随 着聚晶立方氯化硼（ＰＣＢＮ）刀具的出现，以车代磨加工淬硬钢技术得到了长足的进步．切削加工可在热处理后进行，这样可以减小热处理变形对生产率及加工精 度的影响。由于ＰＣＢＮ刀具发展的历史较短．其使１Ｄ技术尚不完善。本文根据刀具寿命、切削温度、切削力和表面粗糙度试验结果，总结出使用ＰＣＢＮ刀具切 削高硬度ａｌｌ承钢的合理切削速度．同时考察了工件表面残余应力的分布。一、试验条件切削试验在普通车床Ｃ八６！４０上进行．不加切削液。工件为淬硬至 ＨＲＣ６３的五根轴承钢棒料。试验采用美国通ｍ电气公司生产的ｎｚｗ－ＳＩ００牌ｖｃｎｗ７Ｊ）｝．刀刃ＪＬｆ＂川度见下表。ＰＣＢＮ刀具的每次刃ｆｈ都 在Ｊ：具磨床ＥＷＡＧＢＳ－ＩＺ上进行．刃摩后用３２０金刚石油石作钝化处理．钝圆半径为０．０５ｍｍ。试验前要用ＸＴＬ—Ｉ型体视显微镜检查刀刃有无缺 陷和裂纹等，以保证试验刀片的质显。农ＰＣＢＮ车刀的几何会效试验中测量了ＰＣＢＮ刀具的切削温度、后刀面磨损量和加工表面粗糙度，所使用的仪器相应为红 外线点温度计、工具显微镜及ＭＯＤＥＬ轮廓仪，并用Ｘ射线衍射仪测量了工件表面残余应力。二、试验结果和分析１．切削温度试验分析一般来说，切削淬硬钢比 切削软钢所消耗的能量多·转变成切削热的能量也多．ＰＣＢＮ刀具就是以切削淬硬钢时所产生的高热．不断地在切削区中极微小范围内对工件材料进行软比来切削 的。但是，如果切削速度选择偏高，严重的热磨损会降低刀具寿命。切削速度与切削温度的关系如图］所示，随着切削速度的提高，切削温度明显上升。本次试验所 测温度为切屑上表面温度，该值与前刀面最高温处可相差２００Ｃ以上，因此，当［’＞！４０ｍ／ｍｉｎ时．前刀面最高温处将达到１０００Ｃ，甚至更高。此时 ＰＣＢＮ的硬度比室温下硬质合金的硬度还低．聚晶体的结合强度亦有所下降．切削时间达３分钟时．负倒棱上就被磨出较深的月牙洼。月牙洼的出现使实际工作前 角增大．刀刃变得更加锋利（如图２所示），但是却降低了刀刃强度·从而影响］Ｊ其寿命。图１切削速度与切削温度的关系＂Ｆ一０，Ｚｍｍｊ一０． （’ｓｍｍ／ｆ图２刀具的前刀面磨损（二６０）ｒ一豆３５＊／ｍｈ…一ｕ．＊—ｍ／一ｏ０８——／汗２．刀具寿命试验分析刀具寿命试验结果如图３所示。从 图中可以看出，＊＊ＢＮ刀具寿命随着切削速度，的降低而提高，至。一５０ｍ／ｍｉｎ时，刀具寿命高达三个多小时。实验中发现．ＰＣＢＮ刀具的后刀而磨损量 缓慢均匀地增加．正常磨损则很长。如图４所示，这一现象对生产实践十分有利，特别适宜自动化控制化生产。在此应该指出，本次试验所用的ＢＺＮ－ｓｌ００是 美国通用电气公司研制的专门用于切削淬硬钢的ＰＣＢＮ刀片．先前的研究证明．国产的ＰＣＢＮ刀片没有这样高的耐磨性，其质量有待提高。图３刀具寿命曲线 ａ。＝０．Ｚｍｍｊ＝０．０８ｍｍ／ｒ田ｄＰＣｌｌＮ刀具的耐磨曲线０，一０．Ｚｍｍｆ一０．０８ｍｍ／ｒ３．残余区应力试验分析用Ｘ射线衍射仪测量工件 表面残余压应力结果如图５所示。工件表面之所以存在残余图５工件残余压应力分布一９０—／ｍｌｎ。，一０．２—ｍ／一ｏ．ｏｓｍｍ／Ｉ压应力．一是因为 ＰＣＢＮ刀具负倒核强烈的挤压作用．造成工件表面残余压缩塑性变形；二是高切削温度使表层金属发生相变．