立方氮化硼刀片脆性破損的原因及解決方法
發(fā)布時(shí)間：
2020-09-22
在實(shí)際生產(chǎn)中，工件無論其幾何形狀還是材料的物理機(jī)械性能，都遠(yuǎn)不是規(guī)則和均勻的。例如毛坯幾何形狀不規(guī)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(xù)切削的性質(zhì)。另有一些加工方法，如端銑，則更是斷續(xù)切削。在斷續(xù)切削條件下，必伴隨著強(qiáng)烈的機(jī)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(jié)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(jī)械疲勞和熱疲勞。早期破損是在后刀面尚未產(chǎn)生顯著磨損時(shí)就產(chǎn)生的破損，此時(shí)切削刃承受的切削循環(huán)次數(shù)很少，機(jī)械疲勞和熱疲勞不是主要矛盾，是機(jī)械沖擊造成的應(yīng)力超過了刀具材料許可的強(qiáng)度，致使發(fā)生了脆性斷裂。
立方氮化硼刀片脆性破損的形態(tài)有以下幾種：
1.崩刃
這是立方氮化硼刀片連續(xù)切削或斷續(xù)切削鋼和鑄鐵時(shí)，最常見的一種早期破損形態(tài)。它是在切削刃上產(chǎn)生的小缺口，刀刃上幾個(gè)小缺口或被崩掉一小塊。一般缺口尺寸與進(jìn)給量相當(dāng)或者稍大一些。微崩刃的刀具在允許的磨損限度內(nèi)還能繼續(xù)切削。
2.剝落
端銑鋼和鑄鐵時(shí)，在前刀面上最常出現(xiàn)貝殼狀的剝落。立方氮化硼刀片端銑淬硬鋼(HRC58-65)時(shí)，前刀面上產(chǎn)生的較大面積的貝殼狀剝落，出現(xiàn)此類磨損，可通過提高切削速度、降低進(jìn)給量、使用有負(fù)倒棱，刃口經(jīng)過鈍化處理的刀片。圖：DiaCut帶斷屑槽的CBN刀片
3.碎斷
在切削刃上發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂，而不能繼續(xù)正常切削。立方氮化硼刀片連續(xù)切削高硬材料或者斷續(xù)切削時(shí)常常發(fā)生這種破損，車削淬硬鋼時(shí)，由于切削速度太高在刀尖處發(fā)生小塊碎裂，通常還可以重磨修復(fù)再使用。立方氮化硼刀具斷續(xù)車削(40MnNi3CrMo)低合金鋼時(shí)在刀尖處發(fā)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(xù)切削時(shí)沖擊載荷過大、短時(shí)間切削后即發(fā)生的早期破損，雖然切削條件適當(dāng)，但切削較長時(shí)間后，沒有及時(shí)換刀，由于刀具材料疲勞就發(fā)生了這種大塊的斷裂。
4.裂紋
立方氮化硼刀片在較長時(shí)間的斷續(xù)切削后，有因機(jī)械沖擊而引起的平行于切削刃的機(jī)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(dāng)這些裂紋不斷擴(kuò)展合并后，就引起刀刃碎裂或斷裂。
立方氮化硼刀片斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)以其破損規(guī)律為基礎(chǔ)建立刀具破損耐用度與切削條件之間的關(guān)系。從而確定刀具合適的切削用量以及刀具幾何參數(shù)等。
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