cbn滚切车刀研制及其加工质量研究

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1、官方网站：圣才学习网www.100xuexi.com免费咨询热线：4006-123-191CBN滚切车刀研制及其加工质量研究　　滚切刀具上装有圆形刀片，切削过程中圆形刀片绕自身轴线连续转动。当刀片的转动是由专用的电机驱动时，称为驱动式滚切刀具（Drivingrotarytool或DRT）；当刀片的转动是由切削运动带动时称为自滚切刀具（Self-propelledrotarytool或SPRT）。自滚切刀具的切削刃必须具有一定的刃倾角（e），以产生沿刀刃切向的速度分量vt，带动刀片转动（图1）。SPRT的主要优点是能够极大提高刀具耐用度，因此SPRT适宜于加工难加工材料，在此情况下刀具耐用度可

2、提高30～100倍。虽然SPRT在工业上已有应用，有些设计已获专利，但由有文献告诉我们，SPRT上采用的刀具材料尚仅限于高速钢和硬质合金，超硬刀具材料如CBN和PCD尚未用于这一领域。本文介绍了装有CBN刀片的SPRT车刀。作者曾对这种刀具的滚切速度、切削力、切削温度、加工质量、刀具磨损等方面进行了初步实验。结果表明，装CBN刀片的SPRT车刀不仅可以用很高的速度（190～250m/min）加工淬火钢（HRC50～55），而且可保持很长的刀具耐用度（VB＝0.01～0.02mm/h）。因而刀具磨损已经不是CBN-SPRT在使用中的主要矛盾。研究结果同时表明，加工表面波纹度成为影响加工质量的主

3、要因素，不适当的加工条件会加大表面波纹。本文针对各种因素对加工波纹的影响进行了更为深入的探讨。　　1刀杆设计　　根据以往的研究，滚切加工中的2个主要问题是刀片旋转所引起的附加误差和较大的径向力所诱发的振动。因此，刀轴轴承的转动精度和刀杆的刚性就成为SPRT刀杆设计中的重点。对于CBN-SPRT的设计，由于刀片无孔无后角，所以给刀具制作带来更多的问题，迄今所发表的关于各种滚切刀杆设计的文章未涉及这一情况。本文中的CBN-SPRT要用于实验，刀杆还应具有可调的几何参数，以探讨不同几何参数对切削性的影响。　　图1自滚切刀具工作原理　　图2调整前角d使无后刀片产生切削后角考虑到以上各种要求，所设计的

4、刀杆具有下列特点：1.　　当使用无后角刀片时，刀杆除了能设置刃倾角e外还能够设置负前角d，以便在后刀面和加工表面间形成后角，如图2。在本文所介绍的刀杆上设计了前角架和倾角架，使得前角和刃倾角连续可调，见图3。前角架和倾角架可绕相互垂直的空间轴线转动，2.　　轴线在刀尖处相交，以使前角和刃倾角的调整不影响刀尖高度。为了将刀杆的受力变形减到最小，刀杆采用了紧凑的结构以提高刚性。4官方网站：圣才学习网www.100xuexi.com免费咨询热线：4006-123-191　　（a）滚动轴承刀杆侧视图　　（b）滑动轴承刀杆侧视图　　（c）刀杆正视图　　1．锁紧螺母2．轴承内环3．轴承外环4．滚动体5．

5、Ø12.7～Ø23刀片6．压板7．前角架8．刀轴9．弹簧卡头10．Ø9.5刀片11．刀杆12．倾角架　　图3使用CBN刀片的双向倾斜滚切车刀　　图4表面波纹度检测装置2实验条件　　车削实验在C620-1型车床上进行，全部实验为干切削，具体实验条件如下：1.　　刀具及工件材料刀具材料是BZN-6000CBN圆刀片，直径分别为Ø9.5，Ø12.7，Ø23。工件材料为55钢（GB699-88），淬火硬度为HRC50～55。试件中心钻有50mm直径的通孔，以提高淬透性，在整个截面上获得均匀的硬度。2.　　波纹度测量装置表面波纹度定义为一种表面纹理，其上叠加有表面粗糙度轮廓。但标准中并未提供波纹度的测

6、量方法。本项目中采用了千分表进行测量。千分表固定在刀台上，见图4，并沿工件表面移动，5mm采样长度内的峰谷值作为波纹度数据。实验中进行了重复测量减小随机误差，以重复测量的平均值作为实验结果。3.　　切削参数在改变前角、刃倾角、切削速度、进给量的四因素实验中使用了装有Ø12.7刀片的SPRT，参数范围为：前角d＝-10°，-17°，-30°；刃倾角e＝-10°，-14°，-20°，-28°，-40°；切削速度v＝100，137．187，256．350m/min；进给量f＝0.1，0.14，0．2，0．28，0．4mm/r。切削深度为0.05mm，保持不变。实验数据采用多元回归的方法进行处理，回

7、归曲线见图5。研究中还针对刀片直径9.5，12.7，23mm，刃倾角的正负，滚动、滑动轴承的不同进行了波纹度实验，实验结果见图6。　　（a）滚动轴承刀杆侧视图　　（b）滑动轴承刀杆侧视图　　图5刀具角度和切削用量对波纹度影响4官方网站：圣才学习网www.100xuexi.com免费咨询热线：4006-123-191　　（a）滚动轴承刀杆，Ø23刀片　　（b）滚动轴承刀杆，Ø12.7刀片　　（c）滑动轴承刀杆，