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CBN刀具磨損原因分析

發(fā)布時(shí)間:2016-12-02 瀏覽:

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CBN刀具磨損原因分析

CBN刀具是氮化硼的致密相，CBN刀具則是由CBN微粉與少量粘結(jié)相在高溫高壓下燒結(jié)而成

。PCD刀具組織中各微小晶粒呈無序排列狀態(tài)

，因此PCD刀具硬度均勻

，無方向性

，具有一定性的耐磨性和抗沖擊性

，并有很高的硬度和耐熱性（1302～1502℃）

、優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性以及低摩擦系數(shù)

，而且PCD刀具與Fe族元素親和性很低，因此它是高速切削黑色金屬較理想的刀具材料

。 PCD刀具的CBN含量

、晶粒尺寸、粘結(jié)相等均會(huì)影響其性能：CBN含量越高

，PCD刀具的硬度和導(dǎo)熱性也越高

；CBN晶粒尺寸越大

，其抗破損性越弱，刀刃鋒利性越差

；采用金屬材料Co

、Ni作為粘結(jié)相時(shí)，PCD刀具有較好的韌性和導(dǎo)電性

，采用陶瓷材料作為粘結(jié)相時(shí)則具有較好的熱穩(wěn)定性

。

　　PCD刀具高速切削鑄鐵時(shí)主要發(fā)生化學(xué)磨損，導(dǎo)致前刀面出現(xiàn)月牙洼磨損

。試驗(yàn)證明

，通過改變CBN含量和刀具幾何參數(shù)，以降低切削溫度和減小刀—屑接觸長度（時(shí)間）

，可減小化學(xué)磨損速率

，避免前刀面月牙洼磨損。一般認(rèn)為

，CBN刀具的磨損是由于切削過程中的高溫、高壓

、切屑與前刀面間的摩擦以及工件材料中有關(guān)化學(xué)元素與之發(fā)生粘結(jié)

、親和而引起的，即其磨損機(jī)制主要包括：顆粒剝落與微崩刃

。由于鉆石刀具是由無數(shù)細(xì)小的CBN顆粒構(gòu)成

，顆粒之間呈晶界間的精細(xì)裂紋連接，且存在不均勻的內(nèi)應(yīng)力

，因此當(dāng)高溫切屑流摩擦刮研CBN刀尖時(shí)

，會(huì)因工件材料硬度不均或存在硬質(zhì)點(diǎn)所產(chǎn)生的微沖擊而造成CBN顆粒脫落或產(chǎn)生微崩刃。粘結(jié)磨損

。在一定壓力和高溫條件下

，刀尖與被加工材料接觸區(qū)隨著切屑不斷流出，雙方均不斷裸露出新的表面

。盡管CBN對Fe族元素有較高化學(xué)惰性

，但對其它元素并非如此，當(dāng)條件適合時(shí)

，會(huì)使CBN活性增加

、惰性降低，隨著與合金元素的親和傾向不斷增加

，將導(dǎo)致出現(xiàn)粘結(jié)磨損

。這種磨損一般表現(xiàn)為微粒脫落，當(dāng)?shù)都鈪^(qū)溫度高達(dá) 1200℃左右時(shí)

，局部CBN顆粒將呈現(xiàn)“半熔化”狀態(tài)

，從而使粘結(jié)磨損大大加劇

。摩擦磨損。工件與刀具之間的高速相對運(yùn)動(dòng)會(huì)使CBN刀具發(fā)生摩擦磨損氧化磨損和相變磨損

。CBN刀具高速切削時(shí)的平均切削溫度可達(dá)1000～1200℃

，在此高溫下，即使在常壓和空氣氣氛中也足以使CBN刀具刀尖區(qū)產(chǎn)生氧化

、放氮甚至相變

。而CBN刀具一經(jīng)氧化和相變即會(huì)喪失其切削能力。

　　CBN刀具磨損的多種因素并非只是獨(dú)立存在

、單獨(dú)作用

，而是相互影響、共同加劇

，如氧化磨損和相變磨損必然伴隨著粘結(jié)磨損

，并出現(xiàn)摩擦磨損、剝落磨損和微崩磨損

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