[发明专利]用于制备金属多孔材料的多棱角颗粒的切削装置及方法

说明书

本发明涉及一种用于制备金属多孔材料的多棱角颗粒的切削装置及方法，属于金属切削加工及多孔材料制备领域。包括连接块、两自由度柔性基体上、隔振底座固定连接、金刚石刀片，水平方向压电叠堆、竖直方向压电叠堆、水平方向电容位移传感器和竖直方向电容式位移传感器。本发明采用压电叠堆驱动直圆型柔性铰链运动，运动精确，振动切削的方式有效降低切削力提高刀具寿命,能在加工不锈钢等难加工材料时保证一定经济性；获得的细观多棱角切屑颗粒在烧结过程中更利于烧结颈的形成，获得的金属多孔材料孔隙率高、比表面积大，可满足多种特殊要求场合，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于金属切削加工及多孔材料制备的技术领域，特别是涉及一种用于制备金属多孔材料的多棱角颗粒的切削装置及方法。

背景技术

金属多孔材料是近些年来飞速发展的材料学科的一个重要分支，因其比密度小、比强度比刚度高、吸能缓冲减震等功能特点，所以在机械传动、建筑、医学、国防等工程领域有广泛的应用。

烧结金属多孔材料兼金属材料和多孔材料的特性，具有机械强度高、可焊接、抗腐蚀、耐高温、易加工等优点，呈现出功能性强、应用面广的现象。孔隙率是金属多孔材料最重要的性质，烧结过程所用到的金属纤维原料是决定金属多孔材料的孔隙率的最重要因素之一。经过研究发现，由于烧结过程中烧结颈的成长特性，所以在细观上呈非圆柱形截面，具有大棱角的的金属切屑颗粒能够获得相比于传统加工方法得到的圆柱形截面纤维更好的烧结效果与更大的孔隙率，能在不同场合更好的发挥金属多孔材料的性能优越性。

目前金属纤维的加工方法主要有熔抽法、拉拨法、切削法，用于烧结多孔材料的金属纤维主要采用切削法。中国专利金属长纤维的大刃倾角切削装置(专利号00238016.1)利用多齿状的大刃倾角刀具安装在机床的刀架上，利用刃倾角大则刀具锋利的特点能同时切出多条纤维。但该装置中刀具与金属棒料保持大刃倾角持续接触，切削温度高，只能用于较软的铜纤维的加工，且对刀具磨损严重。(专利公开号CN104384395A)提及了一种金属短纤维的制备方法及其短切装置，装置体积较大较复杂，且短纤维实际由长纤维短切而成，细观上看截面仍呈圆柱形，烧结后的孔隙率不高。

上述的加工方法普遍用于加工铜等易加工金属，制备的是金属长纤维或由长纤维短切而成的金属纤维，在细观上的纤维截面仍为圆柱形且为细长纤维形态，不具有丰富的表面细观结构，烧结出的金属多孔材料孔隙率不高，不能充分体现出多孔材料的性能优越性；而在一些结构紧凑精密的场合如齿轮副传递中，需要用不锈钢等难加工但性能优越、耐磨的金属制备体积小、孔隙率大的多孔材料，并进一步与仿生领域结合制备微阵列结构，利用其亲疏油性、减震吸能性等以大幅度提升结构性能，这已经成为了多孔材料研究的一个新的热点方向。因此如何获得细观上具有大棱角不锈钢金属切屑颗粒以烧结高孔隙率的金属多孔材料适用于一些特殊场合，已成为相关研究人员急需解决的难题。

发明内容

本发明提供一种用于制备金属多孔材料的多棱角颗粒的切削装置及方法，以获得高孔隙率、使用领域广泛的新型烧结金属多孔材料。

本发明采用的技术方案是：连接块用螺栓连接固定在两自由度柔性基体上，两自由度柔性基体整体用螺栓与隔振底座固定连接，燕尾块与隔振底座底部一侧固定连接，金刚石刀片采用螺栓压紧固定在刀座上的刀具槽中，水平方向压电叠堆通过预紧螺栓推动两自由度柔性基体上的水平方向直梁型预紧铰链实现预紧，该水平方向压电叠堆头部嵌入直梁型柔性铰链一的球面凹槽，该直梁型柔性铰链一另一端与刀座之间的凹槽嵌有小球一；竖直方向压电叠堆通过预紧螺栓推动连接块上的竖直方向直梁型预紧铰链实现预紧，竖直方向压电叠堆头部嵌入直梁型柔性铰链二的球面凹槽，该直梁型柔性铰链二另一端与刀座中间的凹槽嵌有小球二；水平方向电容位移传感器通过螺栓夹紧于传感器夹持上，水平方向电容位移传感器探头对准位移测量挡板一，竖直方向电容式位移传感器通过螺栓夹紧于连接块上的传感器夹持部上，竖直方向电容式位移传感器探头对准位移测量挡板二。