[發明專利]散熱金剛石涂層刀具及其制造方法

有效

• 申請號: 202111223025.4
• 申請日: 2021-10-20
• 公開（公告）號: CN114101725B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 王成勇;杜策之;胡小月;鄭李娟
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;B23B27/10;B23K26/36;C23C16/02;C23C16/27
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 刁益帆

本申請是關于一種散熱金剛石涂層刀具及其制造方法。該刀具包括：刀具基體、金剛石涂層及散熱微流道；金剛石涂層包裹在刀具基體的外表面；散熱微流道設置在刀具基體與金剛石涂層的結合面上；散熱微流道的外壁與金剛石涂層的外表面相離；散熱微流道的進口和出口分別位于刀具基體刀刃所在面的兩側，使得散熱微流道的進口和出口的軸向方向均與加工方向相垂直。本申請提供的方案，能夠在進行材料的加工時，切削液通過散熱微流道穿過該散熱金剛石涂層刀具的內部，與刀具基體發生熱交換，從而將加工時刀具表面產生的熱量經由切削液這一媒介帶出刀具內部，減輕刀具本身的散熱負擔，以實現更高效率的散熱功能。

技術領域

本申請涉及金屬加工技術領域，尤其涉及散熱金剛石涂層刀具及其制造方法。

背景技術

隨著我國制造業等領域工業技術的發展，需要對各種材料進行加工，如高硅鋁材料、高耐磨材料等，對于刀具的性能要求也相應地提高，金剛石刀具以其高硬度、耐磨性、高熱導率等被人們所關注。雖然金剛石涂層刀具已具有較好的綜合性能，但其仍有較大提升空間。有研究表明，在材料表面加工微結構能顯著提升材料的散熱效率，但刀具表面微結構通常面臨著耐磨性不佳，結構易堵塞的問題，磨損和堵塞后的微結構會導致刀具表面散熱效率變低，加工質量變差。

相關技術中，公開號為CN112538612A的專利文件公開了一種涂層微結構化仿生表面金剛石刀具的加工方法，其通過在金剛石刀具表面生成一種仿生微結構和表面涂覆上一種新型薄膜，提高金剛石刀具的切削性能和使用壽命，并且該方案中將微結構設計為葉脈莖狀，葉脈莖能夠使刀面的傳熱更加均勻，從而使得刀具的散熱效果更佳。

但是上述方案仍然是依靠金屬刀具基體自身導熱來實現散熱，對刀具基體所選用的金屬材料的熱導率等材料性能有較高要求，散熱能力有限。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本申請提供一種散熱金剛石涂層刀具及其制造方法，能夠通過切削液這一媒介實現熱量的消耗，減輕刀具本身的散熱負擔，以實現更高效率的散熱功能。

本申請第一方面提供一種散熱金剛石涂層刀具，包括：

刀具基體10、金剛石涂層20及散熱微流道30；所述金剛石涂層20包裹在所述刀具基體10的外表面；

所述散熱微流道30設置在所述刀具基體10與所述金剛石涂層20的結合面上；所述散熱微流道30的外壁與所述金剛石涂層20的外表面相離；所述散熱微流道30的進口301和出口302分別位于所述刀具基體刀刃101所在面的兩側，使得所述散熱微流道30的進口301和出口302的軸向方向均與加工方向相垂直。

在一種實施方式中，所述散熱金剛石涂層刀具具有若干條所述散熱微流道30，所述散熱微流道30呈陣列狀排布。

在一種實施方式中，所述刀具基體10的外表面具有微結構。

在一種實施方式中，所述微結構為周期性納米結構。

本申請第二方面提供一種散熱金剛石涂層刀具的制造方法，用于制造如上任一項所述的散熱金剛石涂層刀具，包括:

在刀具基體的外表面制備金剛石涂層，得到金剛石涂層刀具；

利用飛秒激光隱切技術對所述金剛石涂層刀具進行加工，得到內流道金剛石涂層刀具；

利用飛秒激光加工技術對所述內流道金剛石涂層刀具進行所述散熱微流道的進口與出口的加工，得到所述散熱金剛石涂層刀具。

在一種實施方式中，所述在刀具基體的外表面制備金剛石涂層，得到金剛石涂層刀具之前，包括：

利用飛秒激光直寫技術對所述刀具基體的外表面進行微結構的加工。

在一種實施方式中，所述利用飛秒激光直寫技術對所述刀具基體的外表面進行微結構的加工，包括：