PCBN刀具倒棱角度對切削力的影響

　實測當倒棱角度從-5°變化到-20°。時，切削力出現先減小后又稍有增大的趨勢，但國外學者得出的切削力隨倒棱前角增大而增大。分析其中原因，應該和加工類型有關，即粗加工及精加工，更詳細的解釋如下：

       (1)增大數控刀具倒棱前角會加劇金屬軟化效應。用負倒棱刀具加工時，切削主要集中在倒棱區域，當倒棱前角適量增大時，隨著切削刀具與工件之間接觸面積增大，雖然在切削開始的一瞬間切削力隨之增大，但由于刀具與工件間產生大量熱能，使得金屬的軟化速度和程度都有所加大，切削力又大幅度變小。所以從上圖看到的是，在倒棱前角為-5°～-15°時，切削力隨著倒棱前角的增大而減小。當倒棱前角超過-15°快要達到20°時，由于切削區域的溫度過高，使得刀具材料的硬度降低，加速刀具磨損，導致切削刃變鈍，從而使切削力又出現增大的趨勢。

       (2)與國外的類似試驗相比，本次試驗采用普通車床加工，切削用量也采用常規值，因而金屬軟化效應對整個加工過程影響較大，而國外實驗則大多是在精密或是超精密車床上進行的干切削，進給量和切深都很小，大部分實驗在加工時不足以產生金屬軟化效應或金屬軟化效應的影響微乎其微。兩種加工條件和機理均不同，必然會得到不同的實驗結果。

       CBN在1234℃時會發生CBN→HBN(六方氮化硼)的逆轉化，這種轉化起始于晶界微晶區，已轉化為HBN的部分因硬度極低而失去切削能力，極易被高速運動的“熱切屑流”帶走，從而導致PCBN刀具磨損，這種磨損稱為逆轉化磨損(也稱相變磨損)。PCBN刀具在高溫(>1200℃)下切削一段時間后，刀刃部分的高溫區有時會出現由許多小凹坑構成的不均勻“麻斑”，這是因為切削溫度超過了CBN→HBN轉化的臨界溫度所致。產生逆轉化磨損后的刀具表面白色“麻斑”實際就是CBN單晶脫落后殘留的、已轉化的HBN。在CBN→HBN的逆轉化中，氧和氧化物起到了催化劑的作用。與此相反，金屬鈷可通過降低氧化氣氛而抑制CBN→HBN轉化傾向。

       一般而言，粗加工時吃刀及切速都較大，產生的熱量將工件軟化，是的切削力變小，而精加工的加工熱不足以軟化工件。