[發明專利]一種微織構自潤滑鉆頭及其制備方法

無效

• 申請號: 201110089826.6
• 申請日: 2011-04-11
• 公開（公告）號: CN102189287A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 鄧建新;連云崧;吳澤;亓婷
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23B51/06
• 分類號: B23B51/06;B23P15/32
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

一、技術領域

本發明屬于機械切削刀具制造技術領域，特別是涉及一種微織構自潤滑鉆頭及其制備方法。

二、背景技術

在鉆削過程中有多個摩擦副，既有前刀面、螺旋槽和切屑組成的摩擦副，又有后刀面、棱帶、橫刃和工件組成的摩擦副。鉆削時鉆頭前刀面、后刀面分別與切屑、工件產生的摩擦尤其劇烈，造成鉆頭急劇磨損。此外，鉆削是在一個相對密封的環境中進行的，傳統鉆削所需的切削液無法及時到達鉆削部位，導致鉆削的潤滑性下降，摩擦加劇，并產生大量的熱無法排出，最終導致鉆頭失效。而且切削液的使用，不僅浪費了大量的資源，還對環境造成了很大的污染。隨著對環保的要求和對生態環境的重視，干式鉆削技術將成為未來鉆削技術發展方向之一。但是干式鉆削時，由于缺少切削液的潤滑和冷卻作用，鉆頭工件和鉆頭切屑之間的摩擦條件異常嚴酷，摩擦力增加，鉆削溫度上升，鉆頭的磨損嚴重。為此，急需尋求一種新的技術，來降低干式鉆削時鉆頭與工件之間的摩擦系數。

中國專利“申請號：200710017168.3”報道了一種微池自潤滑刀具及其制備方法，它是采用微細電火花技術或激光加工技術在刀具前刀面刀-屑接觸區加工出多個微孔，將固體潤滑劑填充到微孔中，在切削時潤滑劑析出形成潤滑膜從而起到潤滑作用。中國專利“申請號：201010124734.2”報道了微納復合織構化刀具的飛秒激光制備方法，利用飛秒激光與材料之間相互作用的獨特性質，在刀具表面進行微納織構以及微/納復合織構制備，改善了刀具的抗磨損性能，提高其使用壽命。

三、發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種微織構自潤滑鉆頭及其制備方法。將微織構和自潤滑兩種效用有機結合，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區加工出微織構，在微織構填充固體潤滑劑，干式鉆削時，在高溫的作用下，微織構中的固體潤滑劑快速軟化并拖敷于鉆頭前刀面，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區形成連續的固態潤滑層，從而可達到阻止粘結、減小摩擦、降低磨損，提高鉆頭使用壽命。

本發明是通過以下方式實現的。

一種微織構自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼和硬質合金，其特征是在鉆頭前刀面刀-屑接觸區帶有多個用來存儲固體潤滑劑的微織構。

微織構自潤滑鉆頭及其制備方法，其制備方法的步驟為：

1.采用激光加工技術在鉆頭前刀面刀-屑接觸區加工出不同形狀的微織構；微織構的形狀為：微孔或微型凹槽。微孔數量在3～20之間，微孔的直徑為30～100μm，微孔深度為30～100μm；微型凹槽數量在3～10之間，槽寬為30～80μm，槽深為30～80μm。

2.在每個微孔或微型凹槽中填充粒徑為0.5～2μm的固體潤滑劑，固體潤滑劑由30-50wt.％MoS₂、20-40wt.％WS₂和20-40wt.％TaS₂粉末混合，用硬脂酸調和成粘稠狀。

根據需要，通過改變微織構數量、微織構尺寸或固體潤滑劑種類，可得到具有不同潤滑性能的微織構自潤滑鉆頭。

通過上述方法制備的微織構自潤滑鉆頭，刀具前刀面刀-屑接觸區帶有多個存儲固體潤滑劑的微織構。干式鉆削時，由于高溫的作用使前刀面刀-屑接觸區微織構中的固體潤滑劑軟化而拖敷于鉆頭前刀面，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區形成連續的固態潤滑層，從而可達到阻止粘結、減小摩擦、降低磨損和提高鉆頭壽命的目的。該微織構自潤滑鉆頭可廣泛應用于干式鉆削和難加工材料的鉆削加工，可克服切削液造成的環境污染、實現清潔化生產、降低成本。

四、附圖說明

圖1為本發明的微織構自潤滑鉆頭微孔示意圖，其中：1為鉆頭、2為鉆頭前刀面。

圖2為本發明的微織構自潤滑鉆頭前刀面上的微織構示意圖，3為填充固體潤滑劑的微孔。

圖3為本發明的微織構自潤滑鉆頭前刀面上的微織構示意圖，4為填充固體潤滑劑的網格狀微型凹槽。

圖4為本發明的微織構自潤滑鉆頭前刀面上的微織構示意圖，5為填充固體潤滑劑的弧線狀微型凹槽。

五、具體實施方式：

下面給出本發明的三個最佳實施例：

實施例1：

一種微織構自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼，鉆頭前刀面刀-屑接觸區帶有多個存儲固體潤滑劑的微孔。其制備方法如下：

1.采用激光加工技術在鉆頭前刀面刀-屑接觸區加工出6個微孔，微孔的直徑為100μm，微孔深度為100μm。