CN120055321B - 一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法 - Google Patents

一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法

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Abstract

本发明公开了一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法，属于刀具加工技术领域。所述表面原位自生成微织构刀具，包括刀具基体，刀具基体的上下表面均设置有微织构的石墨纸；石墨纸的厚度为0.1‑0.5mm。其制备工艺制备方法，包括以下步骤：S1、制备微织构石墨纸；S2、将所述微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中烧结，制备出微织构刀具坯体；S3、对所述微织构刀具坯体切割成刀具粗坯，对刀具粗坯进行打磨及倒角处理，而后抛光成型。本发明通过将刀具材料烧结技术与激光加工技术相结合，刀具材料烧结后经切割、粗磨、精磨、研磨、抛光后即可制备微织构刀具，提升了微织构刀具制备效率，生产成本低。

Description

一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法
技术领域
本发明属于刀具加工技术领域，具体涉及一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
刀具在切削过程中起着十分重要的作用，刀具的优劣需要由切削性能和寿命来判断，其中刀具磨损是影响刀具寿命和切削性能的因素之一。在切削难加工材料时，刀具与工件之间的摩擦和切削热等将引起刀具的快速磨损，引起刀具的过早失效，切削效率也开始降低，进而导致工件的表面产生破坏。由于高速切削加工时切削液很难进入刀-屑接触区，这使得刀具即使在润滑条件下磨损依然难以达到理想程度。这些原因造成刀具快速磨损和工件质量差，为了减少摩擦磨损，提高刀具寿命，越来越多的加工场合采用微织构刀具，微织构刀具具有改善表面润滑状态和减摩抗磨的作用，在工程领域的应用也越来越广。
微织构刀具是一种在刀具表面加工出微观纹理或结构的创新型刀具。作为精密加工领域的一项技术，其定义通常涉及在刀具表面或近表面区域引入特定几何结构，可以改善在传统的刀具切削过程中出现的磨损、刀具寿命短和切削效率低等问题，以提高刀具的切削性能。迄今为止，刀具表面织构技术已经成功地应用于车削、钻孔和铣削操作。微织构可以是规则的几何形状，如圆形、方形或三角形，也可以是不规则的图案，它们的尺寸、形状和分布模式对刀具的摩擦、磨损、切屑控制和切削热等性能有着显著影响。例如，它可以减少摩擦和磨损，增加承载能力。
例如，中国专利文献CN103042375A公开了一种金属基体或涂层表面制备规则微织构的加工方法，包括掩膜制备和织构加工；掩膜制备：S1：选用金属或者无机材料作为掩膜板材。S2：采用激光加工方法在板材上加工出图案。织构加工：S1：将金属基体或涂层表面进行打磨、清洗。S2：将掩膜固定到所要加工金属基体或涂层的表面，利用微磨料喷射加工技术进行冲蚀加工。此种方法具有适用范围广、成本低的优点，但其加工步骤繁琐，微织构制备效率较低。
表面微织构的设计过程与任何需要纹理的应用场景的特定功能高度相关，微织构的质量受成型方法的影响也很大，现有的微织构加工方法很多，但成本较高，加工周期长，且有部分微织构刀具需要向织构中添加润滑剂等。因此合适的微织构成型方法以及尺寸对刀具的性能影响显著。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种表面原位自生成微织构刀具及其制备方法。该方法具有刀具表面微织构一次性成型，微织构刀具制备效率更高和刀具成型效果好的优点。
本发明所述的原位自生成微织构刀具制备方法：基于微织构摩擦学原理，设计微织构形貌，利用激光加工技术制备微织构石墨纸，在刀具烧结过程中，以微织构石墨纸代替常规石墨纸，在接触粉体的上下表面分别放置微织构石墨纸，通过石墨纸上微凸起在刀具材料中占位，在刀具前刀面原位成型微槽织构。本发明提供的制备方法所制备的微织构刀具，成型效果好、精度高、效率高、综合力学性能好，实现了硬质金属陶瓷材料表面与软质润滑石墨交织，具有良好的刀具寿命，且加工工件表面粗糙度低，在摩擦实验中摩擦系数显著降低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种表面原位自生成微织构刀具，包括刀具基体，刀具基体的至少一个表面设置有微织构的石墨纸；石墨纸的厚度为0.1-0.5mm。
进一步的，刀具基体的上下表面均设置有微织构的石墨纸。
进一步的，石墨纸厚度为0.2-0.4mm。采用石墨纸成本低，加工效率高，若采用石墨更难加工，且若是将石墨置于放电等离子烧结设备中会出现不同程度的溢料现象。本发明的石墨纸作为柔性中间层，能够更好填充粉体与微槽之间微小间隙。
