CN102000841B - 一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 - Google Patents
一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102000841B CN102000841B CN 201010291127 CN201010291127A CN102000841B CN 102000841 B CN102000841 B CN 102000841B CN 201010291127 CN201010291127 CN 201010291127 CN 201010291127 A CN201010291127 A CN 201010291127A CN 102000841 B CN102000841 B CN 102000841B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tool
- self
- friction
- cavity
- cutting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 15
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical group O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling And Boring (AREA)
Abstract
本发明提供的一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法，属机械切削刀具制造技术领域。该刀具的前刀面刀—屑接触区带有多个填充固体润滑剂的微型减摩槽，微型减摩槽中的固体润滑剂在切削热和切屑挤压的共同作用下拖敷于刀具前刀面形成连续的固态润滑膜，以实现刀具的自润滑功能；而刀体内部有自循环冷却腔，切削加工时，冷却腔内的液体介质吸收刀具切削部分传来的热量，能够有效的加强刀具切削部分的快速散热和冷却，从而实现刀具的自冷却。该刀具既可减小刀具与工件之间的摩擦，又可降低切削温度，从而减小刀具磨损，提高工件加工质量和刀具耐用度，可广泛应用于干切削和难加工材料的切削加工，实现清洁化生产。
Description
技术领域
本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种自润滑与自冷却双重效用的干切削刀具的制备方法。
背景技术
切削液的主要作用是改善切削过程的摩擦润滑状态，降低切削温度，从而延长刀具寿命、提高工件加工表面质量。但是，随着切削液用量的增加，其负面影响也越来越大，切削液的制造、使用及排放需消耗大量的能源和资源，增加了产品的制造成本，且切削液会对环境造成严重污染，并损害工人健康。解决这一问题的办法是采用干切削加工技术。但是干切削加工时，由于没有切削液的润滑与冷却作用，刀具—工件之间的摩擦加剧，切削温度急剧升高，刀具的磨损严重，刀具寿命下降，加工表面质量恶化。为此，急需寻找一种新技术来减小干切削加工时刀具与工件之间的摩擦、降低切削温度。
中国专利“专利号ZL 2004100242261”报道了Al2O3/TiC/CaF2自润滑陶瓷刀具材料，它是将CaF2固体润滑剂添加到Al2O3/TiC陶瓷刀具材料中制成自润滑陶瓷刀具材料。中国专利“专利号ZL 200610068975.3”报道了自润滑复合软涂层刀具，该刀具涂有MoS2固体润滑剂层，以实现刀具的自润滑。中国专利“申请号：200710017168.3”报道了微池自润滑刀具，该刀具是在刀具前刀面刀—屑接触区加工多个微孔并填充固体润滑剂，以实现刀具的自润滑。中国文献“机械工程学报”(1989,25(1):8~12)报道了热管车刀的研制，它是在机夹可转位车刀的导杆内部加工热管来强化刀具在切削加工时的散热。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，改进刀具进行干切削加工时的润滑与冷却效果，提供一种自润滑与自冷却双重效用的干切削刀具的制备方法。本发明是通过以下方式实现的：
本发明的一种自润滑与自冷却干切削刀具的制备方法，该刀具材料为高速钢，刀具前刀面刀-屑接触区带有填充固体润滑剂的微型减摩槽，刀体内部设有封闭的液体介质冷却腔，其制备方法步骤为：
(1)在刀体内加工出横截面为矩形的腔体，腔体沿刀体后部开口，保证腔体壁的厚度为5~8mm；腔体内表面为多孔状凹坑；
(2)选择铜板为刀体冷却腔的后端封盖，铜板厚度为5mm左右，在铜板中间位置加工出通孔，孔径为6~10mm，取一根直径与孔配合的铜管作为封口管，将其与铜板上通孔紧密焊接；并将封盖铜板与刀体后端焊接，形成冷却腔体；
(3)通过封口管向腔体内充装液体介质，对刀体进行加热，使腔体内液体介质沸腾以排除腔体内的空气，待液体介质沸腾片刻后用封口钳夹扁封口管并焊锡密封，充装的液体介质为蒸馏水、酒精或丙酮，充装液体的体积占冷却腔总容积的50%~70%；
(4)在刀具前刀面刀—屑接触区加工出数十个交叉排列的微型减摩槽，每个微型减摩槽的宽度为50~100μm，微型减摩槽的深度为100~250μm，微型减摩槽的长度为1~3mm，微型减摩槽中心间距为200~300μm；
