專利名稱：一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械切削刀具制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭及其制備方法。
背景技術(shù)：
在鉆削過程中有多個摩擦副，既有前刀面、螺旋槽和切屑組成的摩擦副，又有后刀面、棱帶、橫刃和工件組成的摩擦副。鉆削時鉆頭前刀面、后刀面分別與切屑、工件產(chǎn)生的摩擦尤其劇烈，造成鉆頭急劇磨損。此外，鉆削是在一個相對密封的環(huán)境中進行的，傳統(tǒng)鉆削所需的切削液無法及時到達鉆削部位，導致鉆削的潤滑性下降，摩擦加劇，并產(chǎn)生大量的熱無法排出，最終導致鉆頭失效。而且切削液的使用，不僅浪費了大量的資源，還對環(huán)境造成了很大的污染。隨著對環(huán)保的要求和對生態(tài)環(huán)境的重視，干式鉆削技術(shù)將成為未來鉆削技術(shù)發(fā)展方向之一。但是干式鉆削時，由于缺少切削液的潤滑和冷卻作用，鉆頭工件和鉆頭切屑之間的摩擦條件異常嚴酷，摩擦力增加，鉆削溫度上升，鉆頭的磨損嚴重。為此，急需尋求一種新的技術(shù)，來降低干式鉆削時鉆頭與工件之間的摩擦系數(shù)。中國專利“申請?zhí)?00710017168. 3”報道了一種微池自潤滑刀具及其制備方法， 它是采用微細電火花技術(shù)或激光加工技術(shù)在刀具前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出多個微孔，將固體潤滑劑填充到微孔中，在切削時潤滑劑析出形成潤滑膜從而起到潤滑作用。中國專利 “申請?zhí)?010101M734. 2”報道了微納復合織構(gòu)化刀具的飛秒激光制備方法，利用飛秒激光與材料之間相互作用的獨特性質(zhì)，在刀具表面進行微納織構(gòu)以及微/納復合織構(gòu)制備， 改善了刀具的抗磨損性能，提高其使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭及其制備方法。將微織構(gòu)和自潤滑兩種效用有機結(jié)合，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出微織構(gòu)， 在微織構(gòu)填充固體潤滑劑，干式鉆削時，在高溫的作用下，微織構(gòu)中的固體潤滑劑快速軟化并拖敷于鉆頭前刀面，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)形成連續(xù)的固態(tài)潤滑層，從而可達到阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損，提高鉆頭使用壽命。本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的。一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼和硬質(zhì)合金，其特征是在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個用來存儲固體潤滑劑的微織構(gòu)。微織構(gòu)自潤滑鉆頭及其制備方法，其制備方法的步驟為1.采用激光加工技術(shù)在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出不同形狀的微織構(gòu)；微織構(gòu)的形狀為微孔或微型凹槽。微孔數(shù)量在3 20之間，微孔的直徑為30 100 μ m,微孔深度為30 100 μ m ；微型凹槽數(shù)量在3 10之間，槽寬為30 80 μ m,槽深為30 80 μ m。2.在每個微孔或微型凹槽中填充粒徑為0. 5 2 μ m的固體潤滑劑，固體潤滑劑由 30-50wt. % MoS2,20-40wt. % WS2和20_40wt. % TaS2粉末混合，用硬脂酸調(diào)和成粘稠狀。
根據(jù)需要，通過改變微織構(gòu)數(shù)量、微織構(gòu)尺寸或固體潤滑劑種類，可得到具有不同潤滑性能的微織構(gòu)自潤滑鉆頭。通過上述方法制備的微織構(gòu)自潤滑鉆頭，刀具前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個存儲固體潤滑劑的微織構(gòu)。干式鉆削時，由于高溫的作用使前刀面刀-屑接觸區(qū)微織構(gòu)中的固體潤滑劑軟化而拖敷于鉆頭前刀面，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)形成連續(xù)的固態(tài)潤滑層， 從而可達到阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損和提高鉆頭壽命的目的。該微織構(gòu)自潤滑鉆頭可廣泛應用于干式鉆削和難加工材料的鉆削加工，可克服切削液造成的環(huán)境污染、實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)、降低成本。
四

