基于帽贝牙齿齿廓构形的PCBN仿生刀具研究

作     者：马晶 李胜杰 刘强 刘献礼 杨绍成 张明鉴 

作者机构：哈尔滨理工大学先进制造智能化技术教育部重点实验室 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52005141) 黑龙江省自然科学基金(YQ2021E035) 哈尔滨市制造业科技创新人才(2022HBRCCG008)资助项目 

主　　题：帽贝牙齿 PCBN仿生刀具 切削力 切屑形态 刀具磨损 

摘      要：淬硬钢Cr12Mo V属于典型的难加工材料，在切削过程中产生的机械载荷高，切削难度大，刀具易磨损、崩刃，降低刀具的使用寿命。为解决淬硬钢Cr12Mo V切削过程中切削力大的问题，基于仿生学原理，将帽贝牙齿内轮廓结构运用到PCBN刀具前刀面的设计中，提出了具有帽贝齿廓构形的PCBN仿生刀具。通过切削仿真分析PCBN仿生刀具结构参数对切削力的影响规律，发现前刀面第一圆弧半径R1对切削力的影响程度最大，前刀面第二弦长L3对切削力的影响程度最小。以切削力最小为目标对PCBN仿生刀具前刀面结构参数进行优化，并完成最优结构参数的PCBN仿生刀具制备。以切削力、切屑形态、刀具磨损为切削性能指标，与PCBN平面形刀具对比发现，PCBN仿生刀具切削力得到降低，省力效果最大可达16.1%；对切屑形态分析发现PCBN仿生刀具的锯齿化程度得到改善，切削过程更加平稳；PCBN仿生刀具前刀面和后刀面磨损面积较小，刀具使用寿命得到提高。