聚晶立方氮化硼(PCBN)是一种新型刀具材料,随着汽车、大型机床和航空航天工业的进一步发展,其应用前景越来越广。由于PCBN刀具硬度高、脆性大,为满足切削加工要求,通常刀具上需刃磨负倒棱。目前负倒棱的加工主要依靠国外进口的专用可转位刀具数控精密磨床和专用负倒棱夹具辅助的普通磨床磨削。国外精密数控磨床磨削精度较好,但磨削成本较高;而国内刀具生产厂家自主设计的负倒棱夹具相对简陋,磨削的负倒棱质量较差,操作起来不方便。故本文旨在设计一种刀具负倒棱磨削装置,不需借助国外昂贵的刀具精密磨床,就能有效方便地磨削加工各种刀具负倒棱,实现成本低质量好的刀具负倒棱磨削加工,具体工作内容如下所述。首先,对原有夹具的结构特点、工作原理以及作业流程进行分析,探究了原有夹具的优缺点及其产生原因;并测量了PCBN刀具负倒棱磨削的相关参数;在此基础上,设计并制造了三种原理或结构不同的负倒棱夹具,并采用三种夹具磨削了3组PCBN刀具的负倒棱。其次,采用定量外观质量与切削性能两种评价方式对三种负倒棱夹具的磨削质量进行对比评价;所谓定量外观质量评价方式就是采用整体倒棱圆弧度大小来定量评价负倒棱的外观质量,整体负倒棱圆弧度越小负倒棱磨削越均匀。评价结果表明:方案三负倒棱磨削夹具无论是定量外观质量评价中负倒棱的均匀程度,还是切削性能评价中已加工工件表面粗糙度等都较其他夹具更好。然后,通过两种负倒棱磨削质量评价结果的对比分析,探究了刀具负倒棱圆弧度与切削性能之间的关系,以此对不同质量负倒棱刀具的切削性能进行预测。分析结果表明:实际切削部位的倒棱圆弧度可定量描述负倒棱的质量与刀具切削性能关系;随着刀具实际切削部位的倒棱圆弧度增大,加工工件表面的粗糙度随之增大;但它对切削力和刀具磨损影响程度较小。最后,根据负倒棱夹具磨削质量的评价结果,以方案三负倒棱磨削夹具为基础,提出了负倒棱磨削装置的整体设计思路。并且通过对夹具体部分的运动及动力学过程分析,完成转轴电机、角度控制电机的合理选型;此外还阐述了负倒棱磨削装置其他部分主要作用、排布方式以及结构特点,为负倒棱磨削装置的实际制造提供了设计依据,以此实现磨削装置独立化专用化,减少设备成本。