[發明專利]一種PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金

在審

• 申請號: 201710964965.6
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN109676265A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 王小義
• 申請（專利權）人: 王小義
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，制備了一種PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金。采用YG10超硬合金軸件、PCBN菱形刀片為原料，PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，激光加熱輔助切削及激光超聲復合切削時，后刀面磨損形式主要表現為三角形狀的磨損亮帶以及磨損表面上的凹坑和劃痕，其中，激光超聲復合切削時磨損帶較窄且凹坑和劃痕較淺。所制得的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的切削硬質合金刀具提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種硬質合金材料，尤其涉及一種PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金。

背景技術

硬質合金由脆性的硬質相和韌性的粘結相組成，具有高硬度、高耐磨性、高彈性模量、耐腐蝕和成型性好等特點，在工具材料、耐磨材料、耐高溫和耐腐蝕材料、交通運輸業、建筑、金屬成型等領域有廣泛應用，在現代工業中占據著重要地位，被譽為“工業的牙齒”。硬質合金的主要特性決定了硬質合金材料存在耐磨性與韌性之間的矛盾，這種矛盾在傳統的均勻結構硬質合金中難以解決。

PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高溫的時候還能保持高硬度的特性，主要做加工鐵件之用。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世紀50年代首先由美國通用電氣(GE)公司利用人工方法在高溫高壓條件下合成的，其硬度僅次于金剛石而遠遠高于其它材料，因此它與金剛石統稱為超硬材料。

發明內容

本發明的目的是為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，設計了一種PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金的制備原料包括：切削直徑為49mm的YG10超硬合金軸件，邊長7mm的PCBN菱形刀片。

PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金的制備步驟為：將原料按實驗設計方案稱重、配料，配好后放入SPHERE360超精密金剛石數控車床上進行加工。通過調節激光頭的位置和角度，達到對硬質合金的切削。將超聲振動裝置固定在車床工作臺上，以實現超聲振動裝置和激光聚焦裝置在切削過程中保持同步。

PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金的檢測步驟為：質量用F210型電子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射線衍射儀，微觀結構采用NanoSEM430超高分辨率場發射掃描電鏡，硬度和斷裂韌性通過Vickers壓痕法測量。

所述的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，激光超聲復合切削工藝對刀具進行切削能夠降低后刀面的磨損量，其平均值分別降低57.5％、46％、41.3％，刀具使用壽命明顯提高。

所述的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，激光加熱輔助切削及激光超聲復合切削時，后刀面磨損形式主要表現為三角形狀的磨損亮帶以及磨損表面上的凹坑和劃痕，其中，激光超聲復合切削時磨損帶較窄且凹坑和劃痕較淺。

所述的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，切削方式加工YG10超硬合金時，PCBN刀具承受著機械、擴散、相變、粘接、氧化和微裂解的綜合作用，但激光加熱切削以及激光超聲復合切削時粘接磨損、氧化磨損、相變磨損及微裂解磨損是主要原因。

本發明的有益效果是：

采用YG10超硬合金軸件、PCBN菱形刀片為原料，經過配料、清洗、數控機床加工、激光超聲復合切削工藝成功制備了具有優異力學性能的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金。其中，激光超聲復合切削工藝對刀具的切削過程較為平穩。所制得的PCBN刀具激光超聲復合切削硬質合金，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的切削硬質合金刀具提供一種新的生產工藝。

具體實施方式

實施案例1：