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基于有限元理论分析切削振动对CBN刀具磨损的影响
切削振动对CBN刀具磨损的影响
摘要：切削振动是一种常见的刀具磨损现象，能够对CBN刀具的寿命和加工质量产生重要影响。本文基于有限元理论分析切削振动对CBN刀具磨损的影响，并提出相应的解决方案以延长刀具寿命和提高加工质量。
1.引言
CBN刀具是一种重要的超硬刀具，具有优异的耐磨性和热稳定性，广泛应用于高速加工和硬质材料加工。然而，在实际加工过程中，切削振动常常会导致CBN刀具的过早磨损和加工质量下降。因此，深入研究切削振动对CBN刀具磨损的影响，对于提高刀具寿命和加工质量具有重要意义。
2.切削振动的产生机制
切削振动是由于刀具和工件之间的干涉引起的。当切削力和刚度不平衡时，切削振动往往会产生。切削振动主要包括自由振动和激励振动两种形式。自由振动是由于切削系统的固有振动特性引起的，而激励振动是由于切削过程中的冲击和干涉引起的。
3.CBN刀具磨损机制
CBN刀具磨损主要包括刃磨损和切削边磨损两种形式。刃磨损是指CBN刀具刃口的磨损，包括刀具磨耗和切削面质量下降；切削边磨损是指CBN刀具切削边缘的磨损，包括刀具切削边缘的弯曲、剥落和切削边面质量下降。
4.切削振动对CBN刀具磨损的影响
切削振动会导致CBN刀具的过早磨损和加工质量下降。首先，切削振动会增加切削力，对CBN刀具造成额外负荷，加速磨损。其次，切削振动会增加切削温度，使CBN刀具表面受到高温冲击，导致热剥离和氧化磨损。最后，切削振动会使切削液的分布不均匀，无法有效冷却CBN刀具，加剧磨损。
5.解决方案
为了降低切削振动对CBN刀具的影响，可以采取以下解决方案。首先，优化刀具结构和刀具材料，提高刚度和耐磨性。其次，合理选择切削参数，减小切削力和切削温度。再次，采用合适的刀具磨削和涂层技术，改善刀具的表面质量和润滑性能。最后，采用主动振动控制技术，减小切削振动的幅值和频率，提高加工稳定性和刀具寿命。
6.实验验证
为了验证切削振动对CBN刀具磨损的影响，可以进行有限元模拟和实际加工试验。通过有限元模拟，可以定量分析切削振动对CBN刀具的磨损情况，并找出切削振动的主要影响因素。通过实际加工试验，可以进一步验证有限元模拟结果，并评估解决方案的有效性。
7.结论
切削振动对CBN刀具的磨损具有重要影响，会加速刀具的磨损和降低加工质量。因此，为了延长刀具寿命和提高加工质量，需要采取相应的解决方案来减小切削振动的幅值和频率。有限元模拟和实际加工试验是研究切削振动对CBN刀具磨损影响的有效手段，可以为相关研究提供参考和指导。
参考文献
[1]HuaJ,LiX,WangH,etal.TherelationshipbetweencuttingvibrationandtoolwearofCBNinsertinhardcutting[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2020,278.