探究微織構(gòu)耐磨損刀具的精密制造技術(shù)

郭婷婷 趙福國

摘要：本文主要的內(nèi)容是微織構(gòu)耐磨損刀具的精密制造技術(shù)的研究，主要的技術(shù)包括電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)、數(shù)控超聲加工技術(shù)、微細電火花加工技術(shù)三個主要技術(shù)。在微型車刀表面，使用激光加工技術(shù)，可以完成微坑織構(gòu)的制備，我們需要重視微坑織構(gòu)加工質(zhì)量中激光加工參數(shù)的影響規(guī)律的分析，并且做好優(yōu)化工藝參數(shù)等方面的工作也是非常重要的，采取微織構(gòu)耐磨損刀具的精密制造技術(shù)，可以最大程度的降低工件表面質(zhì)量中切屑堆積造成的影響，還可以從根本上實現(xiàn)刀具耐磨性的提高。

關(guān)鍵字：微織構(gòu);耐磨損刀具;精密制造技術(shù)

一、前言

鈦合金材料是很難加工的，一般都是需要使用硬質(zhì)合金刀進行切削。刀具與工件材料在鈦合金微切削的過程中會產(chǎn)生一定的摩擦，并且，刀具磨損問題也會導(dǎo)致加工表面質(zhì)量受到嚴重影響。所以，在改善刀-屑接觸面的基礎(chǔ)上，從根本上降低摩擦，改善接觸狀態(tài)，這樣一來就可以促使小刀具磨損得到明顯的減少，進而實現(xiàn)刀具使用壽命的延長，并且還可以改善表面加工精度，上述這幾個方面已經(jīng)成為鈦合金微切削加工方面的一個非常重要的研究課題。在統(tǒng)計之后發(fā)現(xiàn)，完善刀具表面加工非光滑微織構(gòu)的實現(xiàn)，可以達到抗磨減阻的目的以及抗粘附的目的，最后實現(xiàn)刀具表面耐磨性的根本性改善以及刀具表面承載能力的改善。在實際工作中，針對刀具表面設(shè)置，完善微織構(gòu)的合理布置，在實際切削的過程中，就可以促使切削力得到降低，還可以從根本上降低切削熱以及積屑瘤的粘附，以此為基礎(chǔ)，實現(xiàn)刀具磨損的降低以及刀具耐用度的提高等。

二、微織構(gòu)耐磨損刀具的精密制造技術(shù)

2.1電解轉(zhuǎn)印加工

電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)在使用的過程中，通過陽極溶解，電解過程順利完成材料的除去，電極的形狀直接決定著電解轉(zhuǎn)印加工工件的形狀。微金屬制品的平面加工比較適合使用電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)，在實際加工的過程中，材料去除率適量調(diào)節(jié)需要使用一個低電流和短脈沖來實現(xiàn)，使用電阻電解質(zhì)如果較高，那么也可以得到較低的電流。在實際工作中，我們可以將電解質(zhì)噴射作為微型刀具，在使用高速射流的基礎(chǔ)上完善電化學溶解。同步切換電流到工件的運動，可以實現(xiàn)微壓痕加工處理控制尺寸。在使用掃描電子顯微鏡（SEM）進行觀察的基礎(chǔ)上可以發(fā)現(xiàn)：在實際加工的過程中，實施電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)，能夠得到一個最佳的亞微米級的微溝槽，基本上來說，逐原子去除工件材料是非?？扇〉摹Ｏ啾容^其他機械加工技術(shù)，電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)最為顯著的特點如下：組成成本比較低、取得的效率比較高、熱影響層比較少、刀具磨損比較少等等。通過掩?；蛉コ谀２牧希褂秒娊廪D(zhuǎn)印加工技術(shù)可以完善表面微織構(gòu)的加工。

