專利名稱：一種抗粘著微切削刀具制造方法
技術領域：
本發明涉及一種抗粘著微切削刀具制造方法，屬于新材料加工工藝技術領域。
背景技術：
微小型化產品因其體積微小，能降低材料與能源的消耗，且便于運輸和存放，有些還具有特殊功能，已成為一種發展趨勢。隨著現代科學技術的不斷發展，微小型化產品在國防、高科技電子產品、生物醫學、精密儀表、通信等領域具有廣闊應用前景。在微小型化產品加工過程中，其犁切、粘著效應的存在會增大刀具-工件的實際接觸面積，增大摩擦力。粘著效應的存在會導致刀具或已加工表面上有效材料組織被錯誤去除，出現刀具破損或已加工表面粗糙度提高。微切削工藝因加工效率高、成本低、三維加工能力強成為微細產品主要加工方式。最新研究表明，在微切削加工過程中，由于切削厚度微小，與切削刃口圓弧半徑數量級相當，刃口圓弧半徑引起的犁切效應、粘著效應對微切削過程有重要影響。已有的微切削加工研究多為切削過程中的犁切力及刀具磨損的預測算法，針對于微切削 刀具設計的研究較少。現有的微切削刀具制造工藝也與常規尺度切削刀具相同，是常規尺度切削刀具的尺度上的縮小，不能滿足降低犁切、粘著作用的目的。本案由此產生。

發明內容
為解決現有技術的上述技術問題，本發明提供了一種抗粘著微切削刀具制造方法，主要用于裝夾刀片和整體硬質合金刀具的微切削加工，在前刀面上加工出特定的紋理，以減小接觸面積，降低切削摩擦系數，減小微切削過程中的粘著和犁切效應。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
一種抗粘著微切削刀具制造方法，包括涂層刀具制造方法和未涂層刀具制造方法，
(1)、所述的涂層刀具制造方法為模板PVD物理氣相沉積技術，包括如下步驟將工件前刀面與模板緊密粘接后，與沉積材料同放于真空室中，用電子束加熱沉積材料，使材料按設定的切削厚度迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征；
(2)、所述的未涂層刀具制造方法包括如下步驟在對刀具納米粉末顆粒進行熱燒結時，放入石墨配料器后石墨模板覆蓋其上，壓緊。再放入高溫燒結爐內，燒結后按設定的切削厚度磨制成前刀面具有紋理特征的刀具。所述的沉積材料為TiC、TiN或TiC-TiN的一種。所述的紋理特征為條型紋理特征、凸點型紋理特征或凹點型紋理特征的一種。所述的紋理特征的紋理間隔為10-50um，紋理深度與切削厚度顯著相關，實驗研究最佳選擇為刀具最小切削厚度的O. 3-0. 5。所述的凸點型紋理特征為圓形凸點型紋理特征或方形凸點型紋理特征。根據研究，為了達到最小已加工表面粗糙度，所述紋理幾何特征，例如圓形的半徑和方形的邊長與切削參數成比例關系，隨著切削厚度和切削深度的增加而增大。
所述的凹點型紋理特征為圓形凹點型紋理特征或方形凹點型紋理特征。根據研究，為了達到最小已加工表面粗糙度，所述紋理幾何特征，例如圓形的半徑和方形的邊長與切削參數成比例關系，隨著切削厚度和切削深度的增加而增大。本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點
1、采用本方法制造微切削刀具，可有效減小實際刀具-工件接觸面積，降低微切削摩擦力；
2、采用本方法制造微切削刀具，可顯著降低切削溫度、減少微切削刀具的磨損；
3、采用本方法制造微切削刀具，可以有效降低微切削加工過程中的刀具-切屑-已加工表面間的粘著現象，提聞加工表面精度。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。實施例一
本實施例一為涂層刀具制造方法其為模板PVD物理氣相沉積技術，包括如下步驟在模板上涂表面活性劑溶液(CF2-CF2)n-F和膠粘劑，使工件前刀面與模板緊密粘接，與沉積材料TiC同放于真空室中，用500-800mA電子束加熱沉積材料，在溫度為1600°C以上加熱沉積材料TiC，使材料迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征，最后脫模；得到的紋理特征為凸點型紋理特征。紋理間隔為10um，紋理深度為切削厚度的O. 3倍。凸點型紋理特征為圓形凸點型紋理特征，圓形的半徑為切削厚度的O. 3倍。本實施例的凸點型紋理特征還可以為方形凸點型紋理特征，方形的邊長為切削厚度的0.4倍·
實施例二
本實施例二為涂層刀具制造方法其為模板PVD物理氣相沉積技術，包括如下步驟在模板上涂表面活性劑溶液(CF2-CF2) n-F和熱塑膠粘劑，使工件前刀面與模板緊密粘接，與沉積材料TiC-TiN同放于真空室中，用500-800mA電子束加熱沉積材料，在溫度為1600°C以上TiC-TiN，使材料按設定的切削厚度迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征，最后脫模，得到的紋理特征為凹點型紋理特征。紋理間隔為35um，紋理深度為切削厚度的O. 3倍。凹點型紋理特征為圓形凹點型紋理特征，圓形的半徑為切削厚度的O. 5倍。本實施例的凹點型紋理特征還可以為方形凹點型紋理特征，方形的邊長為切削厚度的O. 4倍。 實施例三
本實施例三為涂層刀具制造方法其為模板PVD物理氣相沉積技術，包括如下步驟在模板上涂表面活性劑溶液(CF2-CF2)n-F和熱塑膠粘劑，使工件前刀面與模板緊密粘接，，與沉積材料TiN同放于真空室中，，用500-800mA電子束加熱沉積材料TiN，在溫度為1600°C以上使材料迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征，最后脫模；得到的紋理特征為條型紋理特征。紋理間隔為50um，紋理深度為切削厚度的2倍。實施例四本實施例四為未涂層刀具制造方法在對過篩后的納米粉末顆粒進行熱燒結時，放入石墨配料器后，以制有紋理特征的石墨模板覆蓋其上，壓緊。再放入高溫燒結爐內，在溫升速率為70°C /min，壓力為35MPa下，溫度為1700°C，保溫I小時，燒結后制成前刀面具有紋理特征的刀具；得到的紋理特征為條型紋理特征；紋理間隔為20um，紋理深度為切削厚度的 O. 3。實施例五
本實施例五為未涂層刀具制造方法在對過篩后的納米粉末顆粒進行熱燒結時，放入石墨配料器后，以制有紋理特征的石墨模板覆蓋其上，壓緊。再放入高溫燒結爐內，在溫升速率為70°C /min,壓力為32MPa下，溫度為1700°C，保溫30分鐘，燒結后制成前刀面具有紋理特征的刀具；得到的紋理特征為凸點型紋理特征；紋理間隔為40um，紋理深度為切削厚度的O. 3。凸點型紋理特征為圓形凸點型紋理特征，圓形的半徑為切削厚度的O. 4。本實施例的凸點型紋理特征還可以為方形凸點型紋理特征，方形的邊長為切削厚度的O. 3.
