[發明專利]一種熱管阻尼器銑刀

無效

• 申請號: 201110341789.3
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN102500807A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 宋清華;唐委校;鞠華偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B23C5/10
• 分類號: B23C5/10;B23C5/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本發明涉及一種屬于切削加工領域，尤其是一種熱管阻尼器銑刀。

背景技術

目前高速切削技術已被廣泛應用于航空航天、汽車、模具、能源、軌道交通等眾多領域，已成為21世紀先進制造技術重點研究開發的關鍵基礎技術之一。在這樣的高效加工中，伴隨著材料去除率大幅的增加，加工過程所消耗的能量也隨之大幅攀升，這些能量90％以上都轉化為熱并積聚在加工區中，若不能及時地將積聚在加工區的熱疏導出去，將導致加工區溫度的急劇升高，并很快造成刀具的失效和零件的報廢。為達到及時冷卻的目的，加工過程中都要采用一定的冷卻方法(如切削液冷卻、液氮冷卻等)來降低切削區的溫度。熱管作為一種新型、高效的導熱組件，可將大量熱量通過其很小的截面積，遠距離地傳輸而無需外加動力。

另外，從動力學的觀點看，高速切削系統是復雜的動態系統，隨著切削速度的提高，在離心力和陀螺效應的影響下，主軸-刀柄間的夾緊力出現明顯的減小，導致主軸-刀柄間的聯結剛度降低，甚至導致兩者部分或完全分離；同時，刀具-工件間相互作用引起的切削顫振是限制工件實現高速、高效和高精度切削的又一關鍵因素之一。切削顫振降低加工質量與切削效率，降低刀具、機床的使用壽命，產生污染周圍環境的切削噪聲，因此，對顫振的抑制和控制同樣顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種熱管阻尼器銑刀，其針對具有高溫、高粘性、低導熱性等特點的難加工材料進行高速銑削加工，其將熱管和機械阻尼器合而為一，構成熱管阻尼器，兼有傳熱和阻尼的雙重效果。該銑刀利用高效的導熱組件——熱管將大量切削熱通過其很小的截面積傳輸而無需外加動力；同時，利用熱管與銑刀盲孔內壁產生的摩擦力做功，以及阻尼液的阻尼效果，以消耗刀具的振動能量，達到抑制顫振的目的，它具有強化傳熱、阻尼減振、結構簡單、使用靈活、維護方便、耐用等優點，

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種熱管阻尼器銑刀，包括銑刀，所述銑刀的刀桿的中心開有軸向的盲孔，盲孔的開口端朝向夾持端，熱管阻尼器的下半部分伸入到所述盲孔中，且熱管阻尼器與盲孔開口處密封連接，盲孔中設置阻尼液。

所述盲孔為階梯孔或者直孔。

所述熱管阻尼器包括由若干根圍繞所述刀桿中心軸線均勻布置的熱管組成的熱管束，所述熱管束一端固定在冷凝蓋上，另一端插入刀桿的盲孔中，冷凝蓋與刀桿通過螺紋聯結，冷凝蓋的外側設有若干散熱片。

所述熱管形狀為圓柱形或者扁平形直管。

所述熱管包括一封閉的管殼和設于其內的工質和毛細結構，且管殼內為真空狀態。

所述盲孔中各熱管之間、熱管與盲孔內壁之間設有阻尼液。

所述熱管上靠近銑刀自由端(即刀齒端)的一側是蒸發段，另一側(冷凝蓋附近)是冷凝段，中間部分是絕熱段，冷凝段通過一個外徑與銑刀直徑相同的冷凝蓋與刀柄接觸。

本發明由銑刀和熱管阻尼器組成。此銑刀的外形結構與傳統的銑刀一樣，但其內部根據不同的情況開有不同大小和形狀的盲孔；熱管阻尼器主要由若干根熱管圍繞銑刀的軸線均勻布置而成，多根熱管統稱為熱管束，其的外徑與銑刀(夾持端是開孔，自由端是盲孔)的中空刀桿內徑相匹配，每根熱管的直徑、長度可以相同也可以不同。每根熱管是由一封閉的管殼和工質(即工作液體)組成，且熱管之間、熱管與銑刀內側壁之間加有高導熱系數和高粘度的阻尼液，且阻尼液將熱管蒸發段浸沒，阻尼液可以減小刀尖與熱管蒸發段之間的熱阻，提高傳熱效率；同時刀具旋轉時阻尼液與銑刀內壁產生摩擦力，起到阻尼作用。熱管阻尼器沿銑刀軸線插入中空的刀桿內，靠近銑刀自由端的一側是蒸發段，另一側是冷凝段，中間部分是絕熱段，冷凝段通過一個外徑與銑刀直徑相同的冷凝蓋與刀柄接觸，銑刀的刀桿末端加工有螺紋，用于與冷凝蓋的螺紋聯結。冷凝蓋上裝有散熱片。