[发明专利]具有仿生学结构的拉刀

说明书

技术领域

本发明属于拉削机床装置技术领域，涉及拉床拉刀，尤其涉及一种新型的基于仿生学、具有特殊槽型结构的拉床拉刀。

背景技术

随着现代制造工业的发展，拉削机床作为机械加工制造的基础所需设备，已成为零件加工过程中重要的组成环节，由于其切削速度快，加工精度高，材料损失少等特点，受到了广泛的应用，但是目前众多国内的拉床存在各种问题，例如拉刀发热严重，刀齿强度低，刀身磨损速度快，一直是影响其高端化的重要因素。

与此同时，摩擦学得到了突飞猛进的发展，许多专家学者均发现相互接触的两个表面并非越光滑越耐磨，而是具有一定非光滑形态的表面(即具有一定微形态的织构表面)反而具有更好的耐磨性能。表面织构的凹坑或者凹痕能够起到储液器的作用，及时使摩擦副表面形成润滑膜，减少摩擦副的摩擦与磨损。当两摩擦副表面开始运动，产生相对运动速度时，凹坑或者凹痕内存储的润滑液会粘附在摩擦副表面，在表面的带动下很快形成润滑膜，缩短了润滑膜的形成时间，从而起到抗磨减阻的作用。表面织构在改善摩擦副的摩擦学性能方面起到了积极的作用，提高表面的摩擦及承载性能。表面织构技术在高速列车降噪、机械部件抗磨、刀具磨损预测、内燃机润滑、生物医学材料耐磨等方面都得到广泛的应用，取得了较大的社会及经济效益。但恶劣工况下或长时间工作时，凹坑内带有杂质的润滑液不能有效排出，导致积累后润滑和承压能力大大减弱，且至今未见表面织构在拉削机床拉刀方面的相关研究及应用的报道。

发明内容

本发明的目的是针对高速切削过程中刀具极易由于机械、热磨损而快速失效的问题，提出一种具有仿生学结构的拉刀，借鉴生物体表的形貌特征，基于仿生学原理在拉刀的表面进行织构化处理，存储润滑剂，减少拉刀切屑的接触面积，以提高拉刀的切削性能。同时本槽型结构由于本身所具有的坡度，使得凹坑内的润滑液可以及时得到更换与补充，大大提高了拉刀的润滑效果，延长了其使用寿命。

本发明的具体方案如下：

本发明的刀齿表面开设若干凹坑，所述凹坑的最大深度在0.01～1mm之间取值；凹坑的排布方式采用下列排布方式中的一种：

1)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈正六边形；凹坑底部在沿拉刀拉削方向上与刀齿顶面的夹角k为0～5°，k≠0时，凹坑底部与刀齿的截交面最小深度为0；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

2)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈圆形；凹坑底部在沿拉刀拉削方向上与刀齿顶面的夹角k为0～5°，k≠0时，凹坑底部与刀齿的截交面最小深度为0；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

3)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈菱形；凹坑的底部为沿拉刀刀齿纵向的直线段，两侧面与拉刀刀齿顶面的夹角相等且均在1～5°内取值；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

4)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈三角形；相邻凹坑的三角形朝向相反；凹坑底部在沿拉刀拉削方向上与刀齿顶面的夹角k为0～5°；k≠0时，凹坑底部与刀齿的截交面最小深度为0，且相邻凹坑的倾斜方向相反；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

5)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈十字形；凹坑底部在沿拉刀拉削方向上与刀齿顶面的夹角k为0～5°，k≠0时，凹坑底部与刀齿的截交面最小深度为0；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

6)凹坑沿拉刀刀齿的纵向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈半圆形；相邻凹坑的半圆形朝向相反；凹坑的底部为沿拉刀刀齿纵向的直线段，两侧面与拉刀刀齿顶面的夹角相等且均在1～5°内取值；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。

7)凹坑沿拉刀刀齿的横向等距排布，且在平行拉刀刀齿顶面的平面上呈折线形；凹坑底部在沿拉刀拉削方向上与刀齿顶面的夹角k为0～5°，k≠0时，凹坑底部与刀齿的截交面最小深度为0；凹坑在刀齿顶面上的面积为1～12mm²。