實施例六
本實施例六為未涂層刀具制造方法在對過篩后的納米粉末顆粒進行熱燒結時，放入石墨配料器后，以制有紋理特征的石墨模板覆蓋其上，壓緊。再放入高溫燒結爐內，在溫升速率為70°C /min，壓力為40MPa下，溫度為1600°C，保溫1. 5小時，燒結后制成前刀面具有紋理特征的刀具；得到的紋理 特征為凹點型紋理特征；紋理間隔為30um，紋理深度為切削厚度的O. 3。凹點型紋理特征為圓形凹點型紋理特征，圓形的半徑為切削厚度的O. 4。本實施例的凹點型紋理特征還可以為方形凹點型紋理特征，方形的邊長為切削厚度的O. 5 ο上述實施例僅用于解釋說明本發明的發明構思，而非對本發明權利保護的限定，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種抗粘著微切削刀具制造方法，包括涂層刀具制造方法和未涂層刀具制造方法，其特征在于 (1)、所述的涂層刀具制造方法為模板PVD物理氣相沉積技術，包括如下步驟在模板上涂表面活性劑溶液(CF2-CF2)n-F和熱塑膠粘劑，使工件前刀面與模板緊密粘接，與沉積材料同放于真空室中，用500-800mA電子束加熱沉積材料，在溫度為1600°C以上，迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征；所述的真空氛圍為真空度在0. OOlPa以下； (2)、所述的未涂層刀具制造方法包括如下步驟在對刀具納米粉末顆粒進行高溫熱燒結時，燒結溫度在160(TC — 170(TC放入石墨配料器后石墨模板覆蓋其上，壓緊；再放入高溫燒結爐內，燒結后按設定的切削厚度磨制成前刀面具有紋理特征的刀具。
2.如權利要求1所述的抗粘著微切削刀具制造方法，其特征在于所述的沉積材料為TiC, TiN 或 TiC-TiN 的一種。
3.如權利要求1所述的抗粘著微切削刀具制造方法，其特征在于所述的紋理特征為條型紋理特征、凸點型紋理特征或凹點型紋理特征的一種。
4.如權利要求1或3所述的抗粘著微切削刀具制造方法，其特征在于所述的紋理特征的紋理間隔為10-50um，紋理深度為切削厚度的0. 3。
5.如權利要求3所述的抗粘著微切削刀具制造方法，其特征在于所述的凸點型紋理特征為圓形凸點型紋理特征或方形凸點型紋理特征；所述紋理幾何特征，例如圓形的半徑和方形的邊長與切削參數成比例關系，隨著切削厚度和切削深度的增加而增大。
6.如權利要求3所述的抗粘著微切削刀具制造方法，其特征在于所述的凹點型紋理特征為圓形凹點型紋理特征或方形凹點型紋理特征，所述紋理幾何特征，例如圓形的半徑和方形的邊長與切削參數成比例關系，隨著切削厚度和切削深度的增加而增大。
全文摘要
本發明涉及一種抗粘著微切削刀具制造方法，包括涂層刀具制造方法和未涂層刀具制造方法，涂層刀具制造方法為模板PVD物理氣相沉積技術，包括將工件前刀面與模板緊密粘接后，與沉積材料同放于真空室中，用電子束加熱沉積材料，使材料按設定的切削厚度迅速熔化蒸發而形成原子或分子，得到所需的紋理特征；未涂層刀具制造方法包括在對刀具納米粉末顆粒進行熱燒結時，放入石墨配料器后石墨模板覆蓋其上，壓緊；再放入高溫燒結爐內，燒結后按設定的切削厚度磨制成前刀面具有紋理特征的刀具。本發明采用本方法制造微切削刀具，可有效減小實際刀具-工件接觸面積，降低微切削摩擦力，提高加工表面精度。
文檔編號B22F7/06GK103031521SQ20121055398
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者吳繼華 申請人:紹興文理學院