在實際生產(chǎn)中,工件無論其幾何形狀還是材料的物理機械性能,都遠不是規(guī)則和均勻的。例如毛坯幾何形狀不規(guī)則、加工余量不均勻、表面硬度不均勻以及工件表面的溝、槽、孔等,所有這一切使切削加工或多或少地總帶有斷續(xù)切削的性質(zhì)。另有一些加工方法,如端銑,則更是斷續(xù)切削。在斷續(xù)切削條件下,必伴隨著強烈的機械沖擊和熱沖擊,再加上立方氮化硼刀具硬度高、脆性大,且又屬于粉末燒結材料,其組織不勻,分布有眾多的缺陷和空隙。因此,很容易引起刀具破損,特別是早期破損更為常見。破損的主要原因是沖擊、機械疲勞和熱疲勞。早期破損是在后刀面尚未產(chǎn)生顯著磨損時就產(chǎn)生的破損,此時切削刃承受的切削循環(huán)次數(shù)很少,機械疲勞和熱疲勞不是主要矛盾,是機械沖擊造成的應力超過了刀具材料許可的強度,致使發(fā)生了脆性斷裂。
立方氮化硼刀片脆性破損的形態(tài)有以下幾種:
1.崩刃
這是立方氮化硼刀片連續(xù)切削或斷續(xù)切削鋼和鑄鐵時,最常見的一種早期破損形態(tài)。它是在切削刃上產(chǎn)生的小缺口,刀刃上幾個小缺口或被崩掉一小塊。一般缺口尺寸與進給量相當或者稍大一些。微崩刃的刀具在允許的磨損限度內(nèi)還能繼續(xù)切削。
2.剝落
端銑鋼和鑄鐵時,在前刀面上最常出現(xiàn)貝殼狀的剝落。立方氮化硼刀片端銑淬硬鋼(HRC58-65)時,前刀面上產(chǎn)生的較大面積的貝殼狀剝落,出現(xiàn)此類磨損,可通過提高切削速度、降低進給量、使用有負倒棱,刃口經(jīng)過鈍化處理的刀片。圖:DiaCut帶斷屑槽的CBN刀片
3.碎斷
在切削刃上發(fā)生小塊碎裂或大塊斷裂,而不能繼續(xù)正常切削。立方氮化硼刀片連續(xù)切削高硬材料或者斷續(xù)切削時常常發(fā)生這種破損,車削淬硬鋼時,由于切削速度太高在刀尖處發(fā)生小塊碎裂,通常還可以重磨修復再使用。立方氮化硼刀具斷續(xù)車削(40MnNi3CrMo)低合金鋼時在刀尖處發(fā)生大塊斷裂,這種情況,刀具不可能再重磨使用。這是由于斷續(xù)切削時沖擊載荷過大、短時間切削后即發(fā)生的早期破損,雖然切削條件適當,但切削較長時間后,沒有及時換刀,由于刀具材料疲勞就發(fā)生了這種大塊的斷裂。
4.裂紋
立方氮化硼刀片在較長時間的斷續(xù)切削后,有因機械沖擊而引起的平行于切削刃的機械疲勞裂紋,也有因熱沖擊而引起的垂直于或傾斜于切削刃的裂紋。當這些裂紋不斷擴展合并后,就引起刀刃碎裂或斷裂。
立方氮化硼刀片斷續(xù)切削時,應以其破損規(guī)律為基礎建立刀具破損耐用度與切削條件之間的關系。從而確定刀具合適的切削用量以及刀具幾何參數(shù)等。