圖1為本發(fā)明的微織構(gòu)自潤滑鉆頭微孔示意圖，其中1為鉆頭、2為鉆頭前刀面。圖2為本發(fā)明的微織構(gòu)自潤滑鉆頭前刀面上的微織構(gòu)示意圖，3為填充固體潤滑劑的微孔。圖3為本發(fā)明的微織構(gòu)自潤滑鉆頭前刀面上的微織構(gòu)示意圖，4為填充固體潤滑劑的網(wǎng)格狀微型凹槽。圖4為本發(fā)明的微織構(gòu)自潤滑鉆頭前刀面上的微織構(gòu)示意圖，5為填充固體潤滑劑的弧線狀微型凹槽。
五具體實施例方式下面給出本發(fā)明的三個最佳實施例實施例1:一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼，鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個存儲固體潤滑劑的微孔。其制備方法如下1.采用激光加工技術(shù)在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出6個微孔，微孔的直徑為 100 μ m，微孔深度為100 μ m。2.在每個微孔中填充粒徑為1. 0 μ m的固體潤滑劑，固體潤滑劑由50wt. % MoS2, 30wt. % WS2和20wt. % TaS2粉末混合，用硬脂酸調(diào)和成粘稠狀。實施例2:一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼，鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個存儲固體潤滑劑的微孔。其制備方法如下1.采用激光加工技術(shù)在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出15個微孔，微孔的直徑為 50 μ m，微孔深度為50 μ m。2.在每個微孔中填充粒徑為0. 5 μ m的固體潤滑劑，固體潤滑劑由40wt. % MoS2, 30wt. % WS2和30wt. % TaS2粉末混合，用硬脂酸調(diào)和成粘稠狀。實施例3 一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為硬質(zhì)合金，鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個存儲固體潤滑劑的網(wǎng)格狀的微型凹槽。其制備方法如下1.采用激光加工技術(shù)在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出10個網(wǎng)格狀的微型凹槽， 每個微型凹槽的寬度為60 μ m,槽深為60 μ m。
2.在每個微孔中填充粒徑為0. 6 μ m的固體潤滑劑，固體潤滑劑由40wt. % MoS2, 40wt. % WS2和20wt. % TaS2粉末混合，用硬脂酸調(diào)和成粘稠狀。
權(quán)利要求
1.一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭，該鉆頭材料為高速鋼和硬質(zhì)合金，其特征是在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個用來存儲固體潤滑劑的微織構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的微織構(gòu)自潤滑鉆頭，其特征是通過以下方法制備(1)采用激光加工技術(shù)在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)加工出不同形貌的微織構(gòu)；微織構(gòu)的形狀為微孔或微型凹槽。微孔數(shù)量在3 20之間，微孔的直徑為30 100 μ m，微孔深度為30 100 μ m ；微型凹槽數(shù)量在3 20之間，槽寬為30 80 μ m,槽深為30 80 μ m。(2)在每個微孔或微型凹槽中填充粒徑為0.5 2μπι的固體潤滑劑，固體潤滑劑由 30-50wt. % MoS2,20-40wt. % WS2和20_40wt. % TaS2粉末混合，用硬脂酸調(diào)和成粘稠狀。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械切削刀具制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種微織構(gòu)自潤滑鉆頭及其制備方法。該微織構(gòu)自潤滑鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)帶有多個用來填充固體潤滑劑的微織構(gòu)，干鉆削時，在高溫的作用下，微織構(gòu)中的固體潤滑劑快速軟化并拖敷于鉆頭前刀面，在鉆頭前刀面刀-屑接觸區(qū)形成連續(xù)的固態(tài)潤滑層，從而可達到阻止粘結(jié)、減小摩擦、降低磨損，提高鉆頭的使用壽命。該微織構(gòu)自潤滑鉆頭可廣泛應用于干式鉆削和難加工材料的鉆削加工，可克服切削液造成的環(huán)境污染、實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)、降低成本。
文檔編號B23P15/32GK102189287SQ20111008982
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者亓婷, 吳澤, 連云崧, 鄧建新 申請人:山東大學