在一个或多个实施例中，所述微织构为凹槽型。其中，凹槽型的微织构中，平均槽宽为20-300μm，优选为80-150μm，进一步优选为95-130μm，具体可为95μm、98μm 、100μm、105μm、106、108、110μm、115μm、120μm等；平均间距为20-300μm，优选为90-250μm，进一步优选为140-155μm，具体可为95μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、147μm、150μm、152μm、155μm、160μm、170μm、180μm、190μm、195μm、243μm等；平均深度为5-150μm ，优选为20-80μm，进一步优选为40-80μm，具体可为20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、80μm等。
进一步的，所述凹槽型包括直线型。
在一个或多个实施例中，所述刀具基体为硬质合金基体的刀具。所述硬质合金基体包括(W,Ti)C基金属基体或(WC-6Co) 基金属基体，具体可以为(W,Ti)C/Ni/Mo/Co或YG6(WC-6Co)，优选为(W,Ti)C/Ni/Mo/Co。(W,Ti)C、Ni、Mo、Co的体积比为(80-90):(2-5):(5-8):(4-7)，优选为85:3.5:6.5:5，即为（W,Ti）C(85 vol%)/Ni(3.5 vol%)/Mo(6.5 vol%)/Co(5 vol%)。
第二方面，本发明提供了上述一种表面原位自生成微织构刀具的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备微织构石墨纸；
S2、 将所述微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中烧结，制备出微织构刀具坯体；
S3、对所述微织构刀具坯体切割成刀具粗坯，对刀具粗坯依次进行打磨及倒角处理，而后抛光成型。
在一个或多个实施例中，步骤S1中，所述微织构石墨纸的制备过程包括：设计出刀具表面微织构形貌尺寸，采用激光加工技术制备微织构石墨纸。
进一步的，刀具表面微织构形貌尺寸，需根据微织构刀具基本作用机理进行设计。具体的，按照刀具前刀面刀-屑接触方向和刀具磨损位置进行测定，计算刀具基体材料在烧结过程中材料成型等影响，采用绘图软件（如AutoCAD）设计出刀具表面微织构基本形貌。
进一步的，所述激光加工技术中，光斑直径在2-100μm，频率10-100 kHz，激光加工速度为2mm/s-800mm/s，激光加工功率为5-80W。
进一步的，步骤S1中，所述微织构石墨纸的槽宽为20-300μm，优选为80-110μm，进一步优选为95-105μm，具体可为80μm、90μm、100μm、110μm、120μm等；间距为20-300μm，优选为90-260μm，进一步优选为100-250μm，具体可为100μm、150μm、200μm、250μm等；深度为5-200μm ，优选为50-200μm，进一步优选为70-180μm ，具体可为40μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm等。
在一个或多个实施例中，步骤S2中，所述模具为石墨模具。所述石墨模具包括上压头和下压头。
其中，微织构石墨纸置于刀具粉体的上、下表面，并紧密贴合。微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中时，由下向上依次是下压头、微织构石墨纸、刀具粉体、微织构石墨纸和上压头，使得最终在刀具的上下表面形成含有微织构的石墨纸。
在一个或多个实施例中，步骤S2中，所述刀具粉体为金属陶瓷材料复合粉体，其制备工艺不做具体限定。以(W,Ti)C/Ni/Mo/Co为例，按一定比例超声分散30min，高能球磨48h，干燥48h，100目筛筛出备用。
在一个或多个实施例中，步骤S2中，所述微织构刀具坯体为圆饼状。进一步的，圆饼状坯体的微织构刀具坯体的直径为25-35mm，厚度为3-5mm。
在一个或多个实施例中，步骤S2中，所述烧结为在真空气氛下的烧结。
刀具基体在真空气氛下制备的金属陶瓷致密化程度，力学性能等最高。
所述烧结包括但不限于放电等离子烧结、热压烧结和热等静压烧结。可以在烧结过程中施加一定压力，保证粉体能够填充到微织构石墨纸中成型即可。
进一步的，烧结温度1300-1500℃，优选为1350-1450℃，保温时间为5-20分钟，优选为10-15分钟，烧结压力10-60MPa，优选为20-40MPa。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，所述切割为采用电火花线切割工艺。要保证粗坯体得到每个刀尖的主、副切削刃均与正方形微织构单元的边界保持平行，且边界距离微织构保持在1mm-2mm之间，切割出的刀具粗坯长度13mm×宽度13mm×厚度4mm。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，所述刀具粗坯为长方体，其中，长宽相等，刀具粗坯的上下表面为微织构面，其余面为无微织构面。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，所述打磨包括对刀具粗坯的无微织构面和微织构面分别进行打磨处理；所述打磨包括粗磨和精磨。