(5)在每个微型槽中填充粒径为0.5~2μm的固体润滑剂粉末，固体润滑剂为MoS2、WS2、CaF2或石墨。
该刀具前刀面刀—屑接触区带有多个填充固体润滑剂的微型减摩槽，减摩槽中的固体润滑剂在切削热和切屑挤压的共同作用下拖敷于刀具前刀面形成连续的固态润滑膜，以实现刀具的自润滑功能；而刀体内部有自循环冷却腔，切削加工时，冷却腔内的液体介质吸收刀具切削部分传来的热量，能够有效的加强刀具切削部分的散热，从而实现刀具的自冷却。该刀具既可减小刀具与工件之间的摩擦，又可降低切削温度，具有自润滑和自冷却双重功能。通过上述方法制备的自润滑与自冷却干切削刀具，该自润滑与自冷却双重效用干切削刀具可广泛应用于干切削，尤其是切削温度较高的难加工材料的切削加工，能够克服切削液造成的环境污染，实现清洁化生产，降低成本。
附图说明
图1为本发明的微型减摩槽示意图，其中：1为填充固体润滑剂的微型减摩槽，2为刀具前刀面。
图2为自润滑与自冷却干切削刀具的示意图，其中：1为填充固体润滑剂的微型减摩槽，2为刀具前刀面，3为刀具后刀面，4为刀体，5为冷却腔端盖，6为多孔组织层，7为冷却腔腔体，8为冷却腔介质，9为封口管。
具体实施方式：
下面给出本发明的两个最佳实施例：
实施例1：
一种自润滑与自冷却干切削刀具的制备方法，该刀具材料为高速钢，刀具前刀面2的刀屑接触区带有多个填充固体润滑剂的微型减摩槽1，刀体4内带有封闭式自循环冷却腔，其制备方法步骤为：
1．采用电火花加工技术从刀体4的后端向前加工出腔体7，腔体7为沿刀体截面居中的横截面为18×18mm的矩形，保证刀具腔体上下左右壁厚均为6mm，腔体7前端加工到靠近刀体4前端的地方，保证腔体前端壁厚与侧面壁厚相当；
2．取厚度为5mm、形状尺寸为30×30mm的铜板作为刀体冷却腔的后端封盖5，采用电火花加工方法在封盖5中间位置加工出孔径为10mm的通孔，取直径配合的铜管插入通孔，采用氩弧焊的方法将铜管9与端盖5上的通孔焊接；采用氩弧焊的方法将端盖5与刀体4后端焊接；
3．通过封口管9向冷却腔7内充装蒸馏水，使蒸馏水占冷却腔总容积的60%，对刀体4进行加热，使冷却腔7内的蒸馏水沸腾以排除管腔内的空气，待蒸馏水沸腾片刻后用封口钳夹扁封口管9并焊锡密封；
4．采用激光加工技术在刀具前刀面刀-屑接触区加工出5个与主切削刃平行的微型减摩槽，加工出10个与主切削刃垂直的微型减摩槽，交叉排列，每个微型减摩槽宽度为60μm，深度为150μm，槽中心间隔为200μm，其中与主切削刃平行的微型减摩槽长度为2mm，与主切削刃垂直的微型减摩槽长度为1mm；
5．在每个微型减摩槽1中填充粒径为1.5μm的固体润滑剂粉末，固体润滑剂的种类为MoS2；
6．采用该刀具进行干切削加工时，微型减摩槽1中的固体润滑剂析出在刀具前刀面2的刀-屑接触区形成连续的固态润滑层，冷却腔7中的介质8能够实现循环的蒸发、冷凝和回流。
实施例2：
如实施例1所述的一种自润滑与自冷却干切削刀具的制备方法，所不同的是冷却腔的介质、微型减摩槽尺寸、润滑剂种类有所区别，其制备方法如下：
1．采用电火花加工技术从刀体4的后端向前加工出腔体7，腔体7为沿刀体截面居中的横截面为15×15mm的矩形，保证刀具腔体上下左右壁厚均为5mm，腔体7前端加工到靠近刀体4前端的地方，保证腔体前端壁厚与侧面壁厚相当；
2．取厚度为5mm、形状尺寸为25×25mm的铜板作为刀体冷却腔的后端封盖5，采用电火花加工方法在封盖5中间位置加工出孔径为8mm的通孔，取直径配合的铜管插入通孔，采用氩弧焊的方法将铜管9与端盖5上的通孔焊接；采用氩弧焊的方法将端盖5与刀体4后端焊接；
3．通过封口管9向冷却腔7内充装丙酮，使丙酮占冷却腔总容积的50%，对刀体4进行加热，使冷却腔7内的丙酮沸腾以排除管腔内的空气，待丙酮沸腾片刻后用封口钳夹扁封口管9并焊锡密封；
4．采用激光加工技术在刀具前刀面刀—屑接触区加工出4个与主切削刃平行的微型减摩槽，加工出8个与主切削刃垂直的微型减摩槽，交叉排列，每个微型减摩槽宽度为80μm，深度为200μm，槽中心间隔为250μm，其中与主切削刃平行的微型减摩槽长度为2mm，与主切削刃垂直的微型减摩槽长度为1mm；
5．在每个微型减摩槽1中填充粒径为1μm的固体润滑剂粉末，固体润滑剂的种类为石墨。
Claims (1)
1.一种自润滑与自冷却干切削刀具的制备方法，该刀具材料为高速钢，刀具前刀面刀—屑接触区带有填充固体润滑剂的微型减摩槽，刀体内部设有封闭的液体介质冷却腔，其制备方法步骤为：
(1)在刀体内加工出横截面为矩形的腔体，腔体沿刀体后部开口，保证腔体壁的厚度为5～8mm；腔体内表面为多孔状凹坑；
(2)选择铜板为刀体冷却腔的后端封盖，铜板厚度为5mm左右，在铜板中间位置加工出通孔，孔径为6～10mm，取一根直径与孔配合的铜管作为封口管，将其与铜板上通孔紧密焊接；并将封盖铜板与刀体后端焊接，形成冷却腔体；
(3)通过封口管向腔体内充装液体介质，对刀体进行加热，使腔体内液体介质沸腾以排除腔体内的空气，待液体介质沸腾片刻后用封口钳夹扁封口管并焊锡密封，充装的液体介质为蒸馏水、酒精或丙酮，充装液体的体积占冷却腔总容积的50%～70%；
(4)在刀具前刀面刀—屑接触区加工出数十个交叉排列的微型减摩槽，每个微型减摩槽的宽度为50～100μm，微型减摩槽的深度为100～250μm，微型减摩槽的长度为1～3mm，微型减摩槽中心间距为200～300μm；
