[发明专利]一种后刀面具有仿贝壳表面形貌的织构拉刀与制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种织构拉刀及其制备方法，特别是涉及一种后刀面具有仿贝壳表面形貌的拉刀及其制备方法。

背景技术

拉削加工刀具(即拉刀)是航空航天、汽车等行业关键零部件高效精密拉削加工机床的核心部件之一，矩形槽拉削加工系统由床身、主油缸、导向柱、溜板、夹刀装置、端板、拉刀等组成。拉削加工过程为主油缸通过溜板和夹刀装置驱动拉刀，拉刀穿过工件内孔，实现对工件内孔矩形槽的加工。因其拉削过程存在负载较大(一般≥10KN)、刀-工-屑摩擦较大、易产生积屑瘤和磨损不易被实时检测等问题，一直是拉削加工过程精密化、高效化和智能化实现中的难点，如何探索研究新型构形的拉削刀具，降低拉削负载，减小拉刀的摩擦磨损，提高拉削过程的可靠性，是拉削加工行业中亟待解决的课题之一。因此，研制一种减小切削负载、耐磨损的新型构型的拉削刀具，对拉削刀具行业的发展有着重要的意义。

目前，在相关领域只有极少数的仿生织构拉刀及制备方法，如申请专利号为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。该拉刀在刀齿的顶面开设凹槽，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，确定刀具头刀齿面积梯度设计刀齿外形。最终刀具头进行热处理，拉刀优化了拉刀的切削性能，减小切削负载。但是该成型拉刀没有将开设凹槽的数量做到最优化，其次主要从拉刀的结构方面进行了优化，并没有从产生负载的关键地方下手，忽略了对后刀面织构的研究，仅仅关注了齿升量与梯度。这些原因导致该拉刀在降低拉削负载方面力度不够，技术有待改进。申请专利号为201610571306.1的专利公开了具有仿生学结构的拉刀。该发明在拉刀表面进行织构化处理，存储润滑剂，减少带锯切屑的接触面积，提高带锯的切削性能，凹坑倾斜设置使得拉刀刀齿高速拉削时润滑液有被甩出的趋势，从而为拉刀提供支承力，同时凹坑由于本身所具有的坡度，提高了拉刀的润滑效果，延长了使用寿命。但该发明首先缺少针对性，没有具体仿生对象与仿生效果，其次，对于凹坑的尺寸及分布没有做出具体要求，同时忽略了织构间距对切削负载的影响，表面结构单一，无法得知凹坑对拉削负载减少的程度与效果。

发明内容

本发明针对现有拉刀拉削过程中存在刀-工-屑之间摩擦较大、齿刃易磨损，易出现积屑瘤、寿命较短和工作负载较大等缺陷，提供了一种后刀面具有仿贝壳表面形貌的织构拉刀及制备方法。该拉刀是一种开设织构槽方案模仿贝壳表面凹凸规律，以减小拉削负载的方法；是一种仿生减阻降载的拉刀优化设计方法；是一种在后刀面开设一定间距、深度、宽度的凹型织构槽拉刀；是一种在凹型织构槽的基础上，在后刀面上增设双V型织构槽的拉刀；该制备方法是一种仿生织构拉刀的制备方法和工艺。

本发明一种后刀面具有仿贝壳表面形貌的织构拉刀，主要由刀柄和刀具头组成；刀具头的刀齿部分划分为粗拉区、半精拉区和精拉区；所述的精拉区为刀具头最前端的五个齿；所述粗拉区及半精拉区的相邻两个刀齿中，一个刀齿的后刀面开设第一凹型织构槽组，另一个刀齿的后刀面开设第二凹型织构槽组。

所述的第一凹型织构槽组包括沿横向布置的四个第一凹型织构槽，拉刀两侧面与对应侧第一凹型织构槽的间距相等，均为2.0～2.5mm中的一个值；中间两个第一凹型织构槽与对应侧第一凹型织构槽的间距相等，均为3.0～3.5mm中的一个值；中间两个第一凹型织构槽之间的间距为2.8～3.2mm；第一凹型织构槽的槽宽为0.3～0.7mm、深度为0.5～0.8mm。

所述的第二凹型织构槽组包括沿横向布置的五个第二凹型织构槽，拉刀两侧面与对应侧第二凹型织构槽的间距相等，均为0.80～0.85mm中的一个值；中间两个第二凹型织构槽与对应侧第二凹型织构槽之间的间距相等，均为2.0～2.5mm中的一个值；中心处的第二凹型槽与中间两个第二凹型织构槽的间距相等，均为3.5～4.0mm中的一个值；第二凹型织构槽的槽宽为0.3～0.7mm、深度为0.5～0.8mm；任意第二凹型织构槽与第一凹型织构槽沿拉刀纵向方向相互错开。

开设第一凹型织构槽组的刀齿后刀面形成五个第一接触面，第一接触面开设双V型织构槽，所述的双V型织构槽包括沿拉刀纵向朝向切削刃布置的两个V型槽，且两个V型槽间距为0.4～0.8mm；V型槽的内侧顶点到两端端面的距离相等，均为0.4～0.8mm中的一个值；V型槽的深度为0.4～0.7mm；两侧的双V型织构槽记为第一类织构槽，中间三个双V型织构槽均记为第二类织构槽；第一类织构槽的V型槽张开角度为100～105°，第二类织构槽的V型槽张开角度为110～115°。