进一步的，对刀具粗坯的无微织构面进行打磨处理为对无微织构的4个面进行粗磨。采用高精密磨床进行粗磨。具体为：依次采用200目、600目金刚石砂轮对刀具坯体进行粗磨，粗磨采用对面相互校正的方式进行，粗磨顺序为：首先对不含微织构的侧面进行粗磨，其次对其平行的侧面进行粗磨，每次进给量为0.001-0.01mm，优选为0.004-0.006mm，第一对相平行的两侧面分别累计进给量为0.05-0.15mm时，更换另外两平行侧面进行粗磨。在粗磨过程中随时采用光学显微镜进行观察。所述光学显微镜的倍数为5倍。
进一步的，对刀具粗坯的微织构面进行打磨处理为对切割出的刀具粗坯的2个微织构面进行粗磨、精磨。具体为：采用金刚石砂纸对切割出的刀具坯体微织构两面进行粗磨、精磨，金刚石砂纸依次采用不同目数的金刚石砂纸进行粗磨、精磨。优选的，所述目数为200-1500目，具体可为200目、800目和1500目。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，所述倒角处理为对刀具坯体进行倒角，倒角半径为0.5-1mm，优选为0.7-0.9mm。采用刃磨机进行倒角。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，抛光成型之前，对刀具坯体的6个表面进行研磨，以去除各个表面在粗磨过程中形成的划痕。研磨的工具为研磨玻璃，其规格为1000目，采用水溶性金刚石W0.5研磨膏，手动研磨。
在一个或多个实施例中，步骤S3中，采用全自动抛光机对刀具坯体进行抛光处理，其中金刚石抛光剂规格为W2.5粒度。
本发明所述方法中未加特别限定的，均可按现有技术。
上述技术方案中的一个或一些技术方案具有如下优点或有益效果：
（1）本发明的表面原位自生成微织构刀具的制备方法，将刀具材料烧结技术与激光加工技术相结合，刀具材料烧结后经切割、粗磨、精磨、研磨、抛光后即可制备微织构刀具，提升了微织构刀具制备效率，生产成本低。
（2）本发明基于微织构摩擦学原理，设计微织构形貌，利用激光加工技术制备微织构石墨纸，在刀具烧结过程中，以微织构石墨纸代替常规石墨纸，在接触粉体的上下表面分别放置微织构石墨纸，通过石墨纸上微凸起在刀具材料中占位，在刀具前刀面原位成型微槽织构。本发明提供的制备方法所制备的微织构刀具，成型效果好、精度高、效率高、综合力学性能（硬度大于19GPa，断裂韧性大于7MPa·m1/2、抗弯强度800MPa）好，实现了硬质金属陶瓷材料表面与软质润滑石墨交织，具有良好的刀具寿命，且加工工件表面粗糙度低，在摩擦实验中摩擦系数显著降低（摩擦系数低至0.13）。
（3）本发明制备的自生成微织构刀具生成型效果好，相比于刀具烧结成型后制备微织构，原位自生成微织构刀具前刀面无明显缺陷，前刀面形成表面残余压应力，综合力学性能更强，克服微织构刀具制备技术表面损伤的问题。
（4）本发明制备的自生成微织构刀具，在烧结过程中石墨纸与刀具材料基体烧结为一整体，在刀具成型后处理过程中，石墨保存在凹槽中，摩擦实验中，能够实现微织构与石墨双重耦合的作用。
（5）相较于现有技术中采用微铣刀制备石墨凸模，而本发明采用的是激光加工石墨纸。铣刀刀具直径限制最小特征尺寸（通常≥50 μm），而激光光斑直径小，精度更高，且制备工艺更为简单；另外，激光加工石墨纸的加工效率更高，若加工石墨凸模的加工时间会显著延长。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中石墨纸和刀具粉体于模具中的相对位置示意图；
图2为本发明实施例1中表面原位自生成微织构刀具的表面图；
其中，1为上压头；2为刀具粉体；3为石墨纸；4为下压头。
具体实施方式
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例中所述的石墨纸厚度为0.3mm，为市购产品。
微槽织构为凹槽型的微织构。
实施例1
本发明采用原位自生成法放电等离子烧结制备了(W,Ti)C/Ni/Mo/Co微织构刀具，微织构为凹槽型，微槽织构与切削刃夹角为45°，平均槽宽98μm，平均间距152μm，平均深度40μm，如图1所示。
所述的表面原位自生成微织构刀具的制备方法：包括以下步骤：
（1）采用绘图软件按照设计的微织构形状尺寸进行绘制。
（2）将绘制的上述绘图文件导入光纤激光打标机软件（频率30kHz，激光加工速度为50mm/s，激光加工功率为27W），在石墨纸上制备出微槽织构，所制备的微槽织构与切削刃夹角为45°，槽宽0.1mm，间距0.15mm，深度0.13mm。
（3）将制备的微织构石墨纸和刀具材料复合粉体放置于石墨模具中，采用放电等离子烧结设备在真空气氛下，烧结温度1400℃，保温时间10min，制备出直径为30mm，厚度4mm的(W,Ti)C基微织构金属陶瓷材料刀具圆饼状坯体。
（4）采用电火花线切割将制备的(W,Ti)C基微织构金属陶瓷材料圆饼状坯体进行切割。要保证粗坯体得到每个刀尖的主、副切削刃均应该与正方形微织构单元的边界保持平行，且边界距离微织构保持在1mm-2mm之间，切割出的刀具粗坯长度13mm×宽度13mm×厚度4mm。
（5）采用高精密磨床对刀具粗坯无微织构的4个面进行粗磨。其中，高精密磨床依次采用200目、600目金刚石砂轮对刀具粗坯进行粗磨，粗磨采用对面相互校正的方式进行，粗磨顺序为：首先对不含微织构的侧面进行粗磨，其次对其平行的侧面进行粗磨，每次进给量为0.005mm，第一对相平行的两侧面分别累计进给量为0.1mm时，更换另外两平行侧面进行粗磨。在粗磨过程中随时采用5倍光学显微镜进行观察。
（6）采用金刚石砂纸对切割出的刀具粗坯微织构的两个面进行粗磨、精磨。其中，金刚石砂纸依次采用200目、800目和1500目金刚石砂纸进行粗磨、精磨。
