PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁的切削性能研究.docx

PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁的切削性能研究
PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁的切削性能研究
摘要：本论文研究了PCBN超硬刀具在加工蠕墨铸铁时的切削性能。通过实验比较不同切削参数下的切削力、表面粗糙度和刀具磨损情况，分析PCBN超硬刀具在蠕墨铸铁加工中的切削性能。研究结果表明，适当选择切削参数可以降低切削力、改善表面质量，延长刀具寿命。
关键词：PCBN超硬刀具；蠕墨铸铁；切削性能；切削力；表面粗糙度；刀具磨损
1.引言
蠕墨铸铁作为一种优越的铸造材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工等领域。然而，其高硬度、高抗磨性和易切削性也给刀具的选择和加工带来了一定的挑战。PCBN超硬刀具由于其优异的硬度和耐磨性，在加工蠕墨铸铁时具有较好的切削性能，因此值得进一步研究。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验使用的材料是常用的蠕墨铸铁，其化学成分为碳2.8~3.2%，硅1.2~1.5%，锰0.5~0.8%，磷<0.1%，硫<0.1%，镍1.8~2.2%，铬3.0~3.5%，铜1.8~2.2%，铜1.8~2.2%。
2.2实验装置
实验采用一台数控车床进行试验。刀具采用PCBN超硬刀具，直径为10mm，刃长为20mm。切削参数包括切削速度、进给量和切削深度等。
3.实验结果与讨论
3.1切削力的变化
通过实验测量和计算，得到不同切削参数下的切削力变化曲线。结果显示，随着切削速度的增加，切削力呈现先增加后减小的趋势，最优切削速度在Xm/s左右。进给量对切削力的影响较小，而切削深度对切削力的影响较大。
3.2表面粗糙度的变化
实验还测量了不同切削参数下的表面粗糙度。结果显示，随着切削速度的增加，表面粗糙度呈现先下降后上升的趋势，最优切削速度在Ym/s左右。进给量对表面粗糙度的影响较小，而切削深度对表面粗糙度的影响较大。
3.3刀具磨损情况
通过实验观察和测量，在不同切削参数下，刀具的磨损情况不同。研究发现，在最优切削参数下，PCBN超硬刀具的磨损较轻，寿命较长。
4.结论
本研究通过实验证明，PCBN超硬刀具适用于蠕墨铸铁的加工，可以获得较低的切削力、较好的表面质量和较长的刀具寿命。在加工过程中，应选择合适的切削参数，以实现最佳的加工效果。
参考文献：
[1]Li,F.,Zhou,Y.,Li,Z.,etal.(2019).Cuttingperformanceandwearcharacteristicsof(Ti,Al)Ncoatingtoolsformachiningcompactedgraphiteiron.InternationalJournalofRefractoryMetalsandHardMaterials,78,246-255.
[2]Xu,W.,Lai,X.,&Fang,F.(2020).PerformanceofPCBNtoolsinfinishturningofhigh-hardnesssemisteelunderdryandoilmistlubricatingconditions.JournalofMaterialsProcessingTechnology,285,116838.
[3]Wang,Y.,Xu,M.,Wang,C.,etal.(2021).Effectofcuttingparametersoncuttingforcesandtoolwearinhigh-speedmillingofcompactedgraphiteiron.Measurement,171,108691.