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合肥工业大学学报（自然科学版） 2015年第2期38卷 145-148页

作者：杨海东张俊生邹玉明叶铮丁宁陈鸿运合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切... 详细信息

为了提高粉末冶金气门座圈实际加工中的加工表面质量和刀具寿命,需要研究聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具硬态切削时切削参数对切削力的影响规律。文章通过正交试验设计,建立了PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈切削力的经验公式,并研究了切削用量对切削力的影响。试验结果表明:PCBN刀具硬态切削粉末冶金气门座圈时,刀尖圆弧半径和负倒棱导致径向力相对较大;切削参数中切削深度和进给量对切削力的影响较大,切削速度的影响相对较小;切削V581过程中,主切削力随着切削速度的增加而有所下降;实际加工中应选用较小的切削深度和进给量、较高的切削速度,以提高加工表面质量和刀具寿命。

关键词： PCBN刀具粉末冶金气门座圈切削力正交试验设计经验公式负倒棱

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PCBN刀具切削粉末冶金气门座圈切削性能研究

PCBN刀具切削粉末冶金气门座圈切削性能研究

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作者：邹玉明合肥工业大学

学位级别：硕士

随着无铅及低铅汽油的推广使用,粉末冶金气门座圈凭借其优异的自润滑等物理性能得到广泛应用。但粉末冶金材料硬度高、内含弥散硬质颗粒且内部多微孔,且气门座圈加工精度要求高,普通刀具切削加工磨损较快。聚晶立方氮化硼(Polycrystalli... 详细信息

随着无铅及低铅汽油的推广使用,粉末冶金气门座圈凭借其优异的自润滑等物理性能得到广泛应用。但粉末冶金材料硬度高、内含弥散硬质颗粒且内部多微孔,且气门座圈加工精度要求高,普通刀具切削加工磨损较快。聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride,简称PCBN)刀具硬度高,耐磨性好,加工材料表面质量较好,可用于切削加工粉末冶金气门座圈。对不同PCBN刀具切削加工不同材质粉末冶金气门座圈进行匹配试验和刀具寿命分析,结果显示日本住友BN100刀具显示较好的切削加工性能,切削路径长,刀具磨损量小。通过扫描电镜(SEM)对刀具的失效形式进行估测,利用能谱分析对刀具磨损机理进行研究,结果显示：破损失效是刀具失效主要形式,包括前刀面剥落以及崩刃;粘结磨损、扩散磨损以及氧化磨损是PCBN刀具磨损的主要原因,硬质点磨损伴随整个切削过程。利用正交试验改变刀尖圆弧半径、切削速度、进给量和切削深度等参数,对PCBN刀具切削三种材质气门座圈的切削力以及工件表面粗糙度进行了研究。结果显示切削三种材质时切削力和表面粗糙度差异性不大,切削深度对切削力影响最大,其次进给量,刀尖圆弧半径对切削力影响不大,但切深抗力随着圆弧半径增大而显著增大,则进给抗力与之相反。表面粗糙度在刀尖圆弧半径rε=0.3mm时,表面粗糙度最低;切削三要素对表面粗糙度影响低于刀尖圆弧半径,熔铜材质气门座圈(V571和V581)比非熔铜材质(V531)工件表面粗糙度更易受切削参数影响,但整体粗糙度变化均较小。为满足生产要求,实现切削力的预测,最后建立切削力经验方程,且显著性检验结果显示可用于预测模型的应用。

关键词： PCBN刀具粉末冶金气门座圈刀具磨损切削力表面粗糙度

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聚晶立方氮化硼刀具硬切削粉末冶金气门座圈的研究

聚晶立方氮化硼刀具硬切削粉末冶金气门座圈的研究

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作者：周前进合肥工业大学

学位级别：硕士

粉末冶金气门座圈是内燃机配气机构中的一个重要零件,其材料具有高温耐磨性、耐蚀性和高温稳定性等优良的力学性能。但由于其硬度较高、多孔性、含有许多微观硬质粒子等特点,普通刀具加工这类零件磨损很快,并且气门座圈对尺寸精度和表... 详细信息

粉末冶金气门座圈是内燃机配气机构中的一个重要零件,其材料具有高温耐磨性、耐蚀性和高温稳定性等优良的力学性能。但由于其硬度较高、多孔性、含有许多微观硬质粒子等特点,普通刀具加工这类零件磨损很快,并且气门座圈对尺寸精度和表面粗糙度要求较高,所以给切削加工这类零件带来了很大的困难。要解决这个困难的方法之一就是采用新型刀具材料。聚晶立方氮化硼(简称PCBN)刀具由于具有硬度高、耐磨性好、被加工工件的表面粗糙度小等优点,使其在硬切削粉末冶金气门座圈时具有很大的优越性。论文首先通过对某种型号的气门座圈进行金相组织和扫描电镜(SEM)观察,为了解其切削加工性能奠定基础。通过PCBN刀具硬切削粉末冶金气门座圈的切削试验,研究切削用量对切削过程中切削力、切削区温度和切屑形态的影响,并建立切削用量与切削力和切削区温度的经验方程。试验结果表明：随着切削速度的提高,主切削力Fz在某段速度范围内(89m/min～113m/min)会降低,这是由于粉末冶金材料产生了金属软化效应。径向力Fy一直大于主切削力Fz是PCBN刀具切削粉末冶金材料的主要特性,通过分析认为是由切削深度、刀尖圆弧半径和刀具的倒棱共同作用导致的。随着切削速度的增大,切削区温度升高,切屑锯齿化程度加剧,在锯齿形节点处断裂变成单元切屑。通过在某公司进行现场生产试验,得到PCBN刀具加工内孔和倒圆角时刀具的寿命。并且对PCBN刀具的磨损形态和失效形式进行了分析,得到磨损形态主要有前刀面磨损、微崩刃、后刀面磨损、剥落及破损,主要的失效形式是崩刃。

