【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于刀具表面润湿，具体涉及一种仿毛囊复合微结构的制备方法及装置。
技术介绍
1、机床加工过程中存在刀具摩擦磨损大、润滑冷却难等问题，通过提高刀具的润湿性能可以解决上述问题，现有提高刀具润湿性能的方法只是在道具表面开设微结构，通过微结构内存储的润滑液在刀具加工时改善刀-屑接触区的润滑，来降低刀具摩损以及切削温度，但是现有刀具表面微结构只是采用了单一的物理性质来使刀具得到润湿，如授权公告号为cn110614388a的专利公开了一种梯度润湿刀具及其制备方法和应用，通过在刀具上设置梯度亲液微织构润湿刀具从而达到润湿刀具的效果，授权公告号为cn113579481a的专利公开了一种复合润湿刀具及其制备方法，通过在刀具前刀面设置超疏液层，并在靠近切削刃附近的超疏液层上设有亲液微织构，切削液被定向输送到刀屑接触区域，从而达到润湿刀具的效果，上述这些专利无法实现持续润湿，润湿效果较差，进而使得刀具切削性能较差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术不足，提出一种仿毛囊复合微结构的制备方法及装置。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术一种仿毛囊复合微结构的制备方法，具体如下：
4、步骤一、在液池内注入电解液，将刀具与供电装置的正极导线端部贴合，工件夹紧装置夹紧刀具；其中，刀具表面加工有多个凹坑。
5、步骤二、平移机构一驱动平移机构二带动工件夹紧装置和刀具平移，平移机构二驱动工件夹紧装置带动刀具平移，使
6、步骤三、重复步骤二，直至将所有凹坑加工成毛囊结构。
7、步骤四、平移机构一驱动平移机构二平移，平移机构二驱动工件夹紧装置平移，使工件夹紧装置平移至原位，工件夹紧装置松开刀具，取下刀具，并将刀具进行超声清洗，清洗结束后使用无水乙醇擦拭刀具，使刀具干燥。
8、步骤五、在刀具各毛囊结构内注入掺杂有磁性颗粒的植绒胶，然后在刀具各毛囊结构内进行植绒，植入纤维束。
9、步骤六、将完成植绒后的刀具放入脉冲磁场中，对各毛囊结构内的磁性颗粒进行磁化。
10、本专利技术一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，包括底板、位置调节装置、供电装置、电解装置和液池。
11、所述位置调节装置包括平移机构一、平移机构二和工件夹紧装置；平移机构一设于底板上，并驱动平移机构二平移；所述工件夹紧装置包括工件底座、加热片、夹紧块和丝杆，水平设置的工件底座由平移机构二驱动平移，且平移机构一驱动平移机构二平移的方向垂直于平移机构二驱动工件底座平移的方向，所述工件底座上开设有凹槽，且凹槽的一端开设有开口槽，水平设置的丝杆与工件底座构成转动副，夹紧块与开口槽对齐设置，并与凹槽构成平行于丝杆的滑动副，且与丝杆构成螺纹副，凹槽内位于夹紧块的两侧固定有平行且对称布置的两个加热片；初始状态下，夹紧块位于凹槽内远离开口槽的一端。
12、所述电解装置包括夹头、升降机构、l型板、电极、喷射机构、平台和支架；支架固定于底板上，升降机构设于支架上，并驱动l型板升降；夹头与l型板构成转动副，且由电机驱动转动；电极由一体成型的竖直段和变形段组成，且竖直段远离变形段的一端与夹头固定，变形段采用记忆合金材料；喷射机构设于支架上，且喷射机构的喷头贴近竖直段；平台固定于支架上，且平台上固定有导管。所述供电装置设于底板上，且供电装置的正极导线端部固定于开口槽，负极导线端部穿过导管，并与竖直段贴合。所述液池固定于底板上，且液池的出液口通过出液管与喷射机构的进液口连通。
13、优选地，所述丝杆上固定有旋钮。
14、优选地，所述l型板上固定有竖直设置的玻璃罩，且夹头和部分竖直段位于玻璃罩内，玻璃罩上还开设有间距布置的两个槽口；喷射机构的喷头穿过其中一个槽口，并贴近竖直段，负极导线端部依次穿过导管和另一个槽口，并与竖直段贴合；其中，负极导线端部和喷头与相应槽口顶端的距离均大于预设高度。
15、优选地，所述凹槽开设有通孔，液池的进液口通过回液管与通孔连通。
16、优选地，所述记忆合金刀具选用钛镍铌形状记忆合金，且钛镍铌形状记忆合金由原子百分比为45％～50％的钛、40％～45％的镍以及5％～10％的铌组成。
17、本专利技术具有以下有益效果：