＃［ｌ变形成的奥氏体体积小于奥氏体冷却后形成的 马氏体的体积，因而表层金属膨胀．但受里层金属牵制，结果使表层出现压应力。残余压应力有ＩＪ）Ｊ于提高零部件的疲劳强度。４．表面粗糙度试验分析 ＰＣＢＮ刀具与钢的摩擦系数仅为０．ｌ～０．２．又因为工件硬度越高．加工表面质量越好．所以用ＰＣＢＮ刀具切削高硬度ＧＣｒｌｓ轴承钢能得到良好的工件 表面ａｌ糙度。实验结果如图６所示。从图中可以看到．当切削ｊｄｉ度大于６８ｍ／ｍｉｎ时．表面ＢＩ糙度小于０．６３ｐｎｌ（ＵＳ）．即达到磨削效果。田 ６切削速度与表面粗糙应的关系ｏ，＝０．Ｚｍｍｆ＝０．０８ｍｍ／ｒ综上所述，利＊ＰＣＢＮ刀具消车破度为Ｈ＊＊６３的轴承钢时．切削速度偏高．刀具寿命 因严重热磨损而降队；如切削速度较低．刀具寿命高．但切削效率低．表而粗糙度达不到阻求．故切削速度在７０～１２０ｍ／ｍｉｎ的范围选择较为合适。ｎｇ、 结论１．切削速度选择过高．容易造成严重的热磨损。２．使用ＰＣＢＮ刀具精车高硬度轴承钢适宜的切削速度为８０～１２０ｍ／ｍｉｎ。３．带负倒核和 ＰＣ３３Ｎ刀具加工的工件表面残余应力为压应力。参考文献｜｜１丁维军．张弘韬．ＰＣＢＮ刀具与硬质合金刀具切削淬硬钢的对比试验研究．超硬材料与工程， １９９５（１）２周泽华主编．金属切削原理．上海科技出版社，１９９０３吴湘拧．我国ＣＢＮ刀具材料的现状及发展趋势．机械制造，１９９２（５）编辑：石 明PCBN刀具精车高硬度轴承钢的合理切削速度@丁维军，张弘韬，李享德，崔吉顺$大连理工大学聚晶立方氮化硼刀具，轴承钢，切削速度本文考察了切削速度 对ＰＣＢＮ刀具寿命、切削温度、切削力和工件表面粗糙度的影响，总结出ＰＣＢＮ刀具切削高硬度轴承钢时合理的切削速度使用范围。Ｘ射线衍射议的测量结果表 明，用ＰＣＢＮ刀具加工的工件表面存在残余压应力．１丁维军．张弘韬．ＰＣＢＮ刀具与硬质合金刀具切削淬硬钢的对比试验研究．超硬材料与工程，１９９５ （１）２周泽华主编．金属切削原理．我国ＣＢＮ刀具材料的现状及发展趋势．机械制造，１９９２（５）氏体的体积，因而表层金属膨胀．但受里层金属牵制，结 果使表层出现压应力。残余压应力有ＩＪ）Ｊ于提高零部件的疲劳强度。４．表面粗糙度试验分析ＰＣＢＮ刀具与钢的摩擦系数仅为０．ｌ～０．２．又因为工件硬 度越高．加工表面质量越好．所以用ＰＣＢＮ刀具切削高硬度ＧＣｒｌｓ轴承钢能得到良好的工件表面ａｌ糙度。实验结果如图６所示。从图中可以看到．当切削 ｊｄｉ度大于６８ｍ／ｍｉｎ时．表面ＢＩ糙度小于０．６３ｐｎｌ（ＵＳ）．即达到磨削效果。田６切削速度与表面粗糙应的关系ｏ，＝０．Ｚｍｍｆ＝０． ０８ｍｍ／ｒ综上所述，利＊ＰＣＢＮ刀具消车破度为Ｈ＊＊６３的轴承钢时．切削速度偏高．刀具寿命因严重热磨损而降队；如切削速度较低．刀具寿命高．但切 削效率低．表而粗糙度达不到阻求．故切削速度在７０～１２０ｍ／ｍｉｎ的范围选择较为合适。ｎｇ、结论１．切削速度选择过高．容易造成严重的热磨损。２． 使用ＰＣＢＮ刀具精车高硬度轴承钢适宜的切削速度为８０～１２０ｍ／ｍｉｎ。３．带 负倒核和ＰＣ３３Ｎ刀具加工的工件表面残余应力为压应力。
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