（7）采用刃磨机对粗磨的刀具坯体进行倒角，倒角半径为0.8mm。
（8）采用研磨玻璃对刀具坯体的6个表面进行研磨，去除各个表面在粗磨过程中形成的划痕。其中，研磨玻璃的规格为1000目，采用水溶性金刚石W0.5研磨膏。
（9）采用全自动抛光机对刀具坯体进行抛光处理，其中金刚石抛光剂规格为W2.5粒度。
原位自生成法制备的表面微槽织构经粗磨-精磨-研磨-抛光后平均宽度98μm，平均间距152μm，平均深度为40μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.38GPa、断裂韧性7.74MPa·m1/2、抗弯强度866MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.13。
实施例2
本实施例采用原位自生成法制备了一种微织构(W,Ti)C基金属陶瓷刀具。制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度100μm，间距100μm，深度130μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构平均宽度105μm，平均间距95μm，平均深度30μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.15GPa、断裂韧性7.68MPa·m1/2、抗弯强度835.23MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.14。
实施例3
本实施例采用原位自生成法制备了一种微织构(W,Ti)C基金属陶瓷刀具。制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度100μm，间距200μm，深度130μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构平均宽度108μm，平均间距195μm，平均深度50μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.26GPa、断裂韧性7.33MPa·m1/2、抗弯强度830.15MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.15。
实施例4
本实施例采用原位自生成法制备了一种微织构(W,Ti)C基金属陶瓷刀具。制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度100μm，间距250μm，深度130μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构平均宽度110μm，平均间距243μm，平均深度60μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.12GPa、断裂韧性7.71MPa·m1/2、抗弯强度825.33MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.16。
实施例5
本实施例采用原位自生成法制备了一种微织构(W,Ti)C基金属陶瓷刀具。制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度100μm，间距150μm，深度180μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构平均宽度95μm，平均间距155μm，平均深度80μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.13GPa、断裂韧性7.65MPa·m1/2、抗弯强度845.33MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.15。
实施例6
本实施例采用原位自生成法制备了一种微织构刀具。制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度100μm，间距150μm，深度70μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构平均宽度106μm，平均间距147μm，平均深度20μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.33GPa、断裂韧性7.66MPa·m1/2、抗弯强度833.52MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.14。
对比例1
同实例1所述，制备方法与实施例1相同，不同之处在于，采用常规石墨纸，金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备出无织构刀具。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度19.15GPa、断裂韧性6.75MPa·m1/2、抗弯强度796.83MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.35。
