[发明专利]一种PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金。采用YG10超硬合金轴件、PCBN菱形刀片为原料，PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，激光加热辅助切削及激光超声复合切削时，后刀面磨损形式主要表现为三角形状的磨损亮带以及磨损表面上的凹坑和划痕，其中，激光超声复合切削时磨损带较窄且凹坑和划痕较浅。所制得的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的切削硬质合金刀具提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金。

背景技术

硬质合金由脆性的硬质相和韧性的粘结相组成，具有高硬度、高耐磨性、高弹性模量、耐腐蚀和成型性好等特点，在工具材料、耐磨材料、耐高温和耐腐蚀材料、交通运输业、建筑、金属成型等领域有广泛应用，在现代工业中占据着重要地位，被誉为“工业的牙齿”。硬质合金的主要特性决定了硬质合金材料存在耐磨性与韧性之间的矛盾，这种矛盾在传统的均匀结构硬质合金中难以解决。

PCBN刀具是人造立方氮化硼刀具，在高温的时候还能保持高硬度的特性，主要做加工铁件之用。立方氮化硼CBN(Cubic Boron Nitride)是20世纪50年代首先由美国通用电气(GE)公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。

发明内容

本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金的制备原料包括：切削直径为49mm的YG10超硬合金轴件，边长7mm的PCBN菱形刀片。

PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后放入SPHERE360超精密金刚石数控车床上进行加工。通过调节激光头的位置和角度，达到对硬质合金的切削。将超声振动装置固定在车床工作台上，以实现超声振动装置和激光聚焦装置在切削过程中保持同步。

PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金的检测步骤为：质量用F210型电子天平，密度采用阿基米德排水法，物相分析用D8Advance型X射线衍射仪，微观结构采用NanoSEM430超高分辨率场发射扫描电镜，硬度和断裂韧性通过Vickers压痕法测量。

所述的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，激光超声复合切削工艺对刀具进行切削能够降低后刀面的磨损量，其平均值分别降低57.5％、46％、41.3％，刀具使用寿命明显提高。

所述的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，激光加热辅助切削及激光超声复合切削时，后刀面磨损形式主要表现为三角形状的磨损亮带以及磨损表面上的凹坑和划痕，其中，激光超声复合切削时磨损带较窄且凹坑和划痕较浅。

所述的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，切削方式加工YG10超硬合金时，PCBN刀具承受着机械、扩散、相变、粘接、氧化和微裂解的综合作用，但激光加热切削以及激光超声复合切削时粘接磨损、氧化磨损、相变磨损及微裂解磨损是主要原因。

本发明的有益效果是：

采用YG10超硬合金轴件、PCBN菱形刀片为原料，经过配料、清洗、数控机床加工、激光超声复合切削工艺成功制备了具有优异力学性能的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金。其中，激光超声复合切削工艺对刀具的切削过程较为平稳。所制得的PCBN刀具激光超声复合切削硬质合金，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的切削硬质合金刀具提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：