[0038] 下面结合附图对本发明做进一步的描述。
[0039] 实施例1
[0040] 如图1、2和3所示，一种表面梯度润湿的仿蛛网微结构拉刀，包括刀具基体1和刀齿块2。刀具基体1的刀身上开设有刀齿安装槽。刀齿块2通过两个螺栓3固定在刀具基体1上的刀齿安装槽内。刀具基体1的总长度为400mm，宽度为16mm；刀齿块2上设置有拉刀刀齿。拉刀刀齿位于两个螺栓3之间。拉刀刀齿的齿宽b1为16mm，前刀面宽度b2为2mm，刀齿前角γ0为12°，后角α0为6°。拉刀刀齿上设有前刀面A1、刀刃A2和后刀面A3。
[0041] 如图2、4和5所示；拉刀刀齿的前刀面A1上开设有仿蛛网微结构；仿蛛网微结构包括m条横向沟槽和n条纵向沟槽。m条横向沟槽相互平行且依次等间距排列；横向沟槽平行于刀刃A2。n条纵向沟槽相互平行且依次等间距排列。m条横向沟槽与n条纵向沟槽交错呈网格状，形成m×n个交点，m≥1，n≥10。m×n个交点处均开设顶部直径为D，深度为H2的节点凹坑；节点凹坑呈圆台形；横向沟槽与纵向沟槽所成夹角为θ；横向沟槽及纵向沟槽的宽度均为L1，深度均为H1。50μm≤L1≤100μm，50μm≤H1≤150μm，70μm≤D≤150μm，10μm≤H2≤50μm，0°<θ≤90°。仿蛛网微结构的m条横向沟槽和n条纵向沟槽内均设置有亲水性纤维条4。亲水性纤维条4采用碳纤维条。m×n条亲水性纤维条4形成网格状。亲水性纤维条4的直径为10～
100μm。亲水性纤维条4的直径小于横向沟槽、纵向沟槽的宽度L1。各纵向沟槽中最外侧的纵向沟槽与刀齿侧面的距离为lmin1。各纵向沟槽靠近刀刃A2的那端均在最靠近刀刃A2的那条横向沟槽上。最靠近刀刃A2的那条横向沟槽与刀刃A2之间的间距；lmin1≤3mm；lmin2≤3mm。
[0042] 作为一种优选的技术方案；仿蛛网微结构为3排×30列纵横交错的网格沟槽，即m＝3，n＝30；横向沟槽及纵向沟槽的宽度L1为100μm，深度H1为100μm；横向沟槽与纵向沟槽交错处的圆形凹坑顶部直径D为200μm，深度H2为100μm，每根碳纤维的直径为50μm。相邻两条横向沟槽的间距l2＝500μm；相邻两条纵向沟槽沿着横向沟槽长度方向的距离l1＝500μm。最靠近刀刃A2的横向沟槽与刀刃A2的距离lmin2＝500μm，最靠近刀齿侧面A4的纵向沟槽与刀齿侧面A4的最短距离lmin1＝500μm。
[0043] 如图6所示，本发明涉及的仿蛛网微结构拉刀在拉削过程中，喷洒在前刀面上的切削液滴5将被亲水性纤维条4吸收，并沿着横向沟槽或纵向沟槽汇聚到各个节点凹坑中，从而达到存储切削液，增加拉刀在拉削时的润湿性，通过减少刀刃与刀屑之间的直接接触从而减小了刀齿前刀面与刀屑之间的摩擦系数，提高了加工工件表面质量，进而提高拉削性能。
[0044] 对本发明的前刀面润湿性能进行测试如下：
[0045] 通过实验测得在光滑刀齿前刀面上滴加切削液0.1s、0.2s、0.3s、0.4s、1s后，切削液前刀面上的接触角分别为：47.89°、38.46°、33.44°、30.98°、29.73°。本发明以前述优选方案中的仿蛛网微结构为对象，在夹角θ取不同数值的情况下，在刀齿前刀面上滴加切削液0.1s、0.2s、0.3s、0.4s、1s后，切削液前刀面上的接触角变化情况如图7所示。
[0046] 可以看出，除切削液滴加0.1s后之外，切削液接触角在夹角θ为30°～40°时切削液的接触角明显小于夹角θ处于其他范围时切削液的接触角；由于切削液的接触角越小，则在切削过程中的润湿性能越优良；故夹角θ在30°～40°范围内达到了超过预期的润湿性能，具有意想不到的优益技术效果。
