粘结剂 CBN烧结所需的粘结剂:①物理化学性能越接近CBN越好,这样不会过多的削弱烧结后PCBN刀具的切削性能;②易于达到熔点温度或在此温度下具有好的塑性;③相对于CBN具有足够的化学活性,具有使六方氮化硼(HBN)向CBN转化的催化性。 常用到的粘结剂按其物理化学性质可分为金属粘结剂(如Ni、Co、Ti、Ti-Al等)和陶瓷粘结剂(如TiN、TiC、TiCN、Al2O3等);按作用可分为催化剂(如,Al、AlN、AlB2、Si等)和溶解剂(如Ti、Ni、Co、TiN、TiC、TiCN等)。粘结剂种类和含量都对PCBN刀片的性能有不同的影响。碳化物、氮化物、碳氮化物可以提高PCBN刀片的抗化学磨损能力和抗冲击能力,但含量过高会降低刀具硬度,使刀具寿命缩短;钴是的粘结剂,可以提高CBN烧结时的烧结度;Ti陶瓷粘结剂可以提高PCBN刀片的韧性;铝及铝的化合物可与CBN颗粒及其它粘结剂发生反应,使CBN颗粒粘结得更加牢固,提高刀具耐磨性;Si和Al、AlN、AlB2的混合物是HBN向CBN转化的有效催化剂,在陶瓷粘结剂里加入少量的Al、Si还可以增强CBN间的粘结,形成连续的陶瓷相[12];以铝化镍作为粘结剂的PCBN复合片导电性好,适于采用低成本电火花进行切割。 由于粘结剂的不同,PCBN刀片趋于两种特性:一种是具有高的耐磨性(高含量CBN,催化粘结剂),另一种是具有好的抗冲击性(低含量CBN,陶瓷粘结剂)。
CBN晶粒的清洁度与颗粒度 CBN晶粒的表面清洁度将直接影响着PCBN的烧结质量,因此在烧结前都要对CBN晶粒进行严格地处理,以去掉晶粒表面的水分及氧化物等杂质。采用的方法主要是在真空或氢气、氨气等还原性气体下加热1~2个小时。否则过多的杂质会影响CBN-CBN颗粒间及CBN与粘结剂间的粘结,使得PCBN刀片强度减小,耐磨性能降低。
CBN颗粒的大小不但对PCBN刀具的切削表面质量有影响而且对PCBN烧结时粘结剂的烧结能力起到一定的作用。一般来说,CBN颗粒度越小,PCBN刀具切削表面质量越好,刀具抗冲击能力和耐磨性越好,因此,在加工淬硬钢并且要求高的表面质量(即实现PCBN刀具的“以车代磨”)时,所采用PCBN刀具中的CBN颗粒应取较小值。但另一方面,由于PCBN刀片的烧结是通过“毛细现象”即各种粘结剂元素渗透到CBN颗粒之间实现的,如果CBN颗粒太小,CBN颗粒间的间隙就会减小,从而使得粘结剂元素的渗透量减小。因此,烧结时CBN颗粒又应选得大一些。综合考虑以上两种因素,CBN烧结时应多选择混合粒度,并根据所选粘结剂粘结能力的不同而确定不同的粒度范围。
异形刀片的设计
为实现对复杂形状刀具的数学描述,必须建立异形刀片刃线及各特征表面的数学模型。复杂形状刀具的特征表面主要包括刀具外形表面(即刀体)、刀具前刀面、后刀面及沟槽等。常用的复杂形状刀具(如圆柱球头刀具、圆锥球头刀具阶梯形刀具等)的刀体一般采用回转曲面(如圆柱面、 圆锥面、球面等)。回转曲面是由一条平面曲线绕该平面 上- -固定 直线旋转所产生的由面、该平面曲线即为回转曲面的母曲线,该固定直线则为回转曲面的轴线。
复杂形状刀具的刀刃通常采用螺旋形刃线,这是因为螺旋形刀刃在切削过程中可改变切屑流向,使切屑沿螺旋槽流出,起到散热减小切削阻力、防止切屑划伤已加工表面等作用。同时,螺旋角可增大刀具的实际切削前角,提高切削刃的锋利程度。复杂形状刀具的刃线主要有等螺旋角螺旋线、等导程螺旋线等。这些刀刃曲线均为普通螺旋线(即变导程、变螺旋角螺旋线)的形式之- - , 只是确定螺旋线的参数不同。因此,螺旋形刃刃曲线可用通用模型统一示。
刀具的功能表面包括刀具的前刀面、后刀面、刀槽等,设计刀具时,功能表面的表达与其几何参数的定义是紧密相关的。复杂形状刀具的前角定义为法前角,即前角在刀具的法剖面内测量。因此,与叨具前角相关的功能表面的几何结构(如前刀面、刀槽等)及参数均应在法剖面(即测量平面)内描述。复杂形状刀具的后角在端截面内测量,因此,与欤具后角相关的功能表面几何结构(如、第 二后刀面等)及参数均应在端剖面(即测量平面)内描述。
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