[發(fā)明專利]一種深度梯度變化微織構(gòu)涂層刀具及其制備方法

在審

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• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110695383A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏安;陳汪林;李炳新;王成勇;唐梓敏
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;B23P15/30;B23K26/38;C23C14/06;C23C14/08
• 代理公司: 44102 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 王錦霞

本發(fā)明涉及車床加工的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種深度梯度變化微織構(gòu)涂層刀具及其制備方法，包括刀體、直接作用于切削工件加工表面的前刀面以及與所述工件加工表面相對設(shè)置的后刀面，所述前刀面、后刀面均設(shè)于刀體側(cè)面，所述前刀面與后刀面的交接處設(shè)置有切削刃；所述后刀面分布有多組微織構(gòu)單元，每組微織構(gòu)單元包括多組凹槽，所述凹槽的深度梯度變化。本發(fā)明在刀具的后刀面加工深度梯度變化的微織構(gòu)單元，加工時的潤滑劑會存儲于微織構(gòu)單元，并且可以沿著微織構(gòu)給切削刃起到冷卻潤滑的作用，本發(fā)明的刀具同時具有良好的涂層結(jié)合力和摩擦磨損性能，具有較長的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車床加工的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種深度梯度變化微織構(gòu) 涂層刀具及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，摩擦學(xué)研究領(lǐng)域提出了一種表面織構(gòu)的概念，又稱表面微織構(gòu)，已 被證明是提高表面摩擦學(xué)性能的有效手段。表面織構(gòu)技術(shù)就是通過改變材料表面 的物理結(jié)構(gòu)來改善材料表面特性的方法，表面織構(gòu)是具有一定尺寸和排列的凹坑 /凹痕或凸包等圖案的點陣。刀具刀面上雕刻微織構(gòu)，并不影響刀具的力學(xué)性能， 微織構(gòu)可存儲潤滑油和磨屑，降低前刀面的摩擦系數(shù)，使得切削力降低 10％～30％，顯著提高刀具的耐磨性和產(chǎn)品的加工效率。但僅僅微織構(gòu)刀具還不 滿足加工需求，微織構(gòu)涂層刀具應(yīng)運(yùn)而生。

研究表明微織構(gòu)的深度是影響微織構(gòu)涂層刀具性能的重要因素，微織構(gòu)為淺 織構(gòu)的時候可以提高涂層的結(jié)合力，但對摩擦磨損性能影響不大；微織構(gòu)深度較 深的時候，涂層結(jié)合力得不到保證，但摩擦磨損性能由于微織構(gòu)可以存儲潤滑劑 和磨屑，在刀具加工時可以在刀面與被加工表面形成一層潤滑膜，提高刀具的摩 擦磨損性能以及加工質(zhì)量；如何使得微織構(gòu)涂層刀具同時具有好的涂層結(jié)合力和 良好的摩擦磨損性能是目前研究的難點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種深度梯度變化微織構(gòu)涂層 刀具及其制備方法，在刀具的后刀面成型深度梯度變化微織構(gòu)單元，同時具有較 好的涂層結(jié)合力和良好的摩擦磨損性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種深度梯度變化微織構(gòu)涂層刀具，包括刀體、直接作用于切削工件加 工表面的前刀面以及與所述工件加工表面相對設(shè)置的后刀面，所述前刀面、后刀 面均設(shè)于刀體側(cè)面，所述前刀面與后刀面的交接處設(shè)置有切削刃；所述后刀面分 布有多組微織構(gòu)單元，每組微織構(gòu)單元包括多組凹槽，所述凹槽的深度梯度變化。

本發(fā)明的深度梯度變化微織構(gòu)涂層刀具，在刀具的后刀面加工深度梯度變化 的微織構(gòu)單元，加工時的潤滑劑會存儲于微織構(gòu)單元，并且可以沿著微織構(gòu)給切 削刃起到冷卻潤滑的作用。本發(fā)明的刀具可根據(jù)后刀面的寬度決定微織構(gòu)單元的 周期數(shù)，同時具有良好的涂層結(jié)合力和摩擦磨損性能，具有較長的使用壽命。

進(jìn)一步地，所述凹槽垂直于切削刃設(shè)置，所述凹槽的端部距離切削刃400μm ～1000μm。凹槽端部距離切削刃設(shè)置一定的距離而非連通，可發(fā)揮凹槽存儲磨屑 和冷卻潤滑的作用，且不會破壞刀具的切削刃。

進(jìn)一步地，所述凹槽平行于切削刃設(shè)置，所述凹槽的側(cè)部距離切削刃400μm ～1000μm。凹槽端部距離切削刃設(shè)置一定的距離而非連通，可發(fā)揮凹槽存儲磨屑 和冷卻潤滑的作用。

進(jìn)一步地，各組凹槽的寬度相等，且相鄰凹槽之間的間距相等。凹槽的寬度 及凹槽之間的間距保持不變，僅有凹槽的深度梯度變化，外表美觀且便于加工。

進(jìn)一步地，所述凹槽的寬度為40μm～50μm，所述凹槽深度為1μm～30μm。 本發(fā)明的凹槽深度在1μm～30μm范圍內(nèi)梯度變化。

進(jìn)一步地，所述凹槽為線性凹槽且多組凹槽平行設(shè)置，相鄰凹槽之間的間距 為150μm～600μm。線性凹槽是為了增加凹槽加工的便捷性及冷卻潤滑的有效性 而做出的優(yōu)選，并不作為限制性的規(guī)定。