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PCD刀具加工有色金属是大规模工业生产的首选，不同的铝合金有不同的加工效果。 PCD刀具一般采用锋利的切削刃，在刀具使用初期，刀具表面质量较差。 随着刀具使用时间的增加，其加工质量也越来越好。 这是由于PCD刀具的锋利刃口在切削过程中逐渐钝化所致。 由于。 在切削加工中，刃口钝化是影响刀具性能和寿命的重要因素。 刀具刃磨后，切削刃上会出现毛刺和微缺口，影响刀具寿命和加工工件的表面质量。 刃口钝化可有效去除细小的毛刺和微缺口，获得光滑均匀的切削刃，从而提高工件的表面质量。 边缘平滑度的提高可以有效防止积屑瘤的产生。 钝化可以增加和提高刀具的抗拉强度和刃口韧性，增加刀具的强度表面粗糙度表，从而增加刀具寿命，减少尖峰刃口缺陷引起的初始不稳定磨损。 刀具在涂层前需要进行钝化处理，以提高刀具的表面光洁度，使涂层牢固。

图1 刀具钝化实验装置

目前对钝化的研究主要集中在硬质合金方面，而对PCD刀具钝化的研究较少。 本文探讨了一种PCD刀具的钝化方法及其对铝合金加工表面粗糙度的影响。 采用国产小型钝化机对PCD刀片进行钝化处理，研究钝化工艺参数对钝化切削刃的影响，为选择合理的钝化工艺参数提供参考。 通过单因素实验探究钝化对表面粗糙度的影响，研究分析不同切削参数下钝化刀具对车削1060铝合金表面粗糙度的影响。

边缘钝化实验研究

如图1所示，试验钝化设备为2MQ6712D小型可转位刃口钝化机，采用含金刚石磨料的圆盘刷对PCD刀具进行钝化。 采用特殊的装夹方式进行钝化，可使钝化后的切削刃变圆。 钝化刀片磨出一个垂直于切削刃的端面，从图中可以看出钝化刃是倒圆角的（见图2）。

图2 钝化后切削刃剖面图

小型可转位刃口钝化机主要是利用刀具与研磨刷的相对运动形成磨损，从而达到钝化的目的。 磨料刷对切削刃的磨损形式主要是磨粒磨损，去除过程中切削刃的加工质量和加工效率取决于尼龙长丝对切削刃的影响。 随着转速的提高和磨粒的增多，磨粒的动能增大，碰撞过程更加剧烈。 但过大的转速和磨粒会在钝化过程中造成切削刃崩刃或崩刃，降低切削刃的表面质量。 通过实验发现，选择合适的转速和磨粒，在保证加工效率的同时，有利于提高切削刃的钝化质量。 因此，本次试验选用线径为4mm、800目金刚石磨料的研磨刷，转速为800r/min，切削刃与研磨刷的接触长度为2mm。 在此条件下，可以获得表面质量较好的切削刃。 图 2 显示了钝化后切削刃的微观形貌。 从图中可以看出，选择上述钝化工艺参数得到的钝化切削刃非常光滑、均匀。 随着钝化时间的变化，可以获得不同大小的钝化。 半径。

从图2和图3可以看出，采用国产小型可转位刀片刃口钝化机，采用特殊的装夹方式，选择合理的钝化工艺参数对PCD刀片进行钝化，可以获得平滑均匀的反转。 圆刀片。

图3 钝化后切削刃形貌

单因素切割试验

在相同的切削条件下，采用相同的切削参数，比较了钝化和未钝化PCD刀具对车削1060铝合金表面粗糙度的影响。 为了进一步研究切削深度对钝化刀具形成的表面粗糙度的影响，选取较小的切削深度参数来分析切削深度对表面粗糙度的影响。

一、测试条件

机床参数：SK50P/750数控车床； 工件材料：1060铝合金，工件尺寸Φ70mm×250mm圆棒； 刀架型号：SDJCR2525M11； 刀片参数：PCD刀片型号DCMW11T304，粒径约10μm。 测量仪器：工件车削后的表面粗糙度采用触针式表面粗糙度仪（Times TR200）测量，取样长度为2.5mm，取样数量为5，在不同位置取5个试样，取平均值。 PCD刀具的主要几何参数如表1所示。

