片的加工能力與切削力度，則需要對(duì)刀片進(jìn)行一定程度的處理。S型處理是指將刀片設(shè)計(jì)成為倒棱+鈍圓的刃口形狀，根據(jù)材料使用情況，可以對(duì)倒棱和鈍圓的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，改變摩擦力與切削力，使得刀具的切削穩(wěn)定性和使用壽命有所增強(qiáng)。本次S型刃口處理期間，使用金剛石對(duì)刀具進(jìn)行塑型處理。對(duì)其刃口處理的影響進(jìn)行分析，原本刀刃刃口位置會(huì)存在少量的缺口，以崩刃或者鋸口的方式呈現(xiàn)，切削摩擦?xí)?dǎo)致刃口的缺口不斷拓展，使得刀具在切削過(guò)程中極易損壞。使用S型刃口處理方式，將原本的微觀缺陷消除，將其加工設(shè)計(jì)成為倒棱+鈍圓的形式，并對(duì)PCBN刀片進(jìn)行燒結(jié)處理和精磨處理，刀具的強(qiáng)度有所提高，使得加工缺陷不會(huì)在切削加工過(guò)程中不斷擴(kuò)大。除此之外，S型刃口處理方式也會(huì)進(jìn)行涂層加工，這也使得PCBN刀片的抗沖擊能力和耐磨效果有所增加，使得刀片應(yīng)用的壽命有所延長(zhǎng)。

因此，分析S型刃口處理對(duì)PCBN刀片影響原理，在S型刃口處理過(guò)程中采用精磨以及涂層兩種方式，從理論上分析可以有效延長(zhǎng)刀片的使用壽命，增加刀具的抗磨損力。

2.2S型刃口處理對(duì)PCBN刀片使用壽命影響對(duì)比

考慮到不同類(lèi)型S型刃口的處理方式對(duì)刀片使用壽命的影響，對(duì)4種設(shè)計(jì)方式進(jìn)行磨損程度對(duì)比、壽命對(duì)比、表面粗糙程度對(duì)比。對(duì)磨損程度進(jìn)行觀察，B處理方式前刀面的磨損程度最小，C處理方式的前刀面磨損程度最大，A處理方式的磨損深度最大。

對(duì)使用壽命測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，A在長(zhǎng)度為2486.4m處無(wú)法繼續(xù)切削;B加工方式在2330.98m處無(wú)法繼續(xù)切削;C在長(zhǎng)度為2241.5m處無(wú)法繼續(xù)切削;D在2226.98m處無(wú)法進(jìn)行切削。從使用壽命上看，A處理方式下的刀具使用壽命最長(zhǎng)，D處理方式下的使用壽命最短。

對(duì)刀具加工后的表面光滑程度進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，結(jié)果表示A處理方式下的刀具表面光潔程度最差，其他的刀具表面粗糙程度均在切削加工過(guò)程中降低，其中B處理方式在加工后的表面光潔程度達(dá)到0.15um，表面切割力最好。由上述影響對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用B處理方式的刀具使用壽命最長(zhǎng)，刀具的效果最好。

2.3影響結(jié)果分析

采用S型刃口的處理方式，對(duì)強(qiáng)度較大的材料進(jìn)行切削，對(duì)倒棱的寬度和角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，寬度0.1mm、角度20°、鈍圓參數(shù)為0.02±0.005mm。分析不同處理參數(shù)對(duì)PCBN刀片的影響分析，采用連續(xù)加工的方式，切削期間涂層被去除，倒棱也發(fā)生一定程度的磨損。由于倒棱的角度存在兩面性，角度增加會(huì)增加刀具的抗沖擊效果，但刀具的切削力會(huì)有所降低，熱量也會(huì)有所增加，使得刀具的抗磨損強(qiáng)度有所降低，壽命也會(huì)減短。切削期間倒棱的位置磨損程度發(fā)生率較大。因此，考慮到不同類(lèi)型刃口處理方式對(duì)PCBN刀片的影響，需要合理控制鈍圓的大小和均勻性[2]。

結(jié)論：綜上所述，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，刀具切削速度控制在每分鐘180m、深度控制在0.3mm，刃口處理采用S型處理方式，加工后的零件表面平整，刀片的磨損程度最低。考慮到刀片使用壽命受熱量傳遞影響，刀片的棱角寬度等參數(shù)設(shè)置應(yīng)合理，切實(shí)控制刀片切削過(guò)程中的磨損參數(shù)，降低摩擦距離，提高摩擦均勻性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 顧永泉.機(jī)械密封的故障、原因及分析.流體工程，1981

[2] 向建平.解決數(shù)控車(chē)床精車(chē)蝸桿對(duì)刀難的方法[J].機(jī)械工人（冷加工）.2004，（7）.24-25.

作者簡(jiǎn)介：武福龍（1988.12-），男，山西省忻州市人，漢族，職稱(chēng)：中級(jí)工程師，學(xué)歷：碩士學(xué)歷，研究方向：機(jī)械制造。