[發(fā)明專利]一種熱管刀具及利用熱管改善切削刀具散熱的方法

無效

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• 申請日: 2010-07-12
• 公開（公告）號: CN101885077A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全燕鳴;梁良;柯志勇
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B23B27/10
• 分類號: B23B27/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及切削刀具，特別是涉及一種熱管刀具及利用熱管改善切削刀具散熱的方法；該熱管刀具是指基于熱管傳熱的用于金屬切削的刀具。

背景技術(shù)

切削加工目前仍然是機(jī)械制造業(yè)中一種主要的成形工藝方法。切削過程中產(chǎn)生大量的切削熱集中在切削區(qū)域會引起刀具高溫并快速磨損、工件熱變形等現(xiàn)象。切削熱的產(chǎn)生不可避免，切削過程中如何加速切削熱消散以避免切削區(qū)域過熱，是保證工件加工質(zhì)量和刀具工作壽命的重要問題。

傳統(tǒng)切削加工中一般采用澆注大量切削液的方法來帶走大部分切削熱，降低切削區(qū)域溫度，并能幫助排屑，起到延長刀具壽命及提高工件表面質(zhì)量的作用。然而，生產(chǎn)中采用這種冷卻方式時，需要對加工系統(tǒng)中的切削液進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)度以及處理，為此增加成本費(fèi)用；此外，由于切削液中往往含有碳?xì)浠衔锖土颉⒘住⒙鹊然瘜W(xué)成分，其使用和排放會對操作人員和環(huán)境造成空氣、水體和土壤污染。

近年來，為了替代大量澆注切削液的冷卻方式，相繼出現(xiàn)了最小量潤滑(MQL)、高壓冷卻(HPC)、低溫冷卻、壓縮空氣冷卻、水蒸汽冷卻以及固體潤滑/冷卻劑等冷卻技術(shù)。雖然對這些技術(shù)的研究已取得了不少成果，但是這些技術(shù)都需要借助于施加外來介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對切削區(qū)域進(jìn)行冷卻，各自都存在一些難以克服的固有缺陷。例如采用MQL技術(shù)時，會產(chǎn)生大量可被人體呼吸器官吸入的油霧并影響加工操作觀察。而且這些替代大量澆注切削液的冷卻方式均需要占空間不小、費(fèi)用不匪、使用并不方便的附加設(shè)備，其在加工系統(tǒng)自動運(yùn)行中欠缺保障性。因此這些冷卻技術(shù)目前在生產(chǎn)中還沒得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)成本過高、污染環(huán)境和需輔助裝備等缺點(diǎn)，提供一種設(shè)有熱管的刀具？，利用熱管超常的熱傳導(dǎo)能力，將切削過程中集中在刀頭區(qū)域的部分熱量消散出去，以達(dá)到降低刀頭溫度和減少刀具熱伸長、減緩刀具磨損、延長刀具壽命和保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色切削加工之目的。

本發(fā)明另一目的在于提供一種利用熱管改善切削刀具散熱的方法。

本發(fā)明的熱管刀具可以為整體式刀體、組合式刀體，組合式刀體含有刀片。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種熱管刀具，包括刀具本體、熱管和固定裝置，熱管由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁毛細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向分為依次連通的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段；熱管通過固定裝置安裝在刀具本體上，其中，熱管的蒸發(fā)段位于主刀刃和刀尖后端，熱管的蒸發(fā)段與刀具本體緊密接觸，熱管的絕熱段與刀具設(shè)有間隔，熱管的冷凝段設(shè)置在刀具的外側(cè)。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，所述冷凝段上優(yōu)選設(shè)有散熱片。

所述冷凝段上優(yōu)選設(shè)有散熱片。

所述熱管的形狀優(yōu)選為圓柱狀管、扁平狀管、直管、弧形彎管或轉(zhuǎn)折管。

所述刀具本體為整體式的刀體，固定裝置為支撐夾；所述熱管通過固定裝置安裝在刀具上是指刀體中設(shè)有內(nèi)孔，用于安放熱管，內(nèi)孔從刀體尾端延伸至刀頭內(nèi)部主刀刃和刀尖后端，刀體的內(nèi)孔前端位于主刀刃和刀尖后端，與熱管的蒸發(fā)段頂端緊密接觸，內(nèi)孔前端之后的部分與熱管的絕熱段間隔連接，內(nèi)孔前端后的直徑大于熱管絕熱段的直徑，刀體的內(nèi)孔末端設(shè)有支撐夾，用于固定熱管。

所述內(nèi)孔前端的直徑與熱管的蒸發(fā)段直徑相同，并且內(nèi)孔前段與熱管的蒸發(fā)段外周之間涂有導(dǎo)熱膠；或者內(nèi)孔前段的直徑大于熱管的蒸發(fā)段直徑，在內(nèi)孔壁與熱管蒸發(fā)段外表面之間灌注高導(dǎo)熱系數(shù)液體后局部封裝。

所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、緊定螺釘和刀柄；熱管通過固定裝置安裝在刀具本體上是指刀片的前刀面和刀柄上開有連通的明槽，明槽從刀片延伸到刀柄的末端，用于嵌裝熱管；明槽前端位于主刀刃和刀尖后部，明槽的深度為熱管直徑的3/4-1倍；刀片上明槽的寬度與熱管蒸發(fā)段的外徑形同，刀柄上明槽的寬度大于熱管絕熱段的外徑；熱管的蒸發(fā)段與刀片之間接觸界面涂有導(dǎo)熱膠；刀片和熱管的蒸發(fā)段一起被夾緊杠桿和緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；刀柄的明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段之間設(shè)有1～2固定卡，固定并支撐熱管，使明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段保持間隔。

所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、緊定螺釘和刀柄；熱管通過固定裝置安裝在刀具本體上是指刀片通過夾緊杠桿和緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；熱管固定在刀片的后刀面以及刀柄的側(cè)面，其中熱管的蒸發(fā)段與刀片的后刀面的接觸界面涂敷導(dǎo)熱膠；熱管的絕熱段與刀柄之間設(shè)有第二固定卡，并且在蒸發(fā)段和絕熱段連接處設(shè)有過渡轉(zhuǎn)折，使得絕熱段與刀柄保持間距。