表1 PCD车刀的主要几何参数

2.测试计划

使用钝化和未钝化两种PCD车刀车削工件外圆，所选刀具的钝化值约为18μm。 冷却方式为乳化液冷却。 切削参数和测量结果如表2和表3所示。钝化和未钝化刀具均采用该组参数。

测试结果分析

1、不同切削参数下PCD刀具钝化对表面粗糙度的影响分析

表2 切削参数及实验结果

根据表2得到的试验结果绘制了各参数对表面粗糙度的影响图。 图 4 显示了钝化和未钝化刀具的切削速度对表面粗糙度的影响。 可以看出，经钝化刀具加工的工件整体表面粗糙度低于未钝化刀具。 钝化和未钝化刀具的表面粗糙度随着切削速度的增加而增加表面粗糙度表，但增加幅度很小。

图4 切削速度对钝化和未钝化刀具表面粗糙度的影响

图 5 显示了钝化和未钝化刀具进给对表面粗糙度的影响。 从图中可以看出，钝化和未钝化刀具的表面粗糙度随着进给量的增加而增加，且增加幅度比较大。 当进给量较小时，钝化和未钝化刀具车削形成的表面粗糙度相差不大； 随着进给量的增加，钝化对表面粗糙度的影响越来越明显。 钝化刀具车削形成的表面粗糙度明显小于未钝化刀具。

图 5 钝化和未钝化刀具进给对表面粗糙度的影响

图 6 显示了钝化和非钝化切削深度对表面粗糙度的影响。 从图中可以看出，钝化刀具加工的工件表面粗糙度普遍低于未钝化刀具。 在0.1-06mm切削深度范围内，切削深度对表面粗糙度影响不大。

图6 钝化和未钝化切削深度对表面粗糙度的影响

从以上分析可以看出，PCD刀具车削1060铝合金时，进给量对表面粗糙度的影响最大，而切削速度和切削深度对表面粗糙度的影响很小。 钝化刀具在不同切削参数下形成的表面粗糙度均低于未钝化刀具，且钝化对表面粗糙度的影响随着进给量的增加越来越大。 这是因为钝化后的刀具在切削刃处形成光滑均匀的圆角边缘，消除了刃磨后的微缺口。 钝化刀具车削可获得更高表面质量的工件。

2.钝化刀具对小切深表面粗糙度的影响

分析可以看出，在选定的切削深度范围内，切削深度对表面粗糙度基本没有影响。 为了进一步研究切削深度对钝化刀具车削形成的表面粗糙度的影响，采用小切削深度研究了钝化对车削形成的表面粗糙度的影响。 测量结果如表 3 所示。

表3 小切深参数对表面粗糙度的影响

根据表3的实验结果，绘制出切削深度对表面粗糙度的影响，如图7所示。从图中可以看出，当切削深度为20μm时，钝化刀具形成的表面粗糙度低于相同条件下其他切削深度形成的，未钝化的刀具没有这种现象。 可以看出，当切削深度为20 μm左右时，钝化半径对表面粗糙度的影响更为明显。

图7 小切深对表面粗糙度的影响

概括

(1)采用特殊的装夹方式，经国产小型钝化机在合理的工艺参数下进行钝化处理后，可获得光洁均匀的正圆角切削刃。

(2)用PCD刀具车削1060铝合金时，进给量对表面粗糙度的影响最大，而切削速度和切削深度对表面粗糙度的影响很小。 在相同切削条件下，采用相同切削参数的钝化刀具车削1060铝合金获得的表面粗糙度低于未钝化刀具。 随着进给量的增加，钝化对表面粗糙度的影响越来越大。 当进给量较大时，钝化刀具车削形成的表面粗糙度明显小于未钝化刀具。 工具的钝化消除了边缘毛刺和微边缘，同时在边缘处形成圆角半径。 切削刃圆角的存在，对工件的加工表面起到了挤压和光整的作用，提高了工件的表面质量。

(3)钝化刀具切削深度为20μm时获得的表面粗糙度低于其他切削深度，钝化对表面粗糙度的影响明显。