S型刃口处理对PCBN刀片在端面硬车加工中影响分析

武福龙 孙宇博 朱澎波

摘 要：PCBN刀片参数控制应用寿命较长，处理效果较好，对于不同工况，需应用不同刀具处理形式，适当对参数进行调整。本文应用切削测试方法，通过对比实验分析S型刃口处理对PCBN刀片切削加工应用中的影响因素，最终结果表明，S型刃口处理会对PCBN刀片使用寿命产生一定程度影响。

关键词：S型刃口;PCBN刀片;端面切削;使用寿命

引言：刀片切削加工大都以硬态车削的方式，应用精度较高，硬度聚焦大的淬硬钢进行零件加工。该工具强度较高，稳定性较强，可以有效传导切削过程中所产生的热量，PCBN刀片作为一种性能比较好的刀具，在端面硬车加工中应用应充分考虑到其参数、刃口，采用S型刃口处理方式可以有效提高刀片的使用寿命，效率可以提升300%。

1S型刃口处理对PCBN刀片加工影响实验

1.1实验方法

控制切削参数相同，将刃口处理方式作为唯一变量，将PCBN刀片应用到零件加工和切削之中，期间对机加工过程中刀片运转的路径长度以及运转时间，观察刀片实际应用的磨损情况，将其作为评价PCBN刀片使用寿命的标准之一。在硬车加工中使用端面切削的方式，以每三刀为一个参数量，观察磨损情况，记录数值，期间同时整理切削路径，反复切削，直至无法继续加工为止[1]。

1.2条件设置

机床使用参数型号为i5T1.4机床，加工零件选擇应用硬度为65HRC的材料，材料外径大小在186mm，内径大小为158mm，材料长度与厚度参数分别为45mm和18mm。切削刀具选择应用沈阳生产的PCBN刀片，采用不同规格参数的S型刃口处理方式，分别为A、B、C、D。其余切削方式、切削液的使用、切削工具以及切削参数等均设置相同，将刃口处理方式作为变量，观察刀具加工应用时的各项情况指标，具体刃口设计方式如下。

2 S型刃口处理对PCBN刀片加工影响分析

2.1S型刃口处理对PCBN刀片影响原理

刀刃位于前刀面和后刀面交接位置，加工期间会堆积大量的切屑，为了提高刀片的加工能力与切削力度，则需要对刀片进行一定程度的处理。S型处理是指将刀片设计成为倒棱+钝圆的刃口形状，根据材料使用情况，可以对倒棱和钝圆的相关参数进行调整，改变摩擦力与切削力，使得刀具的切削稳定性和使用寿命有所增强。本次S型刃口处理期间，使用金刚石对刀具进行塑型处理。对其刃口处理的影响进行分析，原本刀刃刃口位置会存在少量的缺口，以崩刃或者锯口的方式呈现，切削摩擦会导致刃口的缺口不断拓展，使得刀具在切削过程中极易损坏。使用S型刃口处理方式，将原本的微观缺陷消除，将其加工设计成为倒棱+钝圆的形式，并对PCBN刀片进行烧结处理和精磨处理，刀具的强度有所提高，使得加工缺陷不会在切削加工过程中不断扩大。除此之外，S型刃口处理方式也会进行涂层加工，这也使得PCBN刀片的抗冲击能力和耐磨效果有所增加，使得刀片应用的寿命有所延长。

因此，分析S型刃口处理对PCBN刀片影响原理，在S型刃口处理过程中采用精磨以及涂层两种方式，从理论上分析可以有效延长刀片的使用寿命，增加刀具的抗磨损力。

2.2S型刃口处理对PCBN刀片使用寿命影响对比

考虑到不同类型S型刃口的处理方式对刀片使用寿命的影响，对4种设计方式进行磨损程度对比、寿命对比、表面粗糙程度对比。对磨损程度进行观察，B处理方式前刀面的磨损程度最小，C处理方式的前刀面磨损程度最大，A处理方式的磨损深度最大。

对使用寿命测试结果进行分析，A在长度为2486.4m处无法继续切削;B加工方式在2330.98m处无法继续切削;C在长度为2241.5m处无法继续切削;D在2226.98m处无法进行切削。从使用寿命上看，A处理方式下的刀具使用寿命最长，D处理方式下的使用寿命最短。

对刀具加工后的表面光滑程度进行相关数据进行记录，结果表示A处理方式下的刀具表面光洁程度最差，其他的刀具表面粗糙程度均在切削加工过程中降低，其中B处理方式在加工后的表面光洁程度达到0.15um，表面切割力最好。由上述影响对比实验结果可知，采用B处理方式的刀具使用寿命最长，刀具的效果最好。

2.3影响结果分析

采用S型刃口的处理方式，对强度较大的材料进行切削，对倒棱的宽度和角度进行设计，宽度0.1mm、角度20°、钝圆参数为0.02±0.005mm。分析不同处理参数对PCBN刀片的影响分析，采用连续加工的方式，切削期间涂层被去除，倒棱也发生一定程度的磨损。由于倒棱的角度存在两面性，角度增加会增加刀具的抗冲击效果，但刀具的切削力会有所降低，热量也会有所增加，使得刀具的抗磨损强度有所降低，寿命也会减短。切削期间倒棱的位置磨损程度发生率较大。因此，考虑到不同类型刃口处理方式对PCBN刀片的影响，需要合理控制钝圆的大小和均匀性[2]。

结论：综上所述，实验结果表明，刀具切削速度控制在每分钟180m、深度控制在0.3mm，刃口处理采用S型处理方式，加工后的零件表面平整，刀片的磨损程度最低。考虑到刀片使用寿命受热量传递影响，刀片的棱角宽度等参数设置应合理，切实控制刀片切削过程中的磨损参数，降低摩擦距离，提高摩擦均匀性。

参考文献：

[1] 顾永泉.机械密封的故障、原因及分析.流体工程，1981

[2] 向建平.解决数控车床精车蜗杆对刀难的方法[J].机械工人（冷加工）.2004，（7）.24-25.

作者简介：武福龙（1988.12-），男，山西省忻州市人，汉族，职称：中级工程师，学历：硕士学历，研究方向：机械制造。