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PCBN复合片刀具切削性能对比研究

作　者: 李海波
导　师: 张弘弢
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: PCBN复合片刀具寿命切削力摩擦系数表面粗糙度
分类号: TG711
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 206次
引　用: 3次
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内容摘要

PCBN刀具以其高硬度、高耐磨性和高的化学稳定性等特点，在加工精度、切削效率、刀具寿命等各个方面有着不可比拟的优越性。但是聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结工艺和配比参数的不同，直接影响着PCBN刀具的切削性能。一般认为CBN含量越高PCBN刀具的硬度越高，CBN晶粒越小切削工件表面质量越好，但是粘结剂种类和含量的不同以及CBN晶粒的质量、烧结工艺等对PCBN复合片的性能影响复杂。因此比较各厂家生产PCBN复合片，分析不同复合片制作的刀具的切削性能、加工表面质量的差异，研究不同刀具在磨损机理方面的异同，对于促进刀具选材，提高刀具寿命和切削经济性以及提高PCBN复合片的制造水平都有重要意义。本论文分别对用于切削淬硬钢和等温淬火球墨铸铁的多家公司生产的PCBN复合片进行了对比研究。通过刀具磨损实验、切削力实验以及表面粗糙度对比实验结果表明，采用Ti基粘结剂的DBC50和BN250复合片刀具切削淬硬钢时，粘结剂含碳量高的DBC50复合片的耐磨性最好、切削力和摩擦系数最小，但抗冲击能力较差；粘结剂含氮量高的BN250复合片刀具耐磨性次之，但热稳定性和抗化学磨损能力最好；采用Al基粘结剂的SB80和Co基粘结剂的国产复合片刀具耐磨性均较差，高速切削条件下热稳定性和化学稳定性较差，此外由于采用大颗粒高含量CBN烧结使得国产复合片刀具的切削力、摩擦系数也较大。所选的四种用于切削ADI的PCBN复合片刀具由于氧化磨损、扩散、粘结磨损和微崩刃导致刀具磨损较快，粘结剂中Al、W、Co含量高的DBA80、SB95和国产PCBN复合片刀具寿命较短，粘结剂中含有Hf的低含量CBN复合片刀具BN500寿命最长，其切削力和摩擦系数也较小，最适合于ADI的切削。所选各种PCBN复合片刀具的加工质量保持性良好，其中BN250、SB80复合片刀具切削淬硬钢工件的表面粗糙度低于Ra0.80，高于DBC50和国产复合片刀具一个质量等级，ADI工件的加工表面粗糙度也均低于Ra0.80。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-23
  1.1 本课题研究背景  9
  1.2 超硬材料刀具PCBN  9-17
    1.2.1 PCBN刀具材料的发展及现状  9-12
    1.2.2 PCBN刀具的性能  12-14
    1.2.3 PCBN刀具材料的制造及种类  14-15
    1.2.4 PCBN复合片的质量影响因素  15-17
  1.3 PCBN刀具的使用技术  17-21
    1.3.1 PCBN刀具硬态切削淬火钢  18-20
    1.3.2 PCBN刀具切削铸铁  20-21
  1.4 本课题的主要研究工作  21-23
2 实验设计与实验步骤  23-33
  2.1 实验设计  23-29
    2.1.1 PCBN复合片的选择  23-24
    2.1.2 刀具设计  24-28
    2.1.3 切削用量的选择  28-29
    2.1.4 工件材料的制定  29
    2.1.5 机床要求  29
  2.2 实验部分  29-33
    2.2.1 实验目的  29-30
    2.2.2 实验条件与设备  30
    2.2.3 实验步骤  30-33
3 切削淬硬钢类PCBN复合片刀具质量对比研究  33-46
  3.1 刀具磨损对比研究  33-37
    3.1.1 刀具磨损对比  33-34
    3.1.2 刀具磨损形貌分析  34-37
    3.1.3 刀具磨损差异分析  37
  3.2 切削力、摩擦系数对比研究  37-42
    3.2.1 实验结果  37-39
    3.2.2 刀具表面摩擦力和摩擦系数  39-41
    3.2.3 结果差异分析  41-42
  3.3 表面粗糙度对比分析  42-44
  3.4 本章小结  44-46
4 PCBN复合片刀具切削ADI对比研究  46-61
  4.1 刀具磨损研究  46-54
    4.1.1 刀具寿命分析  46
    4.1.2 刀具磨损形貌分析  46-51
    4.1.3 刀具磨损机理分析  51-54
  4.2 切削力、摩擦系数对比研究  54-57
    4.2.1 实验结果  54-55
    4.2.2 刀具表面摩擦力和摩擦系数  55-56
    4.2.3 结果差异分析  56-57
  4.3 表面粗糙度分析  57-58
  4.4 本章小结  58-61
结论  61-63
参考文献:  63-67
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  67-68
致谢  68-69

PCBN复合片刀具切削性能对比研究

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