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| 用PCBN刀具精密切削GCr15淬硬轴承钢 |
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| 2006-10-14 0:45:14
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3．刀具磨损特性
用PCBN刀具切削淬硬轴承钢时，前刀面的磨损形式主要为月牙洼磨损。由于PCBN刀具的高温硬度较高，只有在达到较高温度和压力后才会发生磨损，因此月牙洼磨损只出现在距离刀刃很近的部位，且宽度很窄（这一点有别于硬质合金刀具），这说明PCBN刀具的刃口保持能力较强，有利于实现淬硬钢的精密切削。PCBN刀具切削淬硬轴承钢时的后刀面磨损形貌从外观上看，磨损形式以机械磨损为主，形成的磨损带上粘附有一些工件材料，其磨损形式与硬质合金刀具无明显区别，但磨损量较小。
切削淬硬钢时，切屑呈半熔状态，刀尖处高温区的最高温度可达1000℃以上。在切削一段时间后，刀具刃口与后刀面的轻微磨损使后刀面切削压力高达10GPa，工件材料中的铁元素在高温高压下易与空气中的氧发生化学反应而生成FeO氧化层，该氧化层在合理切削条件下可起到保护刀具刃口的作用，但因其硬度较低，在摩擦过程中易脱落，从而可能加剧后刀面磨损。试验研究发现，表面发生氧化反应的过渡层厚度约为300～800nm，在该过渡层中工件材料与刀具材料未发生明显的化学反应。由于过渡层易脱落并导致工件表面质量恶化，因此在用PCBN刀具精密切削淬硬钢时对氧化磨损的控制十分重要。
三、PCBN刀具的加工表面质量
用PCBN刀具连续切削淬硬轴承钢时，通常切削速度为90～200m/min，进给速度为0.05～0.2mm/r，切削深度为0.10～0.50mm，所需切削功率并不大，但刀具承受的冲击力却是普通切削的3倍以上，单位切削力高达5000MPa，尤其当进给量和切深很小时，径向切削力往往大于主切削力和切向切削力，因此切削精度不易控制。实现用硬态切削替代磨削工艺加工淬硬轴承钢的关键问题是如何保证获得理想的加工表面粗糙度、形状精度和表面应力状态。
切削试验与研究表明，淬硬轴承钢材料的延伸率小、塑性低，易形成高光洁加工表面，在机床和夹具刚性足够的条件下的，通过合理优选切削参数，完全可以实现“纳米切削”。
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