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      立方氮化硼(CBN)刀具破損主要形態、原因的分析


      發布日期:(2019/3/25)   點擊次數:837

      立方氮化硼(CBN)是純人工合成材料,是繼人造金剛石之后的另一種新型超硬材料。 立方氮化硼刀具斷續切削時,損壞的主要形式是破損。有早期和后期兩種:CBN車刀片早期破損是切削剛開始或短時間切削后即發生的破損。這時,前、后刀面尚未產生明顯的磨損。切削高硬材料或者斷續切削時,最常出現這種破損。后期破損是在加工一定時間之后,刀具材料因疲勞而引起的破損。其脆性破損的形態有以下幾種:


      1、崩刃


      這是立方氮化硼刀具連續切削或斷續切削鋼和鑄鐵時,最常見的一種早期破損形態。它是在切削刃上產生的小缺口,刀刃上幾個小缺口或被崩掉一小塊。一般缺口尺寸與進給量相當或者稍大一些。微崩刃的刀具在允許的磨損限度內還能繼續切削。


      2、剝落


      端銑鋼和鑄鐵時,在前刀面上最常出現貝殼狀的剝落。立方氮化硼刀具端銑淬硬鋼(HRC58-65)時,前刀面上產生的較大面積的貝殼狀剝落,出現此類磨損,可通過提高切削速度、降低進給量、使用有負倒棱,刃口經過鈍化處理的刀片。


      3、碎斷


      在切削刃上發生小塊碎裂或大塊斷裂,而不能繼續正常切削。立方氮化硼刀具連續切削高硬材料或者斷續切削時常常發生這種破損,車削淬硬鋼時,由于切削速度太高在刀尖處發生小塊碎裂,通常還可以重磨修復再使用。立方氮化硼刀具斷續車削(40MnNi3CrMo)低合金鋼時在刀尖處發生大塊斷裂,這種情況,刀具不可能再重磨使用。這是由于斷續切削時沖擊載荷過大、短時間切削后即發生的早期破損,雖然切削條件適當,但切削較長時間后,沒有及時換刀,由于刀具材料疲勞就發生了這種大塊的斷裂。


      4、裂紋


      立方氮化硼刀具在較長時間的斷續切削后,有因機械沖擊而引起的平行于切削刃的機械疲勞裂紋,也有因熱沖擊而引起的垂直于或傾斜于切削刃的裂紋。當這些裂紋不斷擴展合并后,就引起刀刃碎裂或斷裂。


      在實際生產中,工件無論其幾何形狀還是材料的物理機械性能,都遠不是規則和均勻的。例如毛坯幾何形狀不規則、加工余量不均勻、表面硬度不均勻以及工件表面的溝、槽、孔等,所有這一切使切削加工或多或少地總帶有斷續切削的性質。另有一些加工方法,如端銑,則更是斷續切削。在斷續切削條件下,必伴隨著強烈的機械沖擊和熱沖擊,再加上立方氮化硼刀具硬度高、脆性大,且又屬于粉末燒結材料,其組織不勻,分布有眾多的缺陷和空隙。因此,很容易引起刀具破損,特別是早期破損更為常見。破損的主要原因是沖擊、機械疲勞和熱疲勞。早期破損是在后刀面尚未產生顯著磨損時就產生的破損,此時切削刃承受的切削循環次數很少,機械疲勞和熱疲勞不是主要矛盾,是機械沖擊造成的應力超過了刀具材料許可的強度,致使發生了脆性斷裂。

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