切削淬硬合金钢crmo的pcbn刀具磨损机理研究

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1、切削淬硬合金钢42CrMo的PCBN刀具磨损机理研究工具技术切削淬硬合金钢42CrMo的PCBN刀具磨损机理研究朱振国,李旗号合肥工业大学摘要:进行了PCBN刀具切削淬硬合金钢42CrMo的实验.通过JSM6490LV型扫描电子显微镜(SEM)观察PCBN刀具的磨损,利用INCA能量分散光谱仪(EDS)分析了刀具磨损面的金属元素成分,对刀具磨损的机理进行分析和探讨.通过对比几种切削速度下刀具的磨损量,获得切削速度的最佳值.关键词:PCBN刀具;刀具磨损;切削速度中图分类号:TG711文献标志码:AResearch

2、onCuttingSpeedandCuttingTemperatureofCuttingHardenedSteel42CrMowithPCBNToolZhuZhenguo,LiQihaoAbstract:spaperdealswiththeexperimentofhardenedsteel42CrMowithPCBNcuttingtoo1.usingJSM6490LVtypescanningelectronmicroscopy(SEM)toobservePCBNtoolwearandusingscatteredI

3、NCAenergyspectrometer(EDS)toanalyzethemetalelementsintoolwq~ar.andtoolwearmechanismwasanalysisedanddiscussed.Throughcomparingwi如toolWeal'quanti.tyunderseveralcuttingspeeds,theoptimalcuttingspeedwasobtained.Keywortls:PCBNcuttingtool;toolwear;cuttingspeed1引言立方氮

4、化硼烧结块(聚晶立方氮化硼PCBN)是由CBN微粉与粘结相(Co,Ni或TiC,TiN,At20)在高温高压下烧结而成….由于PCBN刀具的使用时间不长,对切削过程和磨损机理的研究还不够,为推广其应用,对PCBN刀具磨损机理的研究越来越被人们所重视.部分学者认为是PCBN刀尖切削部位与高速运动着的热切屑流相接触,承受其强烈的摩擦,刮研,以致PCBN刀具的磨损主要以扩散磨损为主.PCBN刀具的磨损机理与切削速度以及切削温度有很大的关系,所以研究切削速度对分析PCBN刀具的磨损有很大的意义.本文通过PCBN刀具切削合

5、金钢42CrMo的实验,探讨了PCBN刀具的磨损机理.2试验条件和过程(1)刀具几何参数和切削用量试验在CA61OO车床上进行,采取单因素法,固定刀具前角7D=0o,后角ao:11.,主偏角,c=60.,副偏角,c,=60.,刃倾角.=0.,刀尖圆弧半径r=0.8mm,倒棱br1×Yb,i=0.2mm×(一20.).切削实验时,固定a.=0.15mm,f=0.1mm/r,改变切削速度,Vcl=150m/rain,Vc2=240m/min,V~3=400m/min,=500m/min,V6=600m/rain,=8

6、00m/min,观收稿日期:2011年2月察刀具磨损形态和磨损量.(2)淬硬合金钢的特性试验所用工件材料为通用合金钢42CrMo,加热温度850~C一860℃,根据不同的加热炉及装炉方式计算保温时间,保温结束后出炉在水溶性淬火介质中冷却,硬度52HRC(20~C).合金钢42CrMo强度,淬透性高,韧性好,淬火时变形小,高温时有高的蠕变强度和持久强度,可用于制造强度高和调质截面大的锻件,如机车牵引用的大齿轮,增压器传动齿轮,后轴,承受载荷大的连杆及弹簧夹,也可用于2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具等.工件材

7、料的化学成分如表1所示_2(摘自GB/T3077—1999).表142CrMo钢主要化学成分的质量分数元素CSiMnSCrNjMoO.38—O.2O一O.50—0.90—0.15一%≤0.040≤0.350.450.400.801.20O.25试验中选择高CBN含量的刀片BN100(见表2).高速切削时,切屑呈红热状高速排出,带走大量的切削热,传递给刀具及工件的热量大幅减少.高速切削时切削区的高温能软化了切削层的材料,因此可对淬硬钢进行高速干切削加工,即实现PCBN刀具高速干切削淬硬钢.表2实验用PCBN刀片20

8、11年第45卷No73试验结果3.1刀具磨损机理的分析在用PCBN刀片车削42CrMo淬硬钢的试验中,选取不同切削速度下,切削600s后,用JSM6490LV型扫描电子显微镜和INCA能谱仪对刀具磨损区域进行观察.(1)月牙洼磨损PCBN刀具加工淬硬钢时,会出现前刀面和后刀面磨损.前刀面的磨损主要为月牙洼(见图1),当切削速度Vl:150m/rain时,切屑与前刀面在高温