刀具表面微织构切削机理研究

刀具表面微织构切削机理研究

史文 尹方 张景康

嘉思特华剑医疗器材（天津）有限公司

摘要：刀具表面的纹理可以减少刀具的切屑接触面积并保留润滑剂，从而降低剪切力、摩擦系数并延长刀具一生。这个本文综述了微结构刀具的研究进展，分析了不同形貌对微结构的影响，并重复了降低微结构刀具磨损的机理。

关键词：显微组织；加工方法；表面形貌；抗摩擦机理

切削在刀具表面和工件之间产生强烈的摩擦，由于温度高、刀具磨损快、剪切力高和工件表面质量低，导致切削区域出现问题。尤其是快速切割，在重型材料的干切削和切削过程中，切削力较高，温度较高，切削环境极为恶劣，这也使刀具的寿命变小。

对于摩擦学研究的发展，认为表面越光滑，摩擦学性能越好，但在微观结构的表面上，耐磨性高，摩擦系数低，刀具表面的微观织构是指一定尺寸和形状的微观结构：在磨损的摩擦表面上，利用仿生学原理提高刀具的切削性能和摩擦学性能。在发生刀具摩擦的区域内加工一些微线或微区阵列的结构，从而更好地促进润滑剂的渗透和形成，有助于改善润滑效果，起到减摩作用，从而抑制工件的粘性，减缓刀具磨损，延长刀具寿命耐久性。后者近年来，人们对表面纹理刀具的研究越来越多，研究也越来越深入心灵表面纹理切割作品鸡冠土微纹理可能会缩短刀具和切屑的接触长度，保持润滑剂并捕获：废料，微挤压变得比初始孔和槽曲线的形状更复杂，变成正弦、椭圆、圆形笔划和比例形状，如图1所示。微结构的影响，对于刀具表面的摩擦学特性有不同的形式，必须：不同的种子因此，对不同显微组织形貌的研究显著提高了刀具的使用寿命和摩擦学性能，降低了切削过程中的剪切力和温度，提高了工件的表面质量。

1微萃取处理的方法与形貌

与传统刀具相比，微变形刀具的使用寿命和摩擦学性能将显著提高，具有保持润滑剂、缩短刀具和切屑接触长度等优点，减小剪切力和双温。常用的微纹理技术有激光、电火花、光刻、磨粒反应、砂光、聚焦离子束加工等，广泛应用于激光、电火花、光刻等刀具。

1.1.显微组织激光处理技术

激光加工是将高能和高温聚焦在聚焦位置，聚焦于光速和熔化材料的过程。它具有可控性好、加工速度快、精度高等优点，加工过程中能量密度高、热影响区小、加工变形小、表面质量高、无噪声。加工规模可以达到纳米级，但加工设备相对昂贵。

在涂有水泥碳化物的工具表面形成的微槽结构（约2.05或更多）工具和纹理形态。由对比对比对比胶带制成，用于用未分类的工件改变abs/AISI1050钢用乐器。表明该工具的微生物织构寿命明显长于无织构的工具，但由于存在微区，因此进行了起泡磨损试验，降低工具的硬度，导致有纹理的工具比没有纹理的工具具有更高的磨损率。用激光处理技术在AlCrN区产生深度分别为35m和50m的微结构。显微组织之间的距离为300 m、400 m和500 m。根据10次加载，显微组织为研磨的Que45钢球的结果。结果表明，摩擦系数小于400m铣削压制钢的显微组织反对。钢球研磨在AlCrN表面上具有不同角度的凹槽的微观织构。微结构与摩擦方向视情况而定。结果表明，微织构为0-1766，摩擦方向表现出最佳的摩擦学特性，表面结合力小于其它两种微织构， HGL利用激光探伤机lsy5对水泥石表面的微生物阵列进行压制，孔径小于m，深度为20 m，间距为200 m，用钛合金（Ti684V）进行摩擦试验。在低速、高负荷、高速、中等条件下，微结构水泥石表面的摩擦学性能得到明显改善，对降低磨损有较好的效果加载。使用xcgx-20w光纤激光器，在硬质合金表面产生不同的正弦和线性区微结构。纹理深度为20 m，宽度为40 m，微纹理间隙为400 m、500 m和600 m。结果表明，从水泥碳化物到正弦织构的表面摩擦系数低于线性织构的表面摩擦系数。

