專利名稱：具有表面微造型的抗粘結(jié)刀具/刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有表面微造型的抗粘結(jié)、耐磨損刀具/刀片，屬于機(jī)械工程中的祈i沖戒制 造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
切削加工在機(jī)械加工領(lǐng)域一直占有重要地位，到目前為止依然是主要的加工技術(shù)。隨著 科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高速機(jī)床的發(fā)展以及各種新材料的出現(xiàn)，對(duì)刀具的研究越來(lái)越多。
在切削加工中，刀具切削工件材料時(shí)，同工件、切屑相接觸的部位遭受很大的磨損負(fù)荷。 例如車削加工中，刀具前刀面與切屑底部，后刀面與工件已加工表面都有著劇烈的摩擦，銑 削加工中除了前后刀面，有的情況下附后刀面也會(huì)承受摩擦。這些摩擦一方面會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，
增大切削力；另一方面會(huì)加劇切屑粘刀現(xiàn)象，加快刀具的磨損，影響刀具使用壽命以及已加 工表面的質(zhì)量。研究表明，在高速切削一些難加工材料，尤其是塑性較大的材料時(shí)(如鈥合 金、高強(qiáng)度不銹鋼)，工件材料的粘刀現(xiàn)象十分嚴(yán)重，往往加劇刀具的粘結(jié)磨損，使刀具迅速 失效，嚴(yán)重影響了加工效率。因此，改善切削加工時(shí)刀具與切屑、工件的接觸狀態(tài)，減少粘 結(jié)現(xiàn)象，使刀具更加耐磨，具有重要的研究意義。有些研究是從外部輔助條件入手，采用一 些先進(jìn)的冷卻潤(rùn)滑條件，去改善刀工接觸狀態(tài)，如改善切削液的冷卻潤(rùn)滑性能，釆用射流冷 卻潤(rùn)滑方式等等。也有一些研究是著眼于刀具本身的材料和結(jié)構(gòu)，如刀具表面涂層技術(shù)，即 在刀具材料表面通過(guò)物理化學(xué)方法涂覆一層或多層保護(hù)層材料(TiAlN、 TiN等)，提高刀具 表面的耐磨性與抗粘結(jié)能力。目前，關(guān)于這方面的一些研究成果已經(jīng)應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中，并 取得了一定的效果。但是，在加工一些難加工材料時(shí)，涂層刀具的涂層材料由于受到加工中 的沖擊和摩擦?xí)芸烀撀?，失去抗磨、保護(hù)的作用，抑制粘刀的能力有限。

發(fā)明內(nèi)容
一般切削加工刀具或刀片的表面，包括涂層刀具的涂層表面都是光滑平整的。雖然這樣 能夠減小刀具表面摩擦系數(shù)，但是不利于潤(rùn)滑介質(zhì)滲入、成膜、發(fā)揮潤(rùn)滑作用，并且加工塑 性較大的材料時(shí)，粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重。為克服這些缺陷，本發(fā)明提出一種具有表面微造型的抗粘 結(jié)、耐磨損刀具/刀片?；舅枷胧窃诘毒呒庸すぜr(shí)易發(fā)生摩擦的區(qū)域，如靠近切削刃附近的前、后刀面上， 采用電化學(xué)加工或激光加工等微細(xì)制造技術(shù)加工出一些微結(jié)構(gòu)(如微坑、微突起)。微結(jié)構(gòu)尺 寸小，分布均勻，不影響刀具本身結(jié)構(gòu)剛度。
本發(fā)明的有益效果是，切削加工時(shí)刀具與切屑、工件摩擦接觸，刀具表面的微結(jié)構(gòu)與切 屑底部形成流通型腔，不僅可以存儲(chǔ)潤(rùn)滑介質(zhì)(切削液、空氣、潤(rùn)滑油等)，有助于提高潤(rùn)滑 效果，并且在摩擦副相對(duì)運(yùn)動(dòng)的輔助下，容易形成彈流動(dòng)壓潤(rùn)滑，增加潤(rùn)滑介質(zhì)的承載能力， 改善了刀具與工件的摩擦狀態(tài)，從而可以減小摩擦對(duì)已加工表面質(zhì)量的不利影響，抑制工件 材料粘刀現(xiàn)象，減緩刀具磨損，延長(zhǎng)刀具耐用度，節(jié)約加工成本。本發(fā)明可應(yīng)用于各種形式 的刀具，包括整體式刀具、機(jī)夾式刀具的刀片等，適用于切削加工中的各種加工方法，如車 削、銑削、鉆削、鏜削、拉削等。