[0047] 如图8所示，该表面梯度润湿的仿蛛网微结构拉刀的制备方法，具体如下：
[0048] 步骤一、通过线切割加工出刀具基体1和刀齿块2，并对刀具基体1和刀齿块2进行精磨。
[0049] 步骤二、如图9所示，在皮秒激光打标机的打标软件中输入仿蛛网微结构中沟槽的尺寸参数，将刀齿块2装夹在皮秒激光打标机的载物台上，并使刀齿块2的前刀面正对皮秒激光打标机的激光发生器，进行皮秒激光打标，在刀齿块2的前刀面上加工出呈网格状的仿蛛网微结构。
[0050] 步骤三、用高速显微摄像仪对步骤二开设了仿蛛网微结构的刀齿块2进行表面观察，测量开设出的仿蛛网微结构是否满足设计尺寸要求。若不符合则重新根据步骤二中的方法重新加工新的刀齿块2，直至微结构尺寸符合设计要求。
[0051] 步骤四、将符合设计要求的刀齿块2放入超声清洗机中进行超声清洗，清洗时间大于1min，清洗后进行烘干。
[0052] 步骤五、如图10所示，将清洗后的刀齿块2装夹在压印装置的载物台上，通过压印装置上的金刚石刀尖在刀齿块2的仿蛛网微结构的各个网格交点上进行压印，加工出仿蛛网微结构上的各个节点凹坑。
[0053] 压印装置包括机架、载物台和超声压印组件。载物台安装在三轴运动滑台上，能够进行三自由度的移动。超声压印组件包括激振器、悬臂振杆和金刚石刀具。悬臂振杆水平设置，且内端与机架固定。金刚石刀具安装在悬臂振杆的外端。金刚石刀具呈圆台状。激振器安装在机架上，且振幅杆与悬臂振杆的中部固定。激振器能够驱动悬臂振杆上下摆动，从而使得金刚石刀具在刀齿块2上加工出节点凹坑。载物台在三轴运动滑台的驱动下，能够将刀齿块的前刀面运送到金刚石刀具的正下方。
[0054] 步骤六、用高速显微摄像仪对步骤五开设了节点凹坑的刀齿块2进行表面观察，测量开设的各个节点凹坑是否满足设计尺寸要求。若不符合则根据步骤二至五中的方法重新加工新的刀齿块2，直至微结构尺寸符合设计要求。
[0055] 步骤七、将符合设计要求的刀齿块2放入超声清洗机中进行超声清洗，清洗时间大于1min，清洗后进行烘干。
[0056] 步骤八、对清洗后的刀齿块2进行严格的铬化处理后，进行氟碳漆静电喷涂，再经过230℃以上的高温烘烤，在刀齿表面上生成有一层均匀的氟碳涂层，使刀齿块2表面平整光滑，色泽均匀，增加刀齿的防腐能力。之后，在刀齿块2的前刀面、后刀面及刀刃上喷涂固体润滑剂，增加刀齿表面的润滑性。
[0057] 步骤九、如图3-2所示，将刀齿块2放置到真空箱中进行碳纤维4的植入，在仿蛛网微结构的各条横向沟槽及纵向沟槽中均放入亲水性纤维条4；横向沟槽与纵向沟槽中的亲水性纤维条4存在交叉。之后，用偶联剂将亲水性纤维条4与对应的横向沟槽或纵向沟槽粘结在一起。
[0058] 步骤十、将步骤九植入了亲水性纤维条4的刀齿块2用高速显微摄像仪进行表面观察，测量植入的亲水性纤维条4是否位于沟槽内。若有亲水性纤维条4不在对应的横向沟槽或纵向沟槽中，则去除该亲水性纤维条4，并在对应的沟槽中重新添加亲水性纤维条4，直至所有的沟槽内均植入碳纤维4。
[0059] 步骤十一、将刀齿块2安装到刀具基体1的刀齿安装槽中，并通过螺栓固定；之后，将安装有刀齿块2的刀具基体1安装到拉床上，进行拉削性能和润湿性能测试。
[0060] 实施例2
[0061] 本实施例与实施例1的区别在于：刀具基体上开设有多个刀齿安装槽，安装有多个刀齿块。