18、1、本专利技术制备得到的刀具表面仿毛囊复合微结构使得刀具在工作中可以实现持续润湿的效果，具有较好的润湿性能，进而提升刀具的切削性能。具体地，本专利技术利用记忆合金材料的热变形性能，将采用记忆合金材料的电极变形段深入到刀具表面上通过激光加工出来的凹坑内，使变形段受热变成圆弧形并进行旋转，采用电化学蚀刻方法通过变形段将凹坑蚀刻成毛囊结构，接着将采用掺杂有磁性颗粒的植绒胶注入在各毛囊结构内，在各毛囊结构内植入纤维束，并在完成植绒后对各毛囊结构内的磁性颗粒进行磁化，进而完成对刀具表面仿毛囊复合微结构的制备工作；其中，使用该刀具时，各毛囊结构中的各纤维利用“毛细现象”吸收涂覆在该刀具表面的润滑液，并将润滑液储存相应的毛囊结构内，该刀具在加工工件过程中，各毛囊结构中的各纤维顶端与工件接触，随着摩擦的进行，各毛囊结构中的润滑液在毛细力、分子间作用力的协同作用下向纤维顶端流动，从而对摩擦区域进行持续的润滑作用，进而提升刀具的切削性能，另外，当使用的润滑液为磁性纳米流体时，各毛囊结构内磁性颗粒产生的磁场有助于磁性纳米流体快速流向毛囊结构，从而提高润滑效果，且由于毛囊结构具有上部窄下部宽的特点，刀具工作中各毛囊结构内的纤维不易被拽出，从而保证了刀具表面仿毛囊微结构实现持续润湿润滑性能的稳定性。
19、2、本专利技术制备得到的刀具在织构-磁场-纤维的协同作用下可实现刀具表面润湿性能的多级调控；具体地，首先刀具表面制备的毛囊结构织构改变了刀具表面的表面能，使得织构区域的表面能增大，刀具表面上的磁性纳米流体在高表面能的驱动下向织构区域流动；其次，经过磁化处理后，磁性颗粒增强了刀具的磁化率，并使刀具上的磁场非均匀分布，由于磁场的尖端效应使得织构边缘及尖角处具有较大的磁场强度，进而使得磁性纳米流体在较大磁场强度的吸引下向织构内快速流动；最后，毛囊结构织构内的各纤维之间存在大量孔隙，这些孔隙对液体会产生毛细本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿毛囊复合微结构的制备方法，其特征在于：具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：包括底板、位置调节装置、供电装置、电解装置和液池；所述位置调节装置包括平移机构一、平移机构二和工件夹紧装置；平移机构一设于底板上，并驱动平移机构二平移；所述工件夹紧装置包括工件底座、加热片、夹紧块和丝杆，水平设置的工件底座由平移机构二驱动平移，且平移机构一驱动平移机构二平移的方向垂直于平移机构二驱动工件底座平移的方向，所述工件底座上开设有凹槽，且凹槽的一端开设有开口槽，水平设置的丝杆与工件底座构成转动副，夹紧块与开口槽对齐设置，并与凹槽构成平行于丝杆的滑动副，且与丝杆构成螺纹副，凹槽内位于夹紧块的两侧固定有平行且对称布置的两个加热片；初始状态下，夹紧块位于凹槽内远离开口槽的一端；
3.根据权利要求2所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：所述丝杆上固定有旋钮。
4.根据权利要求2所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：所述L型板上固定有竖直设置的玻璃罩
5.根据权利要求2所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：所述凹槽开设有通孔，液池的进液口通过回液管与通孔连通。
6.根据权利要求2所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：所述记忆合金刀具选用钛镍铌形状记忆合金，且钛镍铌形状记忆合金由原子百分比为45％～50％的钛、40％～45％的镍以及5％～10％的铌组成。
...【技术特征摘要】
1.一种仿毛囊复合微结构的制备方法，其特征在于：具体如下：
2.根据权利要求1所述的一种仿毛囊复合微结构的制备方法所使用的制备装置，其特征在于：包括底板、位置调节装置、供电装置、电解装置和液池；所述位置调节装置包括平移机构一、平移机构二和工件夹紧装置；平移机构一设于底板上，并驱动平移机构二平移；所述工件夹紧装置包括工件底座、加热片、夹紧块和丝杆，水平设置的工件底座由平移机构二驱动平移，且平移机构一驱动平移机构二平移的方向垂直于平移机构二驱动工件底座平移的方向，所述工件底座上开设有凹槽，且凹槽的一端开设有开口槽，水平设置的丝杆与工件底座构成转动副，夹紧块与开口槽对齐设置，并与凹槽构成平行于丝杆的滑动副，且与丝杆构成螺纹副，凹槽内位于夹紧块的两侧固定有平行且对称布置的两个加热片；初始状态下，夹紧块位于凹槽内远离开口槽的一端；
3.根据权利要求2所述的一种仿毛囊复合微结构的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯凯，王效圳，万国银，宋紫奇，杜明阳，赵斌斌，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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