(5)在每个微型减摩槽中填充粒径为0.5～2μm的固体润滑剂粉末，固体润滑剂为MoS2、WS2、CaF2或石墨。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010291127 CN102000841B (zh) | 2010-09-26 | 2010-09-26 | 一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201010291127 CN102000841B (zh) | 2010-09-26 | 2010-09-26 | 一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102000841A CN102000841A (zh) | 2011-04-06 |
| CN102000841B true CN102000841B (zh) | 2013-02-13 |
Family
ID=43808687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201010291127 Expired - Fee Related CN102000841B (zh) | 2010-09-26 | 2010-09-26 | 一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102000841B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102218647B (zh) * | 2011-06-03 | 2013-01-23 | 江苏大学 | 一种金属塑性成形模具织构化自润滑处理方法 |
| CN102794717A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-11-28 | 天津职业技术师范大学 | 一种叶轮增压固体自润滑砂轮基体结构 |
| CN102632262B (zh) * | 2012-05-08 | 2013-10-16 | 山东大学 | 一种振荡热管冷却的硬质合金可转位刀具及其制备方法 |
| CN103084594B (zh) * | 2013-01-15 | 2015-10-14 | 上海交通大学 | 一种基于滚动减磨原理的切削刀具结构 |
| CN104259495B (zh) * | 2014-09-26 | 2016-06-08 | 安徽省捷甬达智能机器有限公司 | 一种自冷却立式刀具 |
| US9975182B2 (en) | 2015-05-13 | 2018-05-22 | Kennametal Inc. | Cutting tool made by additive manufacturing |
| CN104827064A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 遵义市节庆机电有限责任公司 | 具有冷却功能的刀具 |
| CN105234645B (zh) * | 2015-10-14 | 2017-11-24 | 南京航空航天大学 | 一种亲疏复合织构化刀具表面的制备方法 |
| CN106077724B (zh) | 2016-07-01 | 2018-08-21 | 江苏大学 | 一种固体润滑的金属切削刀具及其加工方法 |
| CN107661990B (zh) * | 2016-07-29 | 2020-02-21 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种机床刀具 |
| CN107598668B (zh) * | 2017-08-22 | 2019-10-18 | 北京理工大学 | 一种电场增强乳化液润滑的表面织构方法 |
| US10421135B2 (en) * | 2017-11-03 | 2019-09-24 | Kennametal Inc. | Rotary cutting tool with coolant passages and method of making same |
| US12269099B2 (en) * | 2019-03-15 | 2025-04-08 | Kyocera Corporation | Cutting insert, cutting tool, and method for manufacturing machined product |
| CN111975440B (zh) * | 2020-08-21 | 2021-11-09 | 成都工具研究所有限公司 | 一种液氮随形内冷成形刀具及其安装方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1333471A1 (ru) * | 1986-03-26 | 1987-08-30 | Тольяттинский политехнический институт | Резец с внутренним охлаждением |
