[发明专利]磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法

说明书

本发明公开了一种磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法，其采用设置有微织构的织构刀具切削加工，其中，所述织构刀具的刀工接触区设置有所述的微织构；采用磁性纳米流体作为切削液；采用通电线圈，对所述通电线圈通电使其产生磁场力而引导所述磁性纳米流体朝向所述刀工接触区及所述微织构处流动，从而能够抑制微织构刀具在切削时的衍生切削现象，延长微织构刀具的使用寿命，以进一步提升微织构刀具的切削性能；同时，磁性纳米颗粒在微织构的表面形成一层能够持久存在的润滑膜，该润滑膜不仅能够防止切屑划伤刀具表面，增加刀具使用寿命，还能够减少切削力，减少刀工之间的摩擦力，减少切削温度，从而改善加工工件的表面质量。

技术领域

本发明涉及微织构刀具切削领域，属于先进切削加工领域，尤其涉及一种磁场下磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法。

背景技术

表面微织构刀具是通过光刻加工、电火花加工、激光加工等技术在刀具的前刀面或后刀面上制备出一定形状、尺寸、规则的织构形貌。织构表面具有良好的润滑性能，织构刀具能够通过显著降低切削力和切削温度以及刀具表面的摩擦和材料转移来有效地提高相关合金的切削性能。

此外，织构刀具还能够影响切屑的形态，从而改善加工工件的表面质量。然而，在用微织构车刀干车削时，表面微织构远离主切削刃的边缘会参与到切削的过程中，衍生切屑会从边缘流入微织构，从而切屑的底边会产生额外的切削，即衍生切削。衍生切削会增大刀-屑接触面之间的摩擦力、切削力、硬度及切屑的变形，导致切削性能大幅下降。特别是对于一些难加工材料，这些材料的塑性大、韧性高，在切削过程中会产生大量的切削热；并且高温时的硬度和强度都很大，从而切削力比较大，容易造成刀尖部分的严重磨损。

磁性纳米流体具有修复作用，磁性纳米流体由磁性纳米颗粒、去离子水、切削液和油酸组成，其中油酸的作用是防止磁性纳米颗粒的团聚。织构刀具上的微织构会促进磁性纳米流体渗入刀-屑接触区，从而能够修复工件表面质量；磁性纳米流体具有抛光作用，即在加工过程中将切屑带离工件表面；磁性纳米流体的修复作用和抛光作用会改善工件加工表面质量。因此，使用磁性纳米流体渗入到刀-屑接触区以抑制微织构刀具在切削过程的衍生切削现象成为提高切削加工精度的关键问题。然而，目前，磁性纳米流体通过刀具表面微织构进入刀-屑接触区取决于“毛细管作用”，在没有外力的情况下，刀具表面微织构通过毛细管作用输送磁性纳米流体至刀-屑接触区的效果并不显著，刀具磨损及切削加工精度的改善并不明显。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法，采用设置有微织构的织构刀具切削加工，其中，所述织构刀具的刀工接触区设置有所述的微织构；

采用磁性纳米流体作为切削液；

采用通电线圈，对所述通电线圈通电使其产生磁场力而引导所述磁性纳米流体朝向所述微织构处流动。

优选地，所述通电线圈的中心始终对准所述刀工接触区，且所述通电线圈的中心距离所述织构刀具的刀尖40～50mm。

优选地，所述通电线圈中还穿设有铁芯，所述铁芯与所述通电线圈同轴心线地设置。

进一步地，所述通电线圈通电电流大小为1～6A。

进一步地，所述通电线圈通电时其表面中部位置的磁场强度大于210Gs。

优选地，所述微织构设置在所述织构刀具的前刀面上，且所述微织构距离所述织构刀具的刀尖0.05 mm～0.5mm。

优选地，所述微织构的长度延伸方向与所述织构刀具的主切削刃相互垂直或者相互平行。

优选地，所述通电线圈的磁场大小和/或方向可调整地设置。