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PCD刀具刃磨質(zhì)量對(duì)活塞加工表面粗糙度影響
硅鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，是制造活塞的理想材料。在活塞加工過(guò)程中硅鋁合金材料的硅粒子對(duì)刀具的磨損影響較大。精加工工序中，硬質(zhì)合金刀具在切削性能上暴露出不足之處，天然金剛石刀具雖有優(yōu)良的切削性能，但成本太高，而聚晶金剛石（PCD）刀具既有與天然金剛石接近的硬度、耐磨性，同時(shí)又兼有硬質(zhì)合金的抗沖擊性，是加工硅鋁合金的理想刀具材料。然而，正是PCD材料的高硬度、高耐磨性使其刃磨成本較高，而且隨著刃磨質(zhì)量的提高，刃磨成本成倍增加。因此，選擇合理的刃磨質(zhì)量是PCD刀具使用中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，PCD刀具的幾何參數(shù)對(duì)已加工表面質(zhì)量的影響有其自身的變化規(guī)律，有必要進(jìn)行深入的研究。
試驗(yàn)刀具采用焊接式PCD外圓車刀，刀頭材料為PCD（GE公司），刀體材料為YG6.試驗(yàn)設(shè)備：①瑞士產(chǎn)的Ewg-Rs09高精度磨床和專用的金剛石砂輪（刃磨刀具）②高倍電子掃描顯微鏡（觀察刃磨后的刀具及刃口微觀形貌）③自制精車外圓車床（進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)）④輪廓儀（測(cè)量工件加工表面粗糙度）。
其金相圖如所示。
ZL109G材料的金相試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析PCD刀具刃磨質(zhì)量對(duì)已加工表面粗糙度的影響刀具用粒度為粗、中、細(xì)三種日本進(jìn)口專用金剛石砂輪刃磨PCD刀具。1刀具只進(jìn)行粗磨，2刀具進(jìn)行粗磨和半精磨，3刀具進(jìn)行粗磨、半精磨及精磨。三把刀具的刃口微觀形貌分別見(jiàn)a、2b、2c. 1刀具后刀面粗糙=0.63Pm，磨痕較深、刃口缺陷大，*大鋸齒高度h缺陷小，*大鋸齒高度h=0.68Pm；2刀具后刀面及刃口形貌介于二者之間，0. 224m，刃口缺陷較小，*大鋸齒高度1.加工初期：為三把刀具各加工到第200只活塞時(shí)活塞的表面粗糙度。由圖可知，加工初期這一結(jié)果與傳統(tǒng)材料刀具相同。在4-005Aeademiea胃dmeetroniePublish！切削加工過(guò)程中h參與切削的切削刃微觀不平度必、（工件為薄壁硅鋁合金活塞）產(chǎn)生變形和振動(dòng)，又因PCD屬脆性材料，且“1刀具刃口缺陷大，雖然切削區(qū)溫度較高，但刀具的主要磨損形式仍為早期脆性破損（見(jiàn)），從而使Rai逐漸增大；2和3刀具刃口修光刃較小，切削過(guò)程中徑向力較小，加工工藝系統(tǒng)不易產(chǎn)生振動(dòng)。且其刃口缺陷較小，切削區(qū)溫度較高，所以PCD刀具的主要磨損形式為熱化學(xué)磨損及機(jī)械熱磨損，這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)初期加工階段，刀具刃口與工件相互作用使刀具刃口的平整度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，加工表面粗糙度隨之基本達(dá)穩(wěn)態(tài)值，且Ra2、Ra3基本無(wú)差別。表1為三把刀具各加工30⑴只活塞時(shí)，分別抽取第100、300、500、1000、15⑴、2500只活塞的粗糙度Ra值。上述刀具磨損形式與顯微鏡觀察結(jié)果吻合。
表1活塞粗糙度對(duì)照表刀具活塞的Ra值（m）第100只第300只第500只第1000只第1500只第2500只1刀具1.然不同程度地復(fù)印到加工表面上；同時(shí)，后刀面靠近刀刃部分與加工表面小面積接觸，對(duì)已加工表面彈性恢復(fù)層進(jìn)行燙壓，所以，刀具刃磨質(zhì)量越好（刃口越平整、缺陷越小，后刀面越光滑），加工表面粗糙度越小。
