[发明专利]制备具有丰富表面结构的微齿带材的切削组合刀具及方法

说明书

技术领域

本发明涉及切削刀具的技术领域，尤其涉及一种用于制备具丰富表面结构的微齿带材的切削组合刀具及方法。

背景技术

随着电子工业的日益发展，电子芯片集成度的提高已成为微电子产业的发展方向，然而过高的集成度会导致电子器件的运行温度升高，其运行性能和可靠性会受到很大的影响。因此，设计并制备出具有高散热性的微齿结构带材有着显著的意义。所谓微齿结构是指具有一定高深宽比值的微小拓扑几何形状，并可由此转变元件的光学、机械、物理和化学性质以表现出特定功能的结构。近年来，随着微齿结构散热材料应用领域的不断扩大，对微齿结构散热材料的性能要求也越来越高。但是目前微齿带材的制备方法难以满足实际需求，传统的微齿带材制备方法一般基于冷挤压加工工艺，其制备出的微齿带材表面较光滑。本发明所采用的切削组合刀具制备出的微齿带材具有丰富的微沟槽、主翅片、复合翅片等表面结构，能够形成流体的表面湍流效应，在相同的内径和流动条件下，传热面积增大了2-10倍，传热性能增强了50%-180%，无论对单相对流换热还是相变对流换热都具有很大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种制备具有丰富表面结构的微齿带材的切削组合刀具及方法，解决现有方法难以制备具有复杂结构的微齿带材，以及效率低，生产成本高的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种制备具有丰富表面结构的微齿带材的切削组合刀具，包括普通车刀，还包括带槽辊和L形组合块，所述组合块通过螺栓与普通车刀连接，所述带槽辊为中空结构，通过内孔转动地套在一个与其配合的螺栓上并与组合块连接，所述带槽辊位于普通车刀前刀面上方且轴向与普通车刀的长度方向一致；所述普通车刀与组合块的纵向相邻面之间夹设有调整垫片。

优选地，所述普通车刀的名义前角γ为0-30°，名义后角α为5-30°，主切削刃与工件的轴线垂直。

优选地，所述带槽辊与车刀的主切削刃在垂直方向上具有一定的位错，通过增减调整垫片的厚度调节位错的大小。

优选地，所述带槽辊的上沿长度方向均匀分布有若干横截面呈正三角形、60°等腰梯形或矩形的环形沟槽。

一种采用所述切削组合刀具制备具有丰富表面结构的微齿带材的方法，包括步骤：

将工件的进行清洗、去油处理后，采用车削法去除工件表面的氧化层，所述工件为金属圆管材；

将处理后的金属圆管材工件的一端固定在卧式车床上，将所述切削组合刀具的主切削刃垂直于工件轴线安装在车床装刀架上；

利用安装在车床装刀架上的切削组合切削工件获得具有微齿结构的过渡表面；

利用安装在车床装刀架上的切削组合刀具在平行于工件轴线方向自动进给，利用金属圆管材的切屑厚度压缩比大以及带槽辊3对切屑的挤压变形的作用，连续切削后获得的切屑将工件过渡表面的微齿结构放大并在微齿表面布有丰富的表面结构，从而获得具有丰富表面结构的微齿带材。

优选地，所述工件的直径为40-110mm，壁厚为5-20mm。

优选地，所述卧式车床的主轴转速v为180-560r/min，刀具为自动进给，进给量数值大于切带槽辊与主切削刃在垂直方向上的间距，背吃刀量等于工件的壁厚。

优选地，切削过程中用切削液进行冷却。

优选地，所述的工件为纯铜圆管材。

优选地，在切削过程中对具有丰富表面结构的微齿带材进行牵引收集，防止微齿带材随工件的旋转发生缠绕。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

（1）本发明的切削组合刀具主要由普通车刀、组合块和带槽辊三部分组成，带槽辊上布有若干个几何结构相同的槽齿。在切削过程中，槽齿可在工件过渡表面预先形成几何形貌与带槽辊横截面结构相同的微齿，成形效果明显，加工效率高。

（2）本发明的切削组合刀具将带有微齿的过渡表面变成切屑上表面，由于切屑厚度压缩比的存在与带槽辊对切屑上表面的挤压变形作用，形成齿高放大且具有丰富表面形貌的切屑，同时由于切屑下表面与刀具前刀面的挤压作用，切屑下表面变成光滑平面，从而获得了形貌规整且具有丰富表面形貌的微齿带材。

（3）本发明的切削组合刀具可通过调整垫片的厚度，来改变普通车刀与带槽辊在垂直方向上的位错，这样可方便地改变带槽辊施加在过渡表面的微齿的齿深等参数，可实现“一刀多参”。

（4）采用本发明的切削组合刀具，得到的微齿带材的表面结构为微沟槽，主翅片和复合翅片结构，是传统塑性加工及切削加工法所难以实现的。