[发明专利]在高硬表面摩擦涂覆固态润滑剂的方法与装置

说明书

本发明公开了在高硬表面摩擦涂覆固态润滑剂的方法与装置。本发明的固态润滑剂棒料与高硬表面摩擦产生颗粒固态润滑剂，且摩擦过程中将颗粒固态润滑剂以及碳纤维粉末和蒸馏水混合物挤入并粘附在高硬表面上以及微结构内，在高硬表面形成填料层。本发明利用固态润滑剂的高导热性能来提升高硬表面工件的散热效果，且填料层增加高硬表面的表面积，提高了高硬表面润湿、导热和散热性能；进一步，若采用本发明方法用软材料在刀具上涂覆固体润滑剂，可以锐化刀刃、提升刀具的切削性能。

技术领域

本发明属于高硬度(HRC在50以上)表面的性能优化技术领域，特别涉及一种在高硬表面摩擦涂覆固态润滑剂的方法与装置。

背景技术

刀具表面微观形貌的应用在机械加工中有着重要的应用，在刀具加工金属的过程中，前刀面的微结构可以减摩降阻、提高刀具耐磨性能从而增加刀具寿命，如一些刀具拥有沟槽形状的微结构，有助于存储润滑油，形成动压润滑，从而增加润滑减小摩擦。刀具表面存在的微结构可以改变其在加工中的切削性能，在其表面继续涂覆金属颗粒，可以进一步提升其表面特性。在工业生产中，切削刀具对产品质量有很大影响，随着现代机械加工业不断发展，对零件精度要求不断提高，对刀具的加工质量与效率也提出了新的挑战。

目前，在相关领域并没有通过软金属与高硬表面摩擦向高硬表面涂覆软金属的方法与装置，如申请号为201810316934.4的专利提供了一种将碳纤维植入到物体表面的方法，制备聚丙烯腈基碳纤维合成溶液，使用喷涂设备将聚丙烯腈基碳纤维合成溶液植入到物体表面。该方法碳纤维植入的效率不高，而且价格较高。如申请号为201711232276.2的专利公开了一种在材料表面制备亲水润滑涂层的方法，其特征在于将金属催化剂加入到聚合物材料、陶瓷材料或合金材料中，通过热固或者热压成型法制备得到含金属催化剂的复合材料；将复合材料浸入水凝胶单体溶液中聚合即得在表面原位生长出水凝胶润滑膜的复合材料；所述金属催化剂为银粉、锌粉、铁粉、铬粉、锰粉中的一种或多种；所述水凝胶单体溶液中含有引发剂，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种，该方法将会造成一定的化学污染，而且制备过程耗时长。如申请号为201680073376.2的专利公开了一种金属涂覆方法，以低于软化点的温度加热第一金属粉末；以200～600℃的温度加热气体；将经过加热的金属粉末与经过加热的气体一起进行真空喷射，从而形成金属涂层。该方法需加热金属粉末，容易使金属粉末产生氧化，而且无法同时喷涂两种不同的材料使两种材料在装置表面均匀附着。

因此，如果能提出一种通过软金属与高硬表面摩擦向高硬表面微结构中涂覆软金属的方法，来提高高硬表面的润湿、导热和散热性能，特别是高硬表面具有微结构时，固态润滑剂微小颗粒在高硬表面以及微结构内不断堆积形成多孔疏松的填料层，那么，对高硬表面摩擦特性将是一个重大提升，若应用于刀具的加工，对零件加工精度也有很大提升。

发明内容

本发明针对现有高硬表面(如拉刀、车刀等刀具)在使用过程中存在散热效率低、润滑不充分等问题，提出一种在高硬表面摩擦涂覆固态润滑剂的方法与装置，该方法是一种通过固态润滑剂(铜棒、银棒、石墨棒、碳纤维棒等)与高硬表面产生相对螺旋转动摩擦，从而将固态润滑剂元素覆盖到高硬表面的制备方法(特别是高硬表面具有微结构时，以形成微结构+润滑剂的复合型表面)；是一种利用固态润滑剂微小颗粒不断堆积形成的多孔且疏松的填料层，增加高硬表面微结构的表面积，以提高高硬表面润湿、导热和散热性能的方法；是一种利用软材料锐化刀刃，从而降低刀刃的磨损，提升刀具使用寿命的方法；是一种集微结构设计、摩擦覆盖、X-Y-Z三轴精密定位、表面接触力控制于一体的高硬表面固态润滑剂涂覆装置。

本发明在高硬表面摩擦涂覆固态润滑剂的方法，具体步骤如下：

步骤一、将固态润滑剂棒料与旋转电机的输出轴通过联轴器连接，将待加工高硬表面工件夹紧在夹具上。

步骤二、通过与控制器连接的控制屏对控制器发出指令，使控制器控制X向滑台的驱动电机带动X向滑台，从而带动夹具使待加工高硬表面工件的待加工高硬表面沿X向水平平移至与固态润滑剂棒料对齐。