对比例2
同实例1所述，制备方法与实施例1相同，不同之处在于，所述微织构石墨纸凹槽宽度2μm，间距3μm，深度70μm。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备的微槽织构存在大量缺陷，几乎无织构。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度16.66GPa、断裂韧性5.33MPa·m1/2、抗弯强度586.12MPa。通过摩擦实验，在试验力为10N条件下，测得摩擦系数为0.65。
对比例3
同实例1所述，制备方法与实施例1相同，不同之处在于，采用石墨压头代替微织构石墨纸，相较于制备微织构石墨纸，制备微织构石墨压头时间大幅延长，表面烧蚀严重，烧结成形后微织构成型效果差，无完整微织构。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤后处理工艺制备出无织构刀具。金属陶瓷刀具材料经过切割-粗磨-精磨-研磨-抛光步骤制备成3mm×4mm×30mm的陶瓷样条，测得其力学性能为：硬度15.31GPa、断裂韧性4.85MPa·m1/2、抗弯强度520.16MPa。
上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表面原位自生成微织构刀具，其特征在于，包括刀具基体，刀具基体的至少一个表面设置有微织构的石墨纸；石墨纸的厚度为0.1-0.5mm；
原位自生成微织构刀具的前刀面形成表面残余压应力；
所述的表面原位自生成微织构刀具的制备方法，包括以下步骤：
S1、制备微织构石墨纸；
S2、将所述微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中烧结，制备出微织构刀具坯体；
S3、对所述微织构刀具坯体切割成刀具粗坯，对刀具粗坯依次进行打磨及倒角处理，而后抛光成型；
步骤S1中，所述微织构石墨纸的制备过程包括：设计出刀具表面微织构形貌尺寸，采用激光加工技术制备微织构石墨纸；
步骤S2中，所述模具为石墨模具；所述石墨模具包括上压头和下压头；
微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中时，由下向上依次是下压头、微织构石墨纸、刀具粉体、微织构石墨纸和上压头；
步骤S1中，所述微织构石墨纸的槽宽为20-300μm；间距为20-300μm；深度为5- 200μm。
2.根据权利要求1所述的表面原位自生成微织构刀具，其特征在于，刀具基体的上下表面均设置有微织构的石墨纸；
所述刀具基体为硬质合金基体的刀具。
3.根据权利要求2所述的表面原位自生成微织构刀具，其特征在于，所述微织构为凹槽型；
凹槽型的微织构中，平均槽宽为20-300μm；平均间距为20-300μm；平均深度为5-150μm。
4.一种权利要求1-3任一项所述的表面原位自生成微织构刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制备微织构石墨纸；
S2、将所述微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中烧结，制备出微织构刀具坯体；
S3、对所述微织构刀具坯体切割成刀具粗坯，对刀具粗坯依次进行打磨及倒角处理，而后抛光成型。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述微织构石墨纸的制备过程包括：设计出刀具表面微织构形貌尺寸，采用激光加工技术制备微织构石墨纸；
所述激光加工技术中，激光加工速度为2mm/s-800mm/s，激光加工功率为5-80W。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述模具为石墨模具；所述石墨模具包括上压头和下压头；
微织构石墨纸和刀具粉体置于模具中时，由下向上依次是下压头、微织构石墨纸、刀具粉体、微织构石墨纸和上压头；
所述刀具粉体为金属陶瓷材料复合粉体；
所述微织构刀具坯体为圆饼状。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述烧结为在真空气氛下的烧结；
所述烧结包括放电等离子烧结、热压烧结和热等静压烧结中的一种；
烧结温度1300-1500℃，保温时间为5-20分钟，烧结压力10-60MPa。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述切割为采用电火花线切割工艺；
要保证刀具粗坯得到每个刀尖的主、副切削刃均与正方形微织构单元的边界保持平行，且边界距离微织构保持在1mm-2mm之间。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，刀具粗坯的上下表面为微织构面，其余面为无微织构面；
或，步骤S3中，所述打磨包括对刀具粗坯的无微织构面和微织构面分别进行打磨处理；所述打磨包括粗磨和精磨。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述倒角处理为对刀具坯体进行倒角，倒角半径为0.5-1mm。
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