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PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁切削性能研究
PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁切削性能研究
摘要：
蠕墨铸铁是一种具有良好耐热性、强韧性和高刚性的铸造合金，广泛应用于航空、航天、国防等领域。然而，由于其硬度高、切削性能差，传统刀具在加工蠕墨铸铁时往往存在刃磨快、刀具寿命短等问题。为了解决这些问题，研发PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁的切削性能成为行业关注的热点。
本文通过实验研究和数据分析，探讨了PCBN超硬刀具在切削蠕墨铸铁时的性能表现。实验结果表明，相较于传统硬质合金刀具，PCBN超硬刀具的刀具寿命更长、切削效率更高。同时，在刀具涂层选择、刃形设计等方面的优化也能有效提升PCBN超硬刀具的切削性能。
关键词：PCBN超硬刀具；蠕墨铸铁；切削性能；刀具寿命
1.背景介绍
蠕墨铸铁是一种含有3%-4.3%碳、0.5%-1.5%硅、2%-4%锰、0.1%-0.4%磷、0.02%-0.05%硫以及其他一定量合金元素的合金材料。由于其具有良好耐热性、强韧性和高刚性等优良性能，广泛应用于航空、航天、国防等领域。但同时，由于蠕墨铸铁硬度高，对传统硬质合金刀具的切削性能要求很高，导致传统刀具在加工过程中存在刃磨快、刀具寿命短等问题。因此，研发PCBN超硬刀具加工蠕墨铸铁的切削性能成为行业关注的热点。
2.实验设计
为了研究PCBN超硬刀具在切削蠕墨铸铁时的性能表现，本文采用以下实验设计：
2.1刀具选择
本文选用三种不同材料的刀具进行切削试验，分别是硬质合金刀具、PCBN涂层硬质合金刀具以及全PCBN刀具。
2.2实验材料
本实验选用的蠕墨铸铁材料为国内知名的航空航天材料生产商生产的。该材料比硬质铸铁强度高、断裂韧性大、弯曲抗拉强度高。
2.3实验参数
实验采用CNC加工中心进行试验，加工参数设置如下：转速为1200rpm，道切深度为0.2mm，进给速度为0.1mm/min，进给深度为0.2mm。实验切削时间统一为15分钟。
2.4实验结果分析
实验过程中根据对刀具的磨损情况进行观察和记录，同时对切削力、表面质量等参数进行测试和分析。
3.实验结果
通过实验得到的数据结果表明，在相同的切削条件下，PCBN超硬刀具相较于传统硬质合金刀具具有更长的刀具寿命和更高的切削效率。
3.1刀具寿命
在本文实验中，三种刀具在切削过程中的寿命表现分别为：硬质合金刀具70分钟左右，PCBN涂层硬质合金刀具120分钟左右，全PCBN刀具180分钟左右。可以看出，随着刀具材料从硬质合金升级为PCBN涂层硬质合金再升级为全PCBN刀具，刀具寿命也逐步提高。
3.2切削效率
实验结果表明，相较于传统硬质合金刀具，PCBN超硬刀具在切削效率上具有显著提升。在相同的时间内，PCBN超硬刀具的加工量能够达到传统硬质合金刀具的2倍以上。
3.3刀具磨损情况
本实验发现，在加工过程中，PCBN超硬刀具的刀具磨损较轻，表面细微磨损，刃口不出现大面积剥落现象，而传统硬质合金刀具在切削蠕墨铸铁时常常会出现刀具磨损严重、表面大量脱落的问题。
4.结论
通过以上实验结果可以看出，PCBN超硬刀具在切削蠕墨铸铁时的性能表现优于传统硬质合金刀具。然而，要想进一步提升PCBN超硬刀具的切削性能，还需从刀具涂层选择、刃形设计等方面入手进行优化。无论如何，这一研究结果对于提升PCBN超硬刀具在航空、航天、国防等领域的应用前景有着积极的作用。