[发明专利]降低木工刀具切削时摩擦系数的木工刀具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及木工刀具减磨技术领域，特别是指一种降低木工刀具切削时摩擦系数的木工刀具及其制造方法。

背景技术

切削加工是木材加工中应用最广泛的方法之一。高效、节材和降耗切削加工是现代木材加工技术的必然趋势，而木工刀具的切削对象是具有复杂组分的木材和多种木质复合材料(参考文件1：曹平祥.木工刀具抗磨技术进展[J].林业科技开发，1997，28(6):10—12.)，所有刀具在切削过程中刀头及基体都会磨损与发热(参考文献2：曾娟，张占宽.润滑耐磨功能涂料在木工刀具上的应用[J].木材加工机械，2007(2):48—50.)，刀具磨损依然是制约刀具寿命和切削效率进一步提高的关键因素。因此，降低刀具与木材表面的摩擦系数、提高刀具耐磨性、延长刀具寿命成为现阶段研究木材切削加工的核心课题。

刀具切削木材的过程实质是刀具与工件材料发生机槭的、热的和化学腐蚀作用，刀具前后面的金属材料不断消失的过程(详见参考文件1)。伴随刀具刃口变钝，工件加工表面的材料会被搓差、撕裂、挖切，表面粗糙度提高，颜色变深，甚至烧焦发黑，造成切削过程中断，不仅大大缩短了刀具使用寿命，而且严重降低了产品质量和机床使用效率，增加了换刀磨刀次数和机床启动频率(参考文件3：曹平祥.木工刀具磨损机理及抗磨技术[J].林产工业，2001，37(2):101—107.)，影响了产品的加工成本和生产效率。刀具因为摩擦、高温磨损而引起快速失效限制了木材切削加工技术的发展，同时也对木工刀具材料的性能提出了较高的要求，要求其具有很高的热硬性、耐磨性、导热性及抗冲击性。采用有效的技术改进刀具性能，改善切削摩擦状态，降低切削力和切削温度，从而抑制刀具过快磨损，保证产品质量，进一步提高加工效率已成为各国学者研究的热点。

目前对于刀具处理主要从以下几点着手：

(1)研究新型表面涂层技术，使用如TiAlN、TiAlCN、氮化碳(CN)、金刚石及聚四氟乙烯(PTFE)等作为刀具涂层材料(参考文献2、参考文献4：Chtaro Katoet al.The wear character istic of a wood working knife with Chromium[J].Plant IV Journal of Wood Science,1991,37(11):1004—1010.参考文献5：李黎.表面涂层木工刀具的研究进展[J].木材工业,2007,21(4):1—4.)；

(2)优化刀具结构，包括在刀具仿生自锐技术、锯齿齿形结构优化等方面的研究；(参考文献6：谢迪武.电火花强化涂层木工刀具自锐性研究[D].南京：南京林业大学，1997：11—40.参考文献7：马岩.国外木材切削理论研究的进展[J].木材加工机械，2008(4):35—39.)；

(3)开发新型超硬、陶瓷等刀具材料，如超细硬质合金、立方氮化硼以及三氧化二铝陶瓷等材料(参考文件8：马岩.国外木材切削刀具设计理论研究新进展[J].林业机械与木工设备，2007，35(3):4—8.)。

目前尽管各种新型刀具材料和刀具结构层出不穷，但是仍存在这些新型刀具材料制造成本高、刀具涂层在切削时易破损、热稳定性低等问题，木工刀具材料仍以硬质合金为主，在进一步提升加工效率和延长刀具寿命基本上只有通过改善刀/工件表面摩擦状态来降低切削力和切削温度，进而抑制刀具磨损的方法来实现。因此，如何在刀具工作表面形成优异的工作面成为木工刀具减磨技术一个重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术中存在的刀具易磨损、热稳定性差的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种效果更好的降低木工刀具切削时摩擦系数的木工刀具及其制造方法。

为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种降低木工刀具切削时摩擦系数的木工刀具，包括刀具本体，所述刀具本体包括前刀面和后刀面，且所述前刀面与后刀面之间形成倾斜的切削刃，且在所述前刀面靠近所述切削刃的位置设有微结构纹理。

其中，所述微结构纹理由多个圆形凹坑或圆形凸体或平行凹槽或交叉网状凹槽组成。

其中，所述微结构纹理为圆形凹坑或圆形凸体，且所述圆形凹坑或圆形凸体的直径为10～100μm；且圆形凹坑或圆形凸体阵列的中心距在50μm×50μm至200μm×200μm间。

其中，所述微结构纹理为平行凹槽，且所述每一凹槽的宽度为10～100μm，深度在10～60μm，且所述平行凹槽的中心距在50μm×50μm至200μm×200μm间。

其中，所述微结构纹理结构上涂覆有润滑助剂。