探究微織構耐磨損刀具的精密制造技術

郭婷婷 趙福國

摘要：本文主要的內容是微織構耐磨損刀具的精密制造技術的研究，主要的技術包括電解轉印加工技術、數控超聲加工技術、微細電火花加工技術三個主要技術。在微型車刀表面，使用激光加工技術，可以完成微坑織構的制備，我們需要重視微坑織構加工質量中激光加工參數的影響規律的分析，并且做好優化工藝參數等方面的工作也是非常重要的，采取微織構耐磨損刀具的精密制造技術，可以最大程度的降低工件表面質量中切屑堆積造成的影響，還可以從根本上實現刀具耐磨性的提高。

關鍵字：微織構;耐磨損刀具;精密制造技術

一、前言

鈦合金材料是很難加工的，一般都是需要使用硬質合金刀進行切削。刀具與工件材料在鈦合金微切削的過程中會產生一定的摩擦，并且，刀具磨損問題也會導致加工表面質量受到嚴重影響。所以，在改善刀-屑接觸面的基礎上，從根本上降低摩擦，改善接觸狀態，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。在統計之后發現，完善刀具表面加工非光滑微織構的實現，可以達到抗磨減阻的目的以及抗粘附的目的，最后實現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，針對刀具表面設置，完善微織構的合理布置，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，實現刀具磨損的降低以及刀具耐用度的提高等。

二、微織構耐磨損刀具的精密制造技術

2.1電解轉印加工

電解轉印加工技術在使用的過程中，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印加工技術，在實際加工的過程中，材料去除率適量調節需要使用一個低電流和短脈沖來實現，使用電阻電解質如果較高，那么也可以得到較低的電流。在實際工作中，我們可以將電解質噴射作為微型刀具，在使用高速射流的基礎上完善電化學溶解。同步切換電流到工件的運動，可以實現微壓痕加工處理控制尺寸。在使用掃描電子顯微鏡（SEM）進行觀察的基礎上可以發現：在實際加工的過程中，實施電解轉印加工技術，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常可取的。相比較其他機械加工技術，電解轉印加工技術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。通過掩模或去除掩模材料，使用電解轉印加工技術可以完善表面微織構的加工。

2.2數控超聲加工

對于加工數控超聲來說，在超聲頻率下，刀具振動，在工件表面的驅動磨料產生脆性斷裂。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。對于數控超聲加工來說，脆性斷裂是去除材料的基礎，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。數控超聲加工不同形狀毫米級別的微織構加工可以具備非常高的精度。現階段數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，在完成復雜三維曲加工的過程中，最好是裝配一些復雜形式的五軸數控控制系統。 對于旋轉超聲加工技術來說，這是另一種數控超加工技術，很好的結合了金剛石磨削與數控超聲加工技術。對于微織構耐磨損刀具制造來說，加工效率是非常顯著的。相關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，在分析之后發現，在微織構面達到了 1.77%的占有率且達到 2mm 深度的時候，則應該降低摩擦系數。

2.3微細電火花加工技術

電火花加工技術則是屬于一種典型的熱材料去除工藝。經過放電條件，刀具電極和工件電極之間實現材料的除去，那么，電極上材料對應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，工作間隙和介質流體傳導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優勢非常的明顯，也就是說，微細電火花加工微織構的過程中，能夠完成低于100μm 的微結構的構造，還可以從根本上降低切削力，所以，能夠用于復雜幾何結構的構建以及處理，最后得到的工件表面具有非常高的質量，還存在交稿的加工精度。

三、結束語

綜上所述，微織構耐磨損刀具制造的過程中，因為提升高硬質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。我們可以辯證使用電解轉印加工技術、數控超聲加工技術、微細電火花加工技術，完善微織構耐磨損刀具制造。

參考文獻：

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[3]李慶華，潘晨，胡愷星，矯雨芯. 微織構刀具對工件表面殘余應力影響的有限元分析[J]. 組合機床與自動化加工技術，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