圖1為具有表面微造型的耐磨損刀具/刀片示意圖(以微坑為例)，
圖2為單個(gè)微坑形狀示意圖，
圖3為微坑陣列示意圖，
圖4為具有微坑造型的刀具前刀面與切屑接觸狀態(tài)示意圖。
其中標(biāo)號(hào)名稱l為刀具(刀片)，2為主切削刃，3為前刀面，4為后刀面，5為副后刀 面，6為副切削刃，7為刀尖，8為微坑陣列，9為半球狀單個(gè)微坑，IO為圓柱狀單個(gè)夂故坑， ll為切屑，12為潤(rùn)滑介質(zhì)。
具體實(shí)施方案
如圖1及圖2所示，為本發(fā)明的具有表面微造型的抗粘結(jié)、耐磨損刀具。在其易發(fā)生磨 損的區(qū)域，如靠近切削刃附近的前、后刀面上，采用電化學(xué)加工或激光加工等微細(xì)制造技術(shù)， 加工出一些微坑陣列結(jié)構(gòu)。如微坑結(jié)構(gòu)，單個(gè)微坑直徑約10-80 深5-30)am，相鄰微坑 間距視分布情況而定， 一般為一個(gè)微坑直徑大小。基體材料由一種硬金屬材料(硬質(zhì)合金， 高速鋼)，或陶瓷材料組成。
另外，刀具表面微造型的幾何參數(shù)的設(shè)計(jì)對(duì)抗粘結(jié)能力的大小有影響。微造型的幾何參 數(shù)包括微造型的幾何形狀和分布。其中幾何形狀又包括微造型的截面形狀，尺寸大小等，微 造型分布包括微造型的位置、分布形狀、密度(間距大小)等。在機(jī)械密封領(lǐng)域，已有相關(guān) 研究表明，微坑結(jié)構(gòu)的深度與直徑的比值對(duì)其摩擦性能影響較大。而在本發(fā)明中，微造型的 幾何參數(shù)可根據(jù)試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化。
權(quán)利要求
1、一種具有表面微造型的切削加工刀具/刀片，其特征在在其切削時(shí)易發(fā)生摩擦的區(qū)域加工有微結(jié)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面微造型的切削加工刀具/刀片，其特征在所述微結(jié) 構(gòu)為微坑陣列結(jié)構(gòu)(8),其中單個(gè)微坑形狀為半球體或圓柱體，直徑IO-80Mm,深5-30pm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面微造型的切削加工刀具/刀片，其特征在所述易發(fā) 生摩擦的區(qū)域位于刀具主切削刃(2)附近的前刀面(3)、后刀面(4)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有表面微造型的切削加工刀具/刀片，其特征在于所述具有 表面微造型的切削加工刀具為銑削刀具，所述微坑陣列(8)分布在前刀面(3)、后刀面(4) 和副后刀面(5)距離主切削刃(2)、副切削刃(6)處0.2咖寬的帶狀區(qū)域內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有表面微造型的切削加工刀具/刀片，其特征在于所述刀具 /刀片的基體材料為硬金屬材料或陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有表面微造型的抗粘結(jié)、耐磨損刀具/刀片，屬于機(jī)械工程中的機(jī)械制造領(lǐng)域。其特征在于，在其易發(fā)生磨損的區(qū)域，如靠近切削刃附近的前、后刀面上，分布了一些微坑陣列結(jié)構(gòu)。這些微坑陣列結(jié)構(gòu)是采用電化學(xué)加工或激光加工等微細(xì)制造技術(shù)加工而成，能夠改善切削加工時(shí)刀具與切屑、工件的接觸情況，抑制工件材料粘刀現(xiàn)象。該發(fā)明適用于切削加工中的各種加工方法，如車削、銑削、鉆削、鏜削、拉削等。
文檔編號(hào)B23Q11/10GK101480783SQ20091002815
公開日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者寧 何, 榮 卞, 戚寶運(yùn), 亮 李, 琦 王, 威 趙 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)