[发明专利]仿螳螂口器上颚构形的拉刀的制备方法

摘要

本发明公开了仿螳螂口器上颚构形的拉刀的制备方法。现有拉刀工作负载大，刀具磨损严重。本发明制备的仿螳螂口器上颚构形的拉刀刀齿的顶面开设凹槽；刀具头刀齿部分的齿高呈等差数列分布；沿齿顶到齿槽方向，刀具头刀齿横截面积的梯度变化和螳螂上颚横截面积的梯度变化呈现一致性；刀具头的刀齿表面致密度和硬度均大于内部。本发明的步骤构造螳螂上颚三维曲面模型，得到螳螂上颚的面积梯度，确定刀具头刀齿沿齿顶到齿槽方向的面积梯度，并根据刀齿面积梯度设计刀齿外形；每个刀齿顶面加工多个凹槽；刀具头热处理。本发明优化了拉刀的切削性能，减小切削负载，提高拉刀使用寿命。

主权项

仿螳螂口器上颚构形的拉刀的制备方法，制备的仿螳螂口器上颚构形的拉刀主要由刀柄和刀具头组成，其特征在于：所述刀具头的刀齿部分由尾部至头部依次划分为粗拉区、半精拉区和精拉区；所有刀齿的顶面开设等距布置的凹槽；同一刀齿上，凹槽的底面面积与相邻凹槽之间未开凹槽部分刀齿顶面面积相等；刀具头同一纵截面上，每个刀齿上的凹槽位置对应相邻刀齿上的未开凹槽部分刀齿顶面；沿刀具头尾部至头部方向，刀具头刀齿部分的齿高呈公差大于0的等差数列分布，即δ2‑δ1＝δ3‑δ2＝δn‑δn‑1＝k，其中，k为定值常数，0.01mm≤k≤0.05mm；δn为沿刀具头尾部至头部方向上第n个齿的齿高，1≤n≤m，m≥20；沿齿顶到齿槽方向x，刀具头刀齿横截面积的梯度变化和螳螂上颚横截面积的梯度变化呈现一致性，即满足其中，S1为螳螂上颚横截面积，S2为刀齿横截面积；刀具头的刀齿表面致密度和硬度均大于内部；该仿螳螂口器上颚构形的拉刀的制备方法，具体步骤如下：步骤一、通过激光扫描提取螳螂上颚的三维云图，获得表面几何信息的点云数据，对得到的点云数据平滑滤波处理后导出生成ASCⅡ码格式的文件，并以NURBS曲面为基础构造曲面，在基础构造曲面上构造拓扑矩形网络，交互定义特征线，利用拓扑矩形网络构造出螳螂上颚三维曲面模型；步骤二、通过螳螂上颚三维曲面模型分析得到螳螂上颚的面积梯度，确定刀具头刀齿沿齿顶到齿槽方向的面积梯度，并根据刀齿面积梯度设计刀齿外形；步骤三、采用线锯切割加工刀齿外形，使得沿刀具头尾部至头部方向，刀具头刀齿部分的齿高呈公差大于0的等差数列分布；步骤四、在经步骤三加工后的每个刀齿顶面用激光雕刻机加工多个宽度为6mm、深度为1mm的凹槽；刀具头同一纵截面上，每个刀齿上的凹槽位置对应相邻刀齿上的未开凹槽部分刀齿顶面；步骤五、采用高压电脉冲放电技术对经步骤四处理后的刀具头进行热处理，具体如下：将刀具头放置于两块电极板之间，两块电极板分别与脉冲电场发生器的正、负极连接，刀具头上方固定火焰喷嘴和冷却喷嘴；打开脉冲电场发生器、火焰喷嘴和冷却喷嘴开关，刀具头移动，火焰喷嘴对刀具头加热的同时通高压脉冲电场，然后冷却喷嘴再喷水降温实现淬火，从而使刀具头刀齿的金相组织重新排列。