加工中期：為三把刀具各加工到第1000只活塞時(shí)活塞表面粗糙度示意圖。隨著Ra1逐漸增大，Ra2、Ra3減小并趨于定值。1刀具刃口修光綜上所述，活塞加工的表面粗糙度與PCD刀具刃磨質(zhì)量有直接關(guān)系，PCD刀具刃磨質(zhì)量越好，活塞加工表面粗糙度也越?。蝗心ベ|(zhì)量存在一個(gè)臨界狀態(tài)（在此試驗(yàn)中PCD刀具只經(jīng)過(guò)半精磨即可），當(dāng)刃磨質(zhì)量低于這個(gè)臨界狀態(tài)（修光刃、刃口不平度、缺陷尺寸等大于某限度）時(shí)，PCD刀具磨損形式為早期脆性破損，因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)避免使用。此限度隨著加工工藝系統(tǒng)、刀具幾何參數(shù)的不同而變化。反之，若PCD刀具的主要磨損形式為熱化學(xué)及機(jī)械熱磨損，則加工中期原始刀具的刃磨質(zhì)量對(duì)加工表面粗糙度影響不大。為此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)加工表面粗糙度的要求，在高于臨界刃磨狀態(tài)的前提下，合理選擇PCD刀具的刃磨質(zhì)量，達(dá)到既滿足加工要求，又降低刃磨成本的目的。
4結(jié)論刃寬9切削（過(guò)程中徑向力較大加，工工藝系統(tǒng)剛度低DlishingHPCDM切削硅鋁合金時(shí)，晦以加，工表面粗糙超聲波扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔裝置設(shè)計(jì)張建中李秀人盂慶華沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院聲振動(dòng)鏜削。
難加工材料精密小深孔的加工仍然是機(jī)械制造領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的課題，鏜孔是精密小深孔加工*常用的方法?？准庸儆诎敕忾]式切削，切削區(qū)溫度高，散熱困難，刀具受孔徑限制剛性差，加工過(guò)程極易產(chǎn)生振動(dòng)，加之排屑困難，刀具易磨損，孔的加工精度和表面質(zhì)量很難保證要求。超聲波振動(dòng)切削具有十分優(yōu)越的切削機(jī)理，顯示出傳統(tǒng)機(jī)械加工無(wú)法比擬的加工效果14.本文在分離型超聲波振動(dòng)切削原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔裝置，在普通車床上對(duì)深孔進(jìn)行鏜削加工，得到了理想的切削效果23‘叫。
2超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔裝置設(shè)計(jì)被加工材料為不銹鋼等難加工材料，加工孔徑大于4nm，長(zhǎng)徑比尤/乃>10，圓柱度<0. 005mm表面粗糙度Ra<0.8um.鏜刀的振動(dòng)頻率/=20.7kHz，振幅A= 15~20m振動(dòng)方向：沿圓周方向。選用C618K車床作為鏜孔用基本設(shè)備。
2超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔裝置總體設(shè)計(jì)超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)如所示。超聲扭轉(zhuǎn)振動(dòng)鏜孔裝置主要由超聲波發(fā)生器（圖中未標(biāo)出）、兩個(gè)磁致伸縮換能器4、兩個(gè)軸向縱向錐形變幅桿7、一個(gè)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿2和工具系統(tǒng)1組成。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變成超聲頻正弦波信號(hào)，向系統(tǒng)提供振動(dòng)能量。換能器將超聲頻電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l機(jī)械振動(dòng)。沿扭振變幅桿2大端切向焊接的兩個(gè)縱向變幅桿7同相等振幅振動(dòng)，把換能器4的微小振幅放大并傳遞給扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿2.扭轉(zhuǎn)振動(dòng)變幅桿2產(chǎn)生圓周方向的振動(dòng)并把振幅再次放大傳遞給工具系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)鏜刀的超聲頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
（1）超聲波發(fā)生器度作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可得出以下結(jié)論：刀具刃磨質(zhì)量越好，加工表面粗糙度越小。
刀具刃磨質(zhì)量存在*低臨界狀態(tài)。在實(shí)際使用中，PCD刀具的合理刃磨質(zhì)量必須在高于這一臨界狀態(tài)的前提下，并根據(jù)加工表面粗糙度進(jìn)行確定。
來(lái)源：中國(guó)刀具網(wǎng)
