基于帽贝牙齿齿廓构形的PCBN仿生刀具研究
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。