用合理製備切削刃的刀具加工工件過渡區

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   時間:2014-03-12 00:15:20
用合理製備切削刃的刀具加工工件過渡區簡介
     在工件過渡區(即淬硬表層與經部分淬硬的工件本體的過渡區域)的加工中,由於被加工結構具有不同的特性,因此刀具切削刃必須滿足複雜的、有時是相互矛盾的……
用合理製備切削刃的刀具加工工件過渡區正文
  

在工件過渡區(即淬硬表層與經部分淬硬的工件本體的過渡區域)的加工中,由於被加工結構具有不同的特性,因此刀具切削刃必須滿足複雜的、有時是相互矛盾的性能需求。例如,在切削變形程度不大的淬硬工件材料時,為了達到適當的切削刃穩定性,對刃口進行鈍化處理被證實是有益的。另一方面,由於未淬硬材料在切削時具有較大的彈塑性變形,需要採用鋒利的切削刃加工。因此,需要的刀具切削刃形貌應能低成本、高質量地加工具有軟、硬兩個不同部分的工件。迄今為止,關於在加工具有表面淬硬層和局部淬硬的工件時,刀具切削刃的微觀幾何形貌、製備方法、技術參數與加工結果之間的關係的相關知識一直比較欠缺。本文專門針對這一問題進行了深入研究。

引言

由於經濟上或功能、技術上的原因,越來越多的工件採用了局部淬硬的處理方式。例如,在汽車、航空航天工業或機器製造業中,一些特殊的加工應用意味著必須對加工過程進行深入研究,以便在加工工件的表面層與局部淬硬材料的過渡區時,通過構建有效的加工系統和選擇適當的加工參數,獲得可重複的最佳加工效果。其結果是(尤其在考慮刀具切削刃的微觀幾何形貌時),專用刀具及其附屬技術的有效性(包括切削刃的製備和刀具的刀片技術)正變得極其重要。本文介紹了在建立切削刃微觀幾何形貌、加工條件與加工結果之間的關係上所做的工作,以及獲得的主要成果。作為項目的目標參數,產品質量與經濟指標同樣重要。

切削刃的製備

切削刃的製備方法包括毛刷技術、在磁場中進行表面精加工,以及在專用噴砂機中進行噴砂處理等。

本文的研究對象是方形刀片(S型幾何形狀)和切槽刀片。研究的刀具材料為兩種聚晶立方氮化硼(CBN或PCBN)牌號和一種陶瓷牌號。在最先進行的試驗中,首先確定了修改刀片幾何參數和刀具材料的技術範疇,然後,根據確定為合適的參數組合來製備刀片的切削刃,繼而通過切削試驗對這些刀片的加工效果進行研究。其後,採用具有相應參數組合(它們確定了加工工藝)的每一種刃口製備方法,得到至少兩種不同的切削刃條件。將用這種製備方法獲得的切削刃的半徑和表面粗糙度與初始條件(磨后刀片)以及市場上銷售的切削刀片進行了比較,從比較結果可知,採用不同的製備方法和加工條件,獲得的切削刃微觀幾何形貌也不相同。根據加工原理,用毛刷製備的切削刃其刃口半徑大小取決於製備時間,隨著毛刷製備時間的增加,刃口半徑增大的速度遞減,且刃口粗糙度也逐步減小,而且似乎會達到一個極限值。另一方面,在磁場中對CBN刀片刃口進行表面精加工時,刀具刃口半徑的增大與加工時間無關。這就意味著,增加精化時間並不會導致切削刃半徑的進一步增大。然而,對於陶瓷刀片則不然,隨著製備時間的增加,陶瓷刀片的切削刃半徑將會增大。無論對於何種材料的刀具,在磁場中製備的切削刃刃口粗糙度的減小都要比經過毛刷製備的刃口小得多。採用兩種不同技術進行噴砂處理的刃口有著相似的刃口半徑和表面粗糙度,在所採用的條件下,其刃口粗糙度與處理前相比沒有減小。正如預期的那樣,採用不同材料的切削刀具表現出了不同程度的耐磨性。

為了證實用不同方法製備的切削刃的性能與市場上供應的刀片的對比結果,也為了確立製備方法和切削刃微觀形貌對製備結果的影響關係,我們對不同結構的工件過渡區進行了廣泛的切削試驗研究。

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