1.2微细电火花加工技术

电火花加工是一种在工具电极和工件电极之间利用脉冲气体产生高熔化率的金属加工方法电火花加工温度可加工各种强、脆、高熔点导体，加工深孔，曲面和复杂的工作形式机械化氧化皮是受影响的工具电极。机床的加工尺度是微尺度的，工件是导电所必需的，对于一些非导电材料来说，加工过程比较复杂，机床的加工效率较低，机床烧蚀比较严重，机床加工表面的精度相对较低。

电火花加工硬质合金表面填充MoS2固体m周边材料进行切削加工的微孔直径35956，m，深度1mm钢。结果说明微孔是维持润滑剂的一种功能。切削过程中，润滑油在硬质合金表面沉积微孔，油膜上的润滑油在硬质合金表面移动，可显著降低摩擦系数，降低切削电流雾。在硬质合金表面锻造了直径为0.15 mm、深度为0.3 mm的矿坑微结构，此外，还用激光处理技术在工具表面制备了椭圆形微结构，并用有限元法进行了分析方法.微挤压无法使用的对切削剂表面应力分布有明显影响，可降低切削力和切削温度，减少前刀面磨损。

1.3微结构光刻技术

摄影是一种将摄影复制和化学蚀刻结合起来，在处理过的材料表面制备必要图案的加工技术。这项技术主要用于半导体元件和集成电路正在准备中。报道称，一些科学家已经将这一技术应用于微纹理的处理。加工规模小，表面质量高，与激光加工和电火花加工相比，光刻深度低，价格高。

采用光刻技术在硬质合金刀具表面形成四种微结构形式，包括凹坑点阵、凸阵、垂直于前额的区域和垂直于前额部分的凹槽。表面覆盖有金刚石（DLC）或锡以进行铝合金操作。双重测试。结果表明，沟槽织构和凸点阵列，m与主切削刃平行，能有效地降低摩擦系数和25～u m的微织构的减磨效果是比50米到100米之间的微结构差要好。

2土壤质地切削机理

微挤压刀具的抗磨机理主要分为两个方面：一是由于材料表面具有高度的微织构，可以降低切屑的接触面，降低剪切功率和切削温度；二是微织构具有保持润滑剂的作用，可以改善切削过程使用过程中产生的润滑剂。

研究了减摩机理的织构硬质合金刀具材料在表面上。采用织构硬质合金刀具进行干切削，在切屑接触区用刀具构造润滑台。

切削力fr、主切削力FZ和后切削力FY与润滑剂的发酵强度和接触长度呈线性关系。显示了三种不同的工具（正常工具CT，变形刀具TT，WS2变形刀具TT-WS2）切屑长度方案.土壤由于它的存在，TT工具的芯片接触长度比计算机断层扫描减少。实际接触长度可以表示为：

为实际接触长度，LF为名义接触长度，D为槽宽，n为槽宽数字，显然实际接触长度小于标称接触长度，因此摩擦力和剪力也瘦。-在润滑剂上形成ws2工具，在刀具前部部件的接触面之间右.WS2润滑膜的发酵能力低于硬质合金刀具的基体。

在充满MoS2的变形硬质合金刀具表面进行减摩机理试验。在摩擦开始时，由于缺乏外部载荷，自动刀具的试样表面的微观织构无法与试样表面的微观织构分离；如果摩擦刻度相互移动，磨球的摩擦和由于挤压作用，固体润滑剂从微孔和摩擦表面分离。因为固体润滑剂MoS2硬度低，发酵能力强，握力好，它能有效地减缓摩擦副之间的摩擦，降低摩擦系数；但由于此时还没有一个相对完整的润滑层，摩擦系数仍然较高，波浪运动较大。大量固体润滑剂在表面粘挂，形成稳定的润滑膜层，使润滑膜内部发生摩擦，改善了微摩擦工具的摩擦条件和性能。

3.结论

微挤压工具是一种新型的工具，通过对各种微结构表面的加工，可以改善工具表面的摩擦学性能各种类型显微纹理可以在切割工具的表面形成，包括静脉、轴、凸起、窦波、正方形、圆形和椭圆形。研究摩擦角、微结构间距、深度、宽度等参数对摩擦学性能的影响特征.结果表明，微纹理刀具可以改善刀具的切屑接触面积，降低切削功率，并且两个温度。需要调查，研究了微纹理的不同距离、深度、宽度和形貌对工具操作的影响，以期制备出性能更好的微纹理工具。

参考文献

[1]邓杰勇, 郑清春, 胡亚辉,等. 基于ABAQUS的微织构刀具切削机理研究[J]. 工具技术, 2016, 050(011):23-27.

[2]张俊生. 刀具表面微织构切削机理研究[D]. 合肥工业大学, 2015.