一种仿生织构与涂层协同作用减摩刀具及其设计方法

摘要

本发明公开了一种仿生织构与涂层协同作用减摩刀具及其设计方法，该刀具基体材料为高速钢、硬质合金或陶瓷，刀具基体前刀面刀‑屑接触区具有仿生微凹坑和微凸起复合织构，织构及基体表面有AlZrTaC+TiVBN交替分布纳米叠层涂层，交替叠层涂层至少含有10层AlZrTaC和10层TiVBN单个层，且AlZrTaC与TiVBN单个层厚度小于等于100nm。该刀具设计方法包括以下步骤：构建刀具前刀面刀‑屑接触区表面微织构的设计模型；基于Reynolds方程分析刀‑屑接触界面油膜压力和摩擦系数，优化出微织构几何尺寸及织构深度或高度渐变倾角θ₁和θ₂；通过物理相容性及化学相容性分析，建立AlZrTaC+TiVBN涂层的叠层结构形式。该刀具综合了微织构及纳米叠层涂层特点，能够减小润滑液切削过程中刀具摩擦与磨损，可广泛应用于切削液方式下切削加工。