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CBN刀具磨损原因分析
发布时间:2016-12-02 浏览:

CBN刀具磨损原因分析 

 CBN刀具是氮化硼的致密相,CBN刀具则是由CBN微粉与少量粘结相在高温高压下烧结而成。PCD刀具组织中各微小晶粒呈无序排列状态,因此PCD刀具硬度均匀,无方向性,具有一定性的耐磨性和抗冲击性,并有很高的硬度和耐热性(13021502℃)、优良的化学稳定性和导热性以及低摩擦系数,而且PCD刀具与Fe族元素亲和性很低,因此它是高速切削黑色金属较理想的刀具材料。 PCD刀具的CBN含量、晶粒尺寸、粘结相等均会影响其性能:CBN含量越高,PCD刀具的硬度和导热性也越高;CBN晶粒尺寸越大,其抗破损性越弱,刀刃锋利性越差;采用金属材料CoNi作为粘结相时,PCD刀具有较好的韧性和导电性,采用陶瓷材料作为粘结相时则具有较好的热稳定性。

  PCD刀具高速切削铸铁时主要发生化学磨损,导致前刀面出现月牙洼磨损。试验证明,通过改变CBN含量和刀具几何参数,以降低切削温度和减小刀—屑接触长度(时间),可减小化学磨损速率,避免前刀面月牙洼磨损。一般认为,CBN刀具的磨损是由于切削过程中的高温、高压、切屑与前刀面间的摩擦以及工件材料中有关化学元素与之发生粘结、亲和而引起的,即其磨损机制主要包括:颗粒剥落与微崩刃。由于钻石刀具是由无数细小的CBN颗粒构成,颗粒之间呈晶界间的精细裂纹连接,且存在不均匀的内应力,因此当高温切屑流摩擦刮研CBN刀尖时,会因工件材料硬度不均或存在硬质点所产生的微冲击而造成CBN颗粒脱落或产生微崩刃。粘结磨损。在一定压力和高温条件下,刀尖与被加工材料接触区随着切屑不断流出,双方均不断裸露出新的表面。尽管CBNFe族元素有较高化学惰性,但对其它元素并非如此,当条件适合时,会使CBN活性增加、惰性降低,随着与合金元素的亲和倾向不断增加,将导致出现粘结磨损。这种磨损一般表现为微粒脱落,当刀尖区温度高达 1200℃左右时,局部CBN颗粒将呈现“半熔化”状态,从而使粘结磨损大大加剧。摩擦磨损。工件与刀具之间的高速相对运动会使CBN刀具发生摩擦磨损氧化磨损和相变磨损。CBN刀具高速切削时的平均切削温度可达10001200℃,在此高温下,即使在常压和空气气氛中也足以使CBN刀具刀尖区产生氧化、放氮甚至相变。而CBN刀具一经氧化和相变即会丧失其切削能力。

  CBN刀具磨损的多种因素并非只是独立存在、单独作用,而是相互影响、共同加剧,如氧化磨损和相变磨损必然伴随着粘结磨损,并出现摩擦磨损、剥落磨损和微崩磨损


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