[发明专利]一种基于表面微坑磁性吸附的拉刀及其拉削方法

说明书

本发明公开了一种基于表面微结构和磁性吸附的拉刀及其拉削方法。拉削过程中产生的细小切削会对拉刀及工件产生严重磨损。本发明一种基于表面微结构和磁性吸附的拉刀，包括刀柄和刀齿部分。刀齿部分包括粗拉段和精拉段。粗拉段和精拉段的刀齿上均开设有分屑槽。分屑槽将所述刀齿上的后刀面分割为多个分后刀面。各分后刀面均设置有微织构区域。所有微织构区域内的表面微坑的底部均设置有磁性涂层。本发明利用磁性涂层吸附在拉削过程中所产生的细微磨粒，避免这些细微磨粒在已加工表面和后刀面之间形成损伤。本发明的后刀面与已加工表面的高压情况下能够更好的形成差异性气体回流作用，进而提高对磨损产生的细小铁屑进行收纳的效率。

技术领域

本发明属于拉削设备技术领域，具体涉及一种基于表面微坑磁性吸附的拉刀及其拉削方法。

背景技术

在非光滑表面利于减少摩擦，提高摩擦副寿命的相关理论提出后，越来越多的人开始了对这样的表面结构的研究。而在加工制造业里，去除材料的加工方式，是当前加工制造的主流。在这一加工过程中，会发生刀具与被加工工件的强烈相互摩擦作用。因此表面微结构的引入对于新型刀具的研究开辟了一块新的天地。而这些去除材料加工制造的方式中拉削作为一个低速重载(一般≥10KN)高效高精度的加工方式，其刀具-工件-切屑摩擦十分巨大，极易产生积屑瘤和切屑在刀齿的黏结粘连、后刀面磨粒二次磨损破坏交工质量的现象。这些问题是一直限制拉削加工向着更高效率精密度高效化方向发展的重要因素。如何探索研究适用于拉削刀具的表面微结构，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、耐磨损的新型表面微结构的拉削刀具，对拉削刀具行业的发展有着重要的意义。

目前相关的刀具设计领域内存在一些相关的表面微结构的利用设计，如申请专利号为201610754709.X的专利公开了一种形成切屑导流毛细管的刀具及其用途、加工方法。在该车刀的前刀面开设了两种不同的表面结构，一种是较为接近刀刃处所设计的圆形微凸起整列，另一种是位于第一种阵列后的垂直于切屑流动方向的微沟槽结构。该刀具通过长方体毛细管模型设计了微凸体微沟槽结构形成微凸体、微凹槽符合织构阵列，从而达到在润湿切削工况下降低切削力和切削热，延长刀具寿命。申请专利号为201610508122.0的专利公开了一种固体润滑的金属切削刀具及其加工方法。该发明在刀具加工表面开设微结构形貌，并在形貌中填充固体润滑剂，并在所述表面形貌位于切屑流向的一侧设有凸坝进行防止切屑在刀刃上的粘附行为。

然而上述的研究都是基于车刀刀具的前刀面。从根本上来讲，拉削加工和车削加工、铣削加工、磨削加工是完全不同的加工方式。拉削加工工况低速重载的特性，导致刀具后刀面和工件已加工表面会产生剧烈的摩擦磨损现象；同时由于拉刀刀面上设置有分屑槽，所以拉刀所去除的铁磁性材料在成屑过程中会发生断裂，从而形成细微切屑残留在后刀面的分屑槽中。这些细小的切屑会作为磨粒急剧的加大摩擦副两个表面磨损，一方面加剧刀具寿命的衰减，另一方面当细小的切屑无法及时排除时，更会刮伤已加工表面，出现一道道微小的沟槽和类似于车削加工振颤所形成的鱼鳞形加工表面，而上述对加工表面形成的损伤，最终会影响拉削加工的表面质量。

发明内容

本发明的目的在于针对目前各种拉削刀具加工过程效率低、负载过大、刀具磨损严重的情况，开发设计了一种基于表面功能微结构和磁性复合材料相互作用的智能拉削刀具以及其对应的拉削方法。

本发明一种基于表面微坑磁性吸附的拉刀，包括刀柄和刀齿部分。所述的刀齿部分包括粗拉段和精拉段。所述粗拉段和精拉段的刀齿上均开设有分屑槽。分屑槽将所述刀齿上的后刀面分割为多个分后刀面。各分后刀面均设置有微织构区域。