Optimization of Texture Parameters of Micro⁃Textured PCBN Tool Based on Taguchi Method

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2021.04.012

Journal of Liaoning Petrochemical University ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (4): 71-77.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2021.04.012

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Optimization of Texture Parameters of Micro⁃Textured PCBN Tool Based on Taguchi Method

Lin Fan(), Zilong Deng(), Xingjun Gao, Zhengyi Wei

School of Mechanical Engineering，Liaoning Petrochemical University，Fushun Liaoning 113001，China

Received:2020-09-01 Revised:2020-10-15 Published:2021-08-25 Online:2021-09-16
Contact: Zilong Deng

基于田口法的微织构PCBN刀具织构参数优化

凡林(), 邓子龙(), 高兴军, 魏正义

辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺 113001

通讯作者: 邓子龙
作者简介:凡林（1989⁃），女，硕士，从事机械制造及其自动化方面的研究；E⁃mail：979315926@qq.com。
基金资助:
辽宁省教育厅项目(L2017LQN024)

Abstract

Abstract:

Finite element analysis software ABAQUS was used to study the process of micro texture PCBN tool turning Cr12MoV, Taguchi method was used to carry out orthogonal experimental design. The variation law of the actual contact area between tool and chip, cutting force and cutting temperature with texture parameters was studied by signal?to?noise ratio analysis method, and the optimal combination of texture parameters was obtained. The results indicate that the actual tool?chip contact area decreases with the increase of texture groove width and texture edge pitch respectively. Texture groove width and texture edge pitch have the most significant influence on cutting performance of the tool; Compared with the non?textured tool, the micro?textured PCBN tool with the optimal texture parameter combination can reduce the cutting force by 5.2% and the cutting temperature by 4.7%.

Key words: PCBN, Texture parameters, Taguchi method

摘要：

利用有限元分析软件ABAQUS研究微织构PCBN刀具车削Cr12MoV的过程，采用田口法进行正交试验设计，通过信噪比分析方法研究刀?屑实际接触面积、切削力和切削温度随织构参数的变化规律，并获得织构参数的最优组合。结果表明，刀?屑实际接触面积分别随织构槽宽和织构刃边距的增大而减小，织构槽宽和织构刃边距对刀具的切削性能影响最显著；与无织构刀具对比，选取最优织构参数组合的微织构PCBN刀具可使切削力降低5.2%，切削温度降低4.7%。

关键词: PCBN, 织构参数, 田口法

CLC Number:

TH164

Lin Fan, Zilong Deng, Xingjun Gao, Zhengyi Wei. Optimization of Texture Parameters of Micro⁃Textured PCBN Tool Based on Taguchi Method[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2021, 41(4): 71-77.

凡林, 邓子龙, 高兴军, 魏正义. 基于田口法的微织构PCBN刀具织构参数优化[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(4): 71-77.

Figures/Tables 11

References 17

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3	冯新敏，裴泽，胡景姝，等.微织构刀具研究现状［J］.制造技术与机床，2018（7）：29⁃35.
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性能参数	数值
性能参数	Cr12MoV	PCBN
泊松比	0.3	0.2
线膨胀系数/℃^－1	11.2×10^－6	31.0×10^－6
比热容/（J·kg^－1·℃^－1）	485	700
热传导率/（W·m^－1·℃^－1）	21	120
杨氏模量/GPa	180	690
密度/（kg·m^－3）	7 750	380

性能参数	数值
性能参数	Cr12MoV	PCBN
泊松比	0.3	0.2
线膨胀系数/℃^－1	11.2×10^－6	31.0×10^－6
比热容/（J·kg^－1·℃^－1）	485	700
热传导率/（W·m^－1·℃^－1）	21	120
杨氏模量/GPa	180	690
密度/（kg·m^－3）	7 750	380

参数	数值
A/MPa	809.5
B/MPa	283.7
C	0.012
m	3.38
n	0.312
T_m/℃	1 460
T_r/℃	20

参数	数值
A/MPa	809.5
B/MPa	283.7
C	0.012
m	3.38
n	0.312
T_m/℃	1 460
T_r/℃	20

失效参数	数值
d₁	－0.800
d₂	2.100
d₃	－0.500
d₄	0.002
d₅	0.610

Optimization of Texture Parameters of Micro⁃Textured PCBN Tool Based on Taguchi Method

基于田口法的微织构PCBN刀具织构参数优化

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指标	预测值	实测值	相对误差/%
切削力/N	211.656	217.573	2.7
切削力的信噪比估值/dB	－46.516	－47.721	2.5
切削温度/℃	313.411	320.055	2.1
切削温度的信噪比估值/dB	－49.920	－51.180	2.6

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