聚晶金剛石刀具的斷屑槽尺寸參數設計

遲劍英 于愛兵 吳毛朝 袁建東 陳秋潔 孫 磊

寧波大學機械工程與力學學院，寧波，315211

0 引言

聚晶金剛石(PCD)刀具廣泛應用于汽車、航空航天、3C行業中鋁合金[1-3]、鈦合金[4]以及非鐵基復合材料零部件的高速精密加工。其中，鋁合金材料始終面臨著切屑難以折斷的問題，切屑纏繞在工件或刀具表面會產生一系列危害：影響工件已加工表面質量[5-7]、縮短刀具使用壽命，甚至危害人身安全等。切屑纏繞問題已經成為制約加工自動化的關鍵因素之一[8-9]，如果運用合理的斷屑方法，使切屑卷曲一定長度后折斷，便可在確保工件加工精度的條件下，提高生產效率，降低生產成本。

斷屑槽已廣泛應用于硬質合金刀具[10]，但是其槽型尺寸并不適用于PCD刀具，目前，多數硬質合金刀具采用三維斷屑槽型，其斷屑槽的槽寬通常大于2 mm，而PCD刀具前端焊接的三角形PCD復合片的尺寸較小，邊長一般在2～3 mm之間，直接限制了PCD刀具的斷屑槽尺寸范圍，PCD斷屑槽的寬度不能超過2 mm。另外，多數硬質合金刀具通過基面突出量的結構設計來促進斷屑，而PCD刀具的PCD層厚度在0.5 ～0.7 mm之間，顯然PCD刀具無法直接套用硬質合金刀具基面突出量的斷屑結構，否則會嚴重影響PCD刀具的強度。一些學者對含斷屑槽PCD刀具和無斷屑槽PCD刀具進行切削對比實驗，驗證了PCD刀具斷屑槽的斷屑效果。SOARES等[11]用兩種PCD刀具車削AlSi9Cu3合金，實驗結果表明，帶有斷屑槽的PCD刀具表現出良好的斷屑性能。GONZALO等[12]通過切削仿真確定了含斷屑槽PCD刀具的主偏角取值范圍。……