2.2數(shù)控超聲加工

對于加工數(shù)控超聲來說，在超聲頻率下，刀具振動，在工件表面的驅(qū)動磨料產(chǎn)生脆性斷裂。工件的形狀和工件的尺寸由刀具的形狀和刀具的尺寸來決定。對于數(shù)控超聲加工來說，脆性斷裂是去除材料的基礎(chǔ)，所以，在脆性材料加工中得以有效使用，例如：陶瓷加工、玻璃加工等。數(shù)控超聲加工不同形狀毫米級別的微織構(gòu)加工可以具備非常高的精度?，F(xiàn)階段數(shù)控超聲加工問題還是比較明顯的，詳細如下：硬度過大的材料是不能加工的，且存在較高的加工成本，在完成復(fù)雜三維曲加工的過程中，最好是裝配一些復(fù)雜形式的五軸數(shù)控控制系統(tǒng)。 對于旋轉(zhuǎn)超聲加工技術(shù)來說，這是另一種數(shù)控超加工技術(shù)，很好的結(jié)合了金剛石磨削與數(shù)控超聲加工技術(shù)。對于微織構(gòu)耐磨損刀具制造來說，加工效率是非常顯著的。相關(guān)學者在研究的過程中提到：軸承表面φ0.53mm，加工直徑，并且達到了1.37-2.23%的面占有率，在分析之后發(fā)現(xiàn)，在微織構(gòu)面達到了 1.77%的占有率且達到 2mm 深度的時候，則應(yīng)該降低摩擦系數(shù)。

2.3微細電火花加工技術(shù)

電火花加工技術(shù)則是屬于一種典型的熱材料去除工藝。經(jīng)過放電條件，刀具電極和工件電極之間實現(xiàn)材料的除去，那么，電極上材料對應(yīng)越高的電荷頻率那么就存在越大的熔化程度以及汽化程度。非導(dǎo)電流體（介電流體）主要存在于刀具和工件電極之間，大量存在于工作間隙中，主要的作用則是對材料去除的過程予以增強。在實際加工的過程中，工作間隙和介質(zhì)流體傳導(dǎo)率直接影響到施加的電壓大小。對于介電流體來說，其主要的功能表達如下：將刀具電極與工件電極隔離，從而增強等離子體通道中的電流密度，使被加熱的電極冷卻，并在放電后去除顆粒，在對其進行沖洗的過程中，因為微粒子生成，所以非常容易產(chǎn)生短路的情況，這樣一來就可以有效的避免短路問題的存在。對于微細電火花加工方法，其還可以使用在微小零件智造以及微織構(gòu)智造的過程中。相比較其它形式的機械加工，微細電火花加工微織構(gòu)優(yōu)勢非常的明顯，也就是說，微細電火花加工微織構(gòu)的過程中，能夠完成低于100μm 的微結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，還可以從根本上降低切削力，所以，能夠用于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的構(gòu)建以及處理，最后得到的工件表面具有非常高的質(zhì)量，還存在交稿的加工精度。

三、結(jié)束語

綜上所述，微織構(gòu)耐磨損刀具制造的過程中，因為提升高硬質(zhì)合金刀具耐摩擦磨損性能，就需要添加涂層，硬脆性材料是一般選擇的涂層材料，在上述的基礎(chǔ)上，還會降低刀刃的鋒利性，一般情況下，還會降低刀刃的鋒利性。所以，需要選擇最佳的精密制造技術(shù)。我們可以辯證使用電解轉(zhuǎn)印加工技術(shù)、數(shù)控超聲加工技術(shù)、微細電火花加工技術(shù)，完善微織構(gòu)耐磨損刀具制造。

參考文獻：

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[3]李慶華，潘晨，胡愷星，矯雨芯. 微織構(gòu)刀具對工件表面殘余應(yīng)力影響的有限元分析[J]. 組合機床與自動化加工技術(shù)，2019（06）：5-8.

致謝

本文的撰寫過程中得到山東省教育廳科研課題項目-數(shù)控刀具耐磨性能的仿生學研究（編號J11LD71）的資助，在此表示感謝