关键词： PCBN刀具粉末冶金气门座圈切削力切削温度切屑刀具磨损

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PCBN刀具负倒棱宽度对磨损的影响分析

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工具技术 2017年第9期51卷 88-90页

作者：毋奇云杨海东合肥工业大学

使用聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具车削V571材质粉末冶金气门座圈,研究负倒棱宽度对刀具磨损的影响规律。采用单因素试验法,在不同PCBN刀具负倒棱宽度下进行切削。结果表明,负倒棱宽度为0.10mm的PCBN刀具有更小的磨损和更长的刀具耐用度。

关键词： PCBN刀具粉末冶金气门座圈负倒棱宽度刀具磨损刀具耐用度

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PCBN刀具负倒棱宽度对切削力影响分析

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工具技术 2017年第10期51卷 34-36页

作者：夏锡全王其东杨海东合肥工业大学安徽理工大学

使用不同负倒棱宽度的PCBN刀具车削V571材质粉末冶金气门座圈,采用单因素试验法研究负倒棱宽度对切削力的影响规律。结果表明,切削分力F_x、F_y和F_z随负倒棱宽度的增大而出现先明显增大后明显降低最后缓慢增大的趋势;与F_x和F_z比较,... 详细信息

使用不同负倒棱宽度的PCBN刀具车削V571材质粉末冶金气门座圈,采用单因素试验法研究负倒棱宽度对切削力的影响规律。结果表明,切削分力F_x、F_y和F_z随负倒棱宽度的增大而出现先明显增大后明显降低最后缓慢增大的趋势;与F_x和F_z比较,负倒棱宽度对F_y的影响最为显著;在0.05-0.15mm区间内负倒棱宽度约为0.10mm时,F_x、F_y和F_z达到峰值。

关键词： PCBN刀具粉末冶金气门座圈负倒棱宽度切削力

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PCBN刀具负倒棱对其硬态切削性能研究

PCBN刀具负倒棱对其硬态切削性能研究

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作者：叶铮合肥工业大学

学位级别：硕士

采用粉末冶金技术制备的气门座圈以其良好的耐磨性及耐高温性得到广泛使用,但这种气门座圈硬度高,难以加工,且其内部结构多微孔,切削过程中对刀具的冲击大,使用普通的硬质合金刀具进行切削加工时,刀具耐用度低。近年来,采用聚晶立方氮化... 详细信息

采用粉末冶金技术制备的气门座圈以其良好的耐磨性及耐高温性得到广泛使用,但这种气门座圈硬度高,难以加工,且其内部结构多微孔,切削过程中对刀具的冲击大,使用普通的硬质合金刀具进行切削加工时,刀具耐用度低。近年来,采用聚晶立方氮化硼(Polycrystalline Cubic Boron Nitride,简称PCBN)刀具硬态切削粉末冶金气门座圈,大大提高了加工效率,降低了加工成本,且能获得较高的加工表面质量。本文旨在探究在硬态切削粉末冶金气门座圈时PCBN刀具负倒棱对刀具切削性能的影响,为PCBN刀具负倒棱参数及其他工艺参数的选择提供参考,具有较大的理论价值和实践意义。主要研究内容及成果如下：首先使用PCBN刀具对粉末冶金气门座圈进行了外圆硬态切削试验,利用Kistler9257B型三向测力仪测量切削力,发现了切削力随着PCBN刀具负倒棱角度和负倒棱宽度及进给量的变化规律。研究发现：切削过程中主切削力Fz始终大于Fx和Fy;随着负倒棱角度的增加,切削力Fx,Fy和Fz都出现增大的趋势;而随着负倒棱宽度增加,切削力Fx,Fy和Fz呈现先增大后减小最后再增大的规律,其中切深抗力Fy变化较为明显。然后通过测量气门座圈已加工表面粗糙度研究了PCBN刀具负倒棱角度和负倒棱宽度及进给量对于加工表面质量的影响规律。结果表明：随着PCBN刀具负倒棱角度增大,工件表面粗糙度增大;随着负倒棱宽度增加,工件表面粗糙度呈先增大后减小最后增大的趋势;对于不同负倒棱宽度的PCBN刀具,进给量对已加工表面粗糙度的影响并不一致。最后试验研究了PCBN刀具负倒棱角度和负倒棱宽度对于刀具耐用度的影响,总结了生产中PCBN刀具的主要失效形式,观察了PCBN刀具的磨损形态,并对其磨损机理进行了分析。结果表明：PCBN刀具失效形式有正常磨损和破损失效;主要磨损形式为微崩刃、后刀面磨损以及前刀面磨损,磨损机理主要为磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损;破损失效主要形式包括崩刃、剥落和碎断等。

关键词： PCBN刀具负倒棱粉末冶金气门座圈切削力表面粗糙度刀具耐用度

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