[发明专利]一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，包括刀具本体，该刀具本体设有刀屑接触区，其特征在于：该刀屑接触区设有点阵结构，其包括若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑，该若干半椭球凸包和若干半椭球凹坑交错排列在刀屑接触区；

所述半椭球凸包为椭圆旋成体，旋转轴线为椭圆旋成面长轴，其椭圆旋成面长轴为143.2-183.9μm，短轴为55.2-94.7μm；

所述半椭球凸包的椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃夹角为0°-90°，相邻半椭球凸包横向间距为155.1-201.4μm，纵向间距为88.4-133.6μm，高度值同半椭球凸包椭圆旋成面半短轴长度，为27.6-47.35μm；

所述半椭球凹坑为椭圆旋成体，旋转轴线为椭圆旋成面长轴，其椭圆旋成面长轴为60.5-115.8μm，椭圆短轴为35.6-85.8μm；

所述半椭球凹坑的椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃夹角为0°-90°，相邻半椭球凹坑横向间距为155.1-201.4μm，纵向间距为88.4-133.6μm，深度值同半椭球凹坑椭圆旋成面半短轴长度，为17.8-42.9μm；

所述半椭球凹坑与相邻所述半椭球凸包等间距排列，其横向间距为77.55-100.7μm，纵向间距为44.2-66.8μm。

2.如权利要求1所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具，其特征在于，所述刀具本体为铣刀或钻头。

3.一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)去除刀具本体表面的氧化层，再进行超声波清洗、氮气吹干、真空烘干；

2)在刀屑接触区加工若干半椭球凸包，其椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃的夹角为0°-90°，相邻半椭球凸包横向间距为155.1-201.4μm，纵向间距为88.4-133.6μm，高度值为27.6-47.35μm；

3)在刀屑接触区加工若干半椭球凹坑，其相邻半椭球凹坑横向间距、纵向间距、椭圆旋成面长轴延长线与切削横刃的夹角同半椭球凸包排列形式，且与相邻半椭球凸包等间距排列，其横向间距为77.55-100.7μm，纵向间距为44.2-66.8μm，深度值为17.8-42.9μm；

4)将激光加工后刀具本体依次置入酸蚀溶液进行酸蚀处理，消除熔渣定形；

5)强化仿生结构表面，沉积减摩耐磨涂层。

4.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述去除刀具本体表面的氧化层为通过微喷砂处理。

5.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述超声波清洗结束后，再用去离子水冲洗刀具本体，之后用氮气吹干。

6.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述真空烘干为采用真空烘箱进行烘干。

7.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤3)中，分别采用激光打标机在刀屑接触区加工所述若干半椭球凸包和所述若干半椭球凹坑。

8.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：依次置入酸蚀溶液为盐酸溶液、硝酸溶液、氢氟酸/硝酸混合溶液。

9.如权利要求3所述的一种基于蜣螂表面微结构的仿生骨切削刀具的制备方法，其特征在于：采用等离子体轰击强化仿生结构表面，利用磁控溅射技术在仿生结构表面沉积减摩耐磨涂层。