[发明专利]一种具有仿蜂窝状微结构的拉刀及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有仿蜂窝状微结构的拉刀及其制备方法。现有拉削刀齿在切削难加工材料时刀齿尖端散热速度较慢，摩擦磨损严重。本发明在粗拉区和半精拉区内每一个刀齿的两个刀齿侧面均开设呈平行四边形排列的m排×n列仿蜂窝状微结构；仿蜂窝状微结构设有复合凹坑、圆柱形凸起以及硅胶填充物；圆柱形凸起与刀齿侧面一体成型；复合凹坑由中心轴线重合的正六边形凹坑和正四边形凹坑组成；在复合凹坑和圆柱形凸起之间填充有硅胶填充物；硅胶填充物的底部通过硅胶热硫化粘接剂与复合凹坑的底部相粘结。本发明优化了拉刀的散热和振动抑制性能，达到保护刀具、减小拉刀磨损、提高拉刀使用寿命和使用效率的目的。

技术领域

本发明属于刀具技术领域，特别涉及一种具有仿蜂窝状微结构的拉刀及其制备方法。

背景技术

拉削加工因其较高的加工精度和加工效率，被广泛地应用于航空航天、汽车船舶等领域的高精密零部件的加工制备中。但是现阶段，在拉刀进行拉削加工时，往往会产生较高的拉削温度以及拉削振动，这大大影响了拉削加工的精度和拉刀的使用寿命，增加了拉削加工的安全隐患。因此针对拉削加工，研制一种能够降低拉削温度、减少拉削振动、提高使用寿命的新型拉刀，对拉削刀具行业的发展有着十分重要的意义。

目前针对能够降低拉削温度和拉削振动的拉刀研制和制备方法的研究较少。如申请号为201610394048.4的专利公开了一种仿螳螂口器上颚构型的拉刀及其制备方法。该发明在拉刀刀齿的后刀面开设凹槽，通过模仿螳螂上颚三维曲面模型，得到螳螂上颚的面积梯度，利用激光雕刻和高压电脉冲放电技术加工了优化结构，最终优化了拉刀的切削性能。但是此发明并没有针对拉削温度及拉削振动进行相对应的微结构设计，无法验证开设的微结构是否有利于降低拉削温度和拉削振动。申请号为201610993902.9的专利公开了一种后刀面具有仿贝壳表面形貌的织构拉刀与制备方法。结合贝壳表面凹凸规律与体表放射肋条特征尺寸参数与拉刀实际尺寸，利用激光打标机在拉刀后刀面开设仿贝壳表面的凹型织构槽和V型槽，降低了切削负载，提高了刀具可靠性和寿命。但是该发明开设微结构的部位为拉刀后刀面，无法验证后刀面是否为微结构开设的最佳位置。且其它生物的仿生效果有待进一步开发。

发明内容

本发明针对现有拉削刀齿在切削难加工材料过程中，刀齿尖端散热速度较慢而导致的摩擦磨损严重问题，提供了一种具有仿蜂窝状微结构的拉刀及其制备方法。该发明是一种将导热和减振效果优异的蜂窝状(正六边形)微结构应用于拉刀的结构设计与制备方法；是一种多形貌微结构(正六边形+正四边形+圆柱形)复合的设计方法；是一种在刀齿侧刀面上开设毫米尺度蜂窝凹坑状微结构以实现刀齿尖端快速散热和减振的设计方法；是一种在毫米尺度蜂窝凹坑状微结构上进一步设置硅胶填充物以实现增强散热和减振的设计方法；是一种毫米级微凹结构的激光蚀刻加工方法；是一种集成表面激光加工、一次成型以及仿生微结构拓扑设计于一体的智能制备方法。