[實(shí)用新型]一種環(huán)狀微織構(gòu)金剛石涂層刀片結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720079041.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN206474692U
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向道輝;張磊;郭振海;劉中云;姚云龍;趙波;高國富;焦鋒;吳幫福;馮浩人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23B27/00
• 分類號(hào): B23B27/00;C23C16/27
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙)41131
• 代理人: 朱俊峰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種環(huán)狀微織構(gòu)金剛石涂層刀片結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

金屬切削加工過程中,刀片與工件,切屑之間的劇烈摩擦及其與切削熱的共同作用將引起刀片磨損并降低加工質(zhì)量.特別是難加工材料,如鈦合金、超高強(qiáng)度鋼等.研究表明,刀片表面織構(gòu)對(duì)于刀片-工件接觸面摩擦、磨損及潤(rùn)滑和加工表面質(zhì)量有著十分重要的影響.

刀片表面織構(gòu)化是一種有效的處理手段,常見的表面織構(gòu)可以用激光,電化學(xué)刻蝕,機(jī)械加工等方法在表面得到織構(gòu)槽,條紋,波紋等織構(gòu)形狀.織構(gòu)化的表面可以起到產(chǎn)生流體動(dòng)壓效應(yīng)以增加承載能力,形成儲(chǔ)油單元給接觸表面提供潤(rùn)滑劑防止咬合、粘連,存儲(chǔ)潤(rùn)滑劑而減少犁溝形成的多方面作用,從而顯著提高耐磨壽命和潤(rùn)滑效果.激光表面微織構(gòu)的形貌處理技術(shù)及其加工效率高,無污染以及優(yōu)良的對(duì)微細(xì)孔的形狀和尺寸的精準(zhǔn)控制能力被認(rèn)為是表面織構(gòu)領(lǐng)域較好的方法.

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010299372的中國申請(qǐng)實(shí)用新型專利公開了一種具有優(yōu)異納米摩擦學(xué)表現(xiàn)的規(guī)則微、納織構(gòu)表金面的加工方法,該方法包括利用等離子體刻蝕復(fù)制模塑法和表面化學(xué)修飾法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)在金表面上構(gòu)筑多種類型的規(guī)則微、納織構(gòu)。該專利未涉及金屬切削刀片材料表面的涂層涂覆。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910117691的中國申請(qǐng)實(shí)用新型專利公開了一種多尺度仿生織構(gòu)表面的加工方法。該方法結(jié)合表面復(fù)型法和電沉積方法,在金屬表面上微加工出具有生物表面高精度仿生織構(gòu)電鍍層。但考慮到電鍍層的硬度及其與基體的結(jié)合強(qiáng)度原因,該方法形成的織構(gòu)表面不能適應(yīng)金屬切削加工的要求,特別是難加工材料的加工要求.申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210118555的中國申請(qǐng)實(shí)用新型專利公開了一種激光光刻輔助電化學(xué)沉積制備微織構(gòu)方法及其裝置。但考慮到電鍍層的硬度及其與基體的結(jié)合強(qiáng)度較低的原因,該方法形成的表面毛化凸體難以適應(yīng)金屬切削加工的要求.申請(qǐng)?zhí)朇N200810189022的中國授權(quán)實(shí)用新型專利公開了一種用于水潤(rùn)滑的織構(gòu)化類金剛石復(fù)合薄膜的制備方法。該方法采用激光表面微造形技術(shù),能夠在工件表面獲得微織構(gòu)形貌造形,然后通過磁控濺射沉積技術(shù)在工件表面獲得類金剛石薄膜。薄膜大大提高了常規(guī)類金剛石薄膜在水潤(rùn)滑條件下的穩(wěn)定性和減摩抗磨性能,摩擦系數(shù)降低高達(dá)40%,耐磨性提高1-3倍。適用用水環(huán)境下的機(jī)械密封環(huán)、推力軸承以及其他機(jī)械傳動(dòng)摩擦副的表面防護(hù)與強(qiáng)化,該專利未涉及在一般條件的下的金屬切削加工用金剛石涂層刀具，特別是不能滿足難加工材料的加工要求。

因此.將刀片表面織構(gòu)化處理與CVD金剛石薄膜涂層技術(shù)結(jié)合形成織構(gòu)化復(fù)合薄膜,可以彌補(bǔ)兩類方法的局限性,實(shí)現(xiàn)技術(shù)方法的優(yōu)化,更好的適應(yīng)于金屬切削加工，特別是難加工材料的加工需要。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種環(huán)狀微織構(gòu)金剛石涂層刀片結(jié)構(gòu)；其可降低刀片切削力和切削溫度，減小刀片磨損，增加刀片耐用度，壽命和潤(rùn)滑效果，減小摩擦，提高切削效率。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種環(huán)狀微織構(gòu)金剛石涂層刀片結(jié)構(gòu)，包括刀片本體，刀片本體表面設(shè)置有若干個(gè)按照矩形陣列均勻布置的織構(gòu)槽，織構(gòu)槽的深度為10-15μm，織構(gòu)槽的寬度為0.1mm，織構(gòu)槽的面積占刀片表面積的12-15%，刀片本體表面和織構(gòu)槽內(nèi)壁均設(shè)置一層金剛石薄膜。

每個(gè)織構(gòu)槽均呈田徑賽場(chǎng)跑道形狀，每個(gè)織構(gòu)槽均包括兩個(gè)半圓槽和兩個(gè)直線槽，一個(gè)直線槽的兩端分別與兩個(gè)半圓槽的一端連接；直線槽的長(zhǎng)度為0.3mm，半圓槽的內(nèi)圈半徑為0.2mm，半圓槽的外圈半徑為0.3mm，相鄰兩個(gè)織構(gòu)槽之間的最短距離為0.5mm。

本實(shí)用新型的制作方法，包括以下步驟：

（1）對(duì)刀片本體進(jìn)行表面的清洗預(yù)處理：將刀片本體表面去污清理，放入丙酮溶液中超聲清洗10-15分鐘；

（2）在刀片本體表面獲得微織構(gòu)形貌：采用高精度光纖激光打標(biāo)機(jī)對(duì)硬質(zhì)合金刀片本體表面進(jìn)行微織構(gòu)造形，打標(biāo)高度保持35mm，打標(biāo)次數(shù)控制在5次，打標(biāo)速度270mm/s，打標(biāo)功率3W，在刀片表面均勻打標(biāo)出來若干個(gè)織構(gòu)槽，在刀片表面形成微織構(gòu)形貌；