陶瓷與立方氮化硼刀具干切削淬硬鋼時切削性能的對比研究.pdf

1、淬硬鋼因其優(yōu)良的機械力學性能，被廣泛應用于制造各種對硬度和耐磨性要求較高的基礎零部件，如軸承和齒輪等。這類工件經淬火或低溫回火后硬度高達50-65HRC，是典型的難加工材料。磨削是精加工淬硬鋼最傳統(tǒng)的工藝，但磨削加工效率低、砂輪及磨削液消耗量大、成本高、粉塵和廢液對環(huán)境污染嚴重。淬硬鋼的“以車代磨”工藝不僅能提高生產率，降低生產成本，同時采用干切削技術能避免切削液帶來的環(huán)境負面影響，是一種典型的綠色制造技術。
　　 本文選用陶瓷

2、CC6050、立方氮化硼CB7025和硬質合金GC2025刀具對淬硬軸承鋼GCr15進行干切削對比試驗。采用Kistler測力系統(tǒng)測量不同切削用量下，CC6050和CB7025刀具所受的切削力，分析切削用量及刀具材料對切削力的影響規(guī)律；采用2205型表面粗糙度測量儀測量各切削刀具加工后工件的表面粗糙度值，分析切削刀具材料和切削用量對工件表面粗糙度的影響；采用微粒群優(yōu)化算法建立切削力和工件表面粗糙度隨切削用量變化的數(shù)學預測模型；采用JC1

3、0讀數(shù)顯微鏡觀測刀具后刀面磨損量VB，分析切削時間、刀具材料對后刀面磨損的影響；采用S-4700掃描電鏡觀察切削加工后各切削刀具前刀面和后刀面的刀面磨損形貌，采用EDAX能譜儀對刀具磨損區(qū)進行能譜分析，研究各刀具的磨損機理。
　　 結果表明：
　　 1.采用陶瓷CC6050和立方氮化硼CB7025刀具干切削淬硬軸承鋼時，兩者切削力變化趨勢相似，切削力隨著背吃刀量和進給量的增加而增加；當切削速度低于80m/min時，切削速

4、度增加切削力也相應增加；當切削速度高于80m/min時，切削速度增大切削力逐漸減??；其中，徑向力最大，主切削力次之，軸向力最小；在相同切削條件下，CC6050刀具的切削力比CB7025刀具??；采用微粒群優(yōu)化算法對兩種刀具建立切削力預測模型，其預測誤差精度較高，具有一定的可靠性，能夠為切削加工時切削力的預報提供參考。
　　 2.采用陶瓷CC6050和立方氮化硼CB7025刀具干切削淬硬軸承鋼時，兩者獲得的表面粗糙度變化趨勢相似，表

5、面粗糙度值隨著背吃刀量和進給量的增加而增加，當切削速度大于100m/min時，表面粗糙度值隨著切削速度的提高而降低；其中，進給量對工件表面粗糙度的影響最為顯著，其次是背吃刀量，切削速度的影響最??；在相同切削條件下，CC6050獲得的表面質量比CB7025更好些；采用微粒群優(yōu)化算法對兩種刀具建立表面粗糙度預測模型，其預測誤差精度較高，具有一定的可靠性，能夠為表面質量要求較高工件的切削加工提供參考。
　　 3.在相同切削用量情況下，

6、采用陶瓷CC6050與立方氮化硼CB7025刀具干切削淬硬軸承鋼時，其后刀面的磨損曲線形狀相似，磨損帶呈長條狀，前刀面出現(xiàn)相似的月牙洼磨損，磨損區(qū)域主要集中在刀尖過渡圓弧倒棱處，與切削刃直接相連；而硬質合金GC2025刀具在刀尖圓弧處出現(xiàn)明顯的崩刃現(xiàn)象，后刀面有大面積的顆粒剝落和塌陷；CC6050的磨損機理主要是粘結磨損和擴散磨損，此外還有磨粒磨損和氧化磨損，CB7025的磨損機理主要是擴散磨損、粘結磨損和相變磨損，此外還有磨粒磨損和氧