[發明專利]一種刀具表面復合造型處理方法及其裝置

有效

• 申請號: 201210446252.8
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102962656A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 符永宏;康正陽;符昊;華希俊;王浩
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23P17/00
• 分類號: B23P17/00;B23K26/00;B23Q17/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

1.一種刀具表面復合造型處理方法，其特征在于包括如下步驟：

A）在金屬切削刀具（1）表面劃分區域，加工影響區（16）是刀具表面受到切削作業影響的區域，包括了切削區（18）和主磨損區（17）及向刀具（1）表面其它區域的延伸，延伸出的區域為刀具（1）表面冷卻液易于到達的位置，切削區（18）和主磨損區（17）是冷卻液不易到達或者損耗很快的位置；切削區（18）是在刀具（1）切削過程完成去除被切削工件（3）材料任務的區域；主磨損區（17）是在刀具（1）切削過程中對切屑起支撐作用的區域，切屑在這一區域開始與刀具分離；切削區（18）和主磨損區（17）各區域的邊界和切削刃平行；?

B）為切削區（18）和主磨損區（17）及向刀具（1）表面其它區域的延伸三個區域設計造型方案，切削區（18）為熔凝凸起陣列的熔凝微造型（2），其面積占有率為5%~50%，熔凝凸起的高度1~20微米，直徑20~500微米；主磨損區（17）為微凹腔（15）陣列的微凹腔造型（6），其面積占有率5%~50%，微凹腔（15）的深度2~25微米，直徑10~100微米；在加工影響區（16）為連接并貫穿上述兩個區域的含有多條微溝槽（12）的微溝槽的微造型（8），微溝槽（12）寬10~250微米，深2~25微米，其為直線或者曲線且為多種寬度、深度、延展方向的組合；其中，面積占有率為造型邊界（29）所圍面積之與對應造型區域總面積的比值，直徑為造型邊界（29）所圍圖形的最大內切圓直徑，深度為造型邊界（29）最深處至基體材料（5）表面的距離，高度為熔凝凸起最高點至基體材料（5）表面的距離；

C）將刀具（1）固定在刀具夾具（40）上；

D）熔凝微造型（2）、微凹腔造型（6）和微溝槽的微造型（8）通過高能能量束對刀具（1）表面材料的融化或氣化獲得；微溝槽的微造型（8）由微凹腔（15）線性排列、連接而成；熔凝微造型（2）由熔凝凸起陣列而成；微凹腔造型（6）由微凹腔（15）陣列而成，加工后的影響邊界（30）內含有硬化區（20），硬化區（20）為熱效應影響區域，硬度上升；

E）步驟A）中的表面檢測裝置觀測及檢驗表面形貌，判定是否達到預期造型目標，判斷標準為，造型區域邊界偏差小于2mm，微凹腔（15）和熔凝凸起90%滿足尺寸要求：成功造型的刀具（1）進行步驟F），不成功造型的刀具（1）將原有造型磨去回到步驟C）；

F）使用造型后的刀具（1），重復步驟A），即通過加工觀測法或刀具觀測法二次優化表面的區域分布，確定最終的區域劃分，用于大批量刀具（1）的表面復合造型處理加工。

2.根據權利要求1所述的一種刀具表面復合造型處理方法，其特征在于：所述步驟A）定義劃分區域的方法為加工觀測法，所述加工觀測法是觀測實際加工過程中切屑流動、脫離刀具（1）的形式，加工過程中冷卻液流動狀況，在肉眼不便觀測時對刀具（1）拍攝紅外圖像，圖像中顯示的熱聚集位置即為冷卻液不易到達或者損耗快的位置，則主磨損區（17）包括切屑與刀具（1）接觸至脫離過程中與刀具（1）接觸的部位，切削刃開始至主磨損區邊界為切削區（18）。

3.根據權利要求1所述的一種刀具表面復合造型處理方法，其特征在于：所述步驟A）定義劃分區域的方法為刀具觀測法，刀具觀測法是觀測已達設計加工時間的刀具（1），通過刀具（1）表面檢測系統測繪刀具（1）表面的磨損狀況，若觀測到月牙洼，則主磨損區（17）至少包括月牙洼所在區域，若未觀測到月牙洼即刀具（1）的磨損未聚集，對比刀具（1）原有尺寸，則主磨損區（17）至少覆蓋80%的磨損痕跡，切削刃開始至主磨損區（17）邊界距離即為切削區（18）寬度，切削區寬度（10）為0.2~1mm，主磨損區寬度（11）為1~30mm，切削刃開始至主磨損區邊界距離超過切削區寬度（10）上限的，超出部分劃分入主磨損區，且計入主磨損區寬度（11）。

4.根據權利要求1、2或3所述的一種刀具表面復合造型處理方法，其特征在于：所述步驟B）針對刀具的主偏角（21）在45^o~75^o之間的刀具，微溝槽（12）在前刀面（9），刀具的主偏角（21）在45^o~75^o之間，微溝槽（12）為主磨損區（17）提供切削液形成動壓潤滑效應，呈發散式延展，使切削液的在前刀面（9）上的擴散，發散的末端為切削區（18）邊界。