| CN101125371A (zh) * | 2007-09-25 | 2008-02-20 | 山东大学 | 一种微池自润滑刀具及其制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6052205A (ja) * | 1983-08-30 | 1985-03-25 | Honda Motor Co Ltd | 高温切削用工具 |
| DE10102697A1 (de) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Maier Kg Andreas | Feinbearbeitungswerkzeug zur Feinbearbeitung von Bohrungen |
| NO330162B1 (no) * | 2006-06-28 | 2011-02-28 | Teeness Asa | Beholder for innforing i en verktoyholder, en verktoyholder samt et system |
-
2010
- 2010-09-26 CN CN 201010291127 patent/CN102000841B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1333471A1 (ru) * | 1986-03-26 | 1987-08-30 | Тольяттинский политехнический институт | Резец с внутренним охлаждением |
| CN101125371A (zh) * | 2007-09-25 | 2008-02-20 | 山东大学 | 一种微池自润滑刀具及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DE10102697A1A1 2002.07.25 |
| JP昭60-52205A 1985.03.25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102000841A (zh) | 2011-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102000841B (zh) | 一种自润滑与自冷却的干切削刀具的制备方法 | |
| CN103028746B (zh) | 一种微纳复合织构自润滑陶瓷刀具及其制备方法 | |
| CN103111819B (zh) | 一种刀具表面抗粘减摩微镶嵌复合织构的制备方法 | |
| CN101125371A (zh) | 一种微池自润滑刀具及其制备方法 | |
| CN102628544A (zh) | 一种齿轮及凸轮表面微嵌入自润滑织构及其制备方法 | |
| CN103436883A (zh) | 基于电火花沉积制备的自润滑涂层刀具及其制备方法 | |
| CN204592002U (zh) | 一种扇形腔静压推力轴承的可倾式油垫 | |
| CN107552815A (zh) | 一种表面跨尺度复合微造型刀具及制备方法 | |
| CN213530798U (zh) | 一种变密度凹坑-箭头复合微织构精加工减磨刀片 | |
| CN108672863A (zh) | 利用小孔反流排除电蚀产物的电极管 | |
| CN103084594A (zh) | 一种基于滚动减磨原理的切削刀具结构 | |
| CN117548703B (zh) | 一种仿生圆鳞结构微织构刀具及加工方法 | |
| CN104785872A (zh) | 一种用于极间多孔介质填充型掩膜电解加工的引液装置 | |
| CN204565360U (zh) | 一种用于掩膜电解加工的导液装置 | |
| CN104772540B (zh) | 一种铜铝复合电极表面织构的电解加工方法 | |
| CN106736000A (zh) | 用于改善钢铝异种金属电阻点焊接头性能的电极系统 | |
| CN104625094B (zh) | 一种激光熔覆材料切削加工的刀具降振减摩方法 | |
| CN102632262B (zh) | 一种振荡热管冷却的硬质合金可转位刀具及其制备方法 | |
| CN108580999A (zh) | 一种铣削钛合金薄壁零件的专用球头铣刀 | |
| CN111331151B (zh) | 磁性纳米流体与织构刀具协同切削提高加工精度的方法 | |
| CN219188752U (zh) | 一种具有容屑槽的深孔钻 | |
| CN208195771U (zh) | 一种切削钛合金后刀面带有交叉纹理结构的球头铣刀 | |
| CN208195694U (zh) | 新式可转位减磨车刀片 | |
| CN202461639U (zh) | 钛合金高效内冷式铣削刀具 | |
| CN104772538B (zh) | 一种铜铝复合微电解电极的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130213 Termination date: 20150926 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |