[发明专利]一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺

说明书

一、技术领域

本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺。

二、背景技术

自润滑刀具是指刀具材料本身具有减摩、抗磨和润滑功能，可在无外加润滑液或润滑剂的条件下实现自润滑切削加工。由于自润滑刀具的应用可减小摩擦与磨损，省去冷却润滑系统，减少设备投资，避免切削液造成的环境污染，实现清洁化生产。微池自润滑刀具是指在刀具前刀面刀-屑接触区域加工出微孔，在微孔中添加固体润滑剂，切削时由于高温的作用使微孔中的固体润滑剂软化而拖敷于刀具表面，在刀-屑接触区形成连续的固态润滑膜，从而实现刀具本身的自润滑。

中国专利“申请号：200710017168.3”报道了一种微池自润滑刀具及其制备方法，它是采用微细电火花技术或激光加工技术在刀具前刀面刀-屑接触区加工出多个微孔，将固体润滑剂填充到微孔中，在切削时润滑剂析出形成润滑膜从而起到润滑作用。中国专利“申请号：201110089826.6”报道了一种微织构自润滑钻头及其制备方法，它是采用飞秒激光加工技术在钻头前刀面刀-屑接触区加工出不同形貌的槽或孔微织构，然后在槽和孔中填充固体润滑剂，从而实现钻头的自润滑。

三、发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺。

本发明该工艺采用热压烧结法制备陶瓷刀具，热压用上、下石墨压头表面带有多个圆形微凸起圆形柱，石墨微凸起圆形柱在热压烧结后残留在陶瓷刀具试样中；采用该工艺方法制备的微池自润滑陶瓷刀具，石墨作为固体润滑剂直接烧结在陶瓷刀具中，一次热压烧结成型，从而省去在刀具表面用激光或微细电火花加工出微孔，再在微孔中添加固体润滑剂等多个工序，可达大大降低生产成本。干切削时，陶瓷刀具表面的石墨由于高温的作用而拖覆于刀具前刀面，产生微池润滑效应，在刀具前刀面刀-屑接触区形成连续的固态润滑层，从而可达到阻止粘结、减小摩擦、降低磨损和提高刀具寿命的目的。

本发明是通过以下方式实现的。

一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺，采用热压烧结工艺，其特征是热压用上、下石墨压头表面带有多个微凸起圆形柱，其制备工艺步骤如下：

(1)采用数控加工工艺，在热压用上、下石墨压头表面四个角的边缘上加工出多个微凸起圆形柱，微凸起圆形柱的数量为1～15，直径为30μm～60μm，高度为30μm～80μm，孔间距为40μm～120μm；

(2)将配置好的陶瓷混合料装入工艺步骤(1)中的上、下石墨压头模具中，采用热压烧结工艺进行烧结；

(3)烧结后冷却至室温，取出陶瓷试样，对热压陶瓷刀具试样表面进行磨削，即可制备出微池石墨自润滑陶瓷刀具。

本发明通过改变圆形微凸起圆形柱的数量、大小、高度或间距，可得到具有不同润滑性能的微池石墨自润滑陶瓷刀具。石墨作为固体润滑剂直接烧结在陶瓷刀具中，一次热压烧结成型，从而省去在刀具表面用激光或微细电火花加工出微孔，再在微孔中添加固体润滑剂等多个工序，可达大大降低生产成本。

四、附图说明

图1为本发明的微池石墨自润滑陶瓷刀具热压石墨模具装配示意图，图2(1)为本发明的微池石墨自润滑陶瓷刀具示意图，图2(2)为本发明的微池石墨自润滑陶瓷刀具A-A剖面结构示意图，其中：1为上石墨压头、2为石墨模具、3为下石墨压头、4为微凸起圆形柱、5为陶瓷混合料、6为刀具前刀面、7为微池石墨。

五、具体实施方式：

下面给出本发明的二个最佳实施例：

实施例1：

一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺，其制备工艺步骤如下：

(1)采用数控加工工艺，在热压用上、下石墨压头表面四个角的边缘上加工出多个微凸起圆形柱，微凸起圆形柱的数量为3，直径为60μm，高度为70μm，孔间距为100μm；

(2)将配置好的Al₂O₃/TiC陶瓷混合料装入工艺步骤(1)中的上、下石墨压头模具中，采用热压烧结工艺进行烧结；

(3)烧结后冷却至室温，取出陶瓷试样，对热压陶瓷刀具试样表面进行磨削，即可制备出微池石墨自润滑Al₂O₃/TiC陶瓷刀具。

实施例2：

一种微池石墨自润滑陶瓷刀具的制备工艺，其制备工艺步骤如下：

(1)采用数控加工工艺，在热压用上、下石墨压头表面四个角的边缘上加工出多个微凸起圆形柱，微凸起圆形柱的数量为9，直径为30μm，高度为50μm，孔间距为60μm；