[發明專利]一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具

在審

• 申請號: 201410197786.0
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN103962591A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 彭銳濤;唐恒;譚援強;唐新姿;周專
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;B23B27/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于機械切削刀具制造技術領域，特別是涉及一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具。

背景技術

在切削加工過程中，合理地使用切削液，可以減小刀具與切屑、刀具與加工表面間的摩擦，降低切削力和切削溫度、減小刀具磨損、提高加工表面質量。但是切削液在制造、使用、處理及排放過程中需消耗大量資源和能源。更為嚴重的是，使用切削液會造成環境污染，損害工人健康。如今，在全球環保意識不斷增強與環保立法日益嚴格的大趨勢下，干切削加工技術的研究正日益加大。

發展金屬干切削技術不是簡單地停止生產系統中切削液的供應，而是在對金屬進行干切削時，由生產系統中其它部分來代替以保證切削過程的連續性和效率。近年來，為了替代大量澆注切削液的冷卻方式，相繼出現了最小量潤滑(MQL)、低溫冷卻、壓縮空氣冷卻、水蒸汽冷卻、固體潤滑劑冷卻及液氮冷卻等冷卻技術。雖然對這些技術的研究已取得了不少成果，在特定加工條件下可以達到一定程度的潤滑/冷卻性能。然而，這些技術都需要借助于施加外來流動介質來實現對切削區域冷卻。另外，這些技術均需要附加設備，在生產系統自動運行的保障性方面還有所欠缺。因此對于多數材料和加工方式而言，這些冷卻技術目前還沒在生產中得到廣泛應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，改進刀具進行干切削加工時的冷卻效果，提供一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具。

本發明的技術方案是，一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具，在刀柄上裝有刀片，在刀片的正下方放置無機傳熱管冷卻刀具墊片，并通過刀片壓緊件壓緊，所述的無機傳熱管冷卻刀具墊片是在刀具墊片上連接有無機傳熱管，無機傳熱管通過固定塊固定在刀柄上。

所述的無機傳熱管沿管軸向依次分為加熱段A、絕熱段B和冷卻段C三部分；無機傳熱管的加熱段A與刀具墊片相連，絕熱段B通過固定塊固定在刀柄上。

刀具墊片是熱穩定性好、熱膨脹系數低、硬度高、導熱性能好的材料制成。

本發明將無機傳熱管用于強化刀具散熱，利用無機導熱介質受熱激發而運動和振動進行無相變傳熱。相對于現有的技術，本發明的優點表現在：1無機傳熱管的傳熱性能要優于普通熱管，使用無機傳熱管強化刀具散熱的效果更佳。2刀具墊片采用導熱性能好的材料制成，能將刀片切削時所產生的熱量經刀片、刀具墊片迅速傳導到無機傳熱管加熱段，并通過冷卻段將熱量快速釋放到周圍環境。3由于無機傳熱管冷卻不需要借助外部流動介質及輔助設備，因此將會節約這些輔助設備的昂貴開支以及外來的冷卻介質的使用和處理費用。本發明的一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具可廣泛應用于干切削加工，尤其是切削溫度高的難加工材料的干切削加工，能夠克服切削液造成的環境污染，實現清潔化生產，降低成本。

附圖說明

圖1是本發明立體圖。

圖2是本發明無機傳熱管冷卻刀具墊片立體圖。

圖3是本發明局部剖面立體圖。

具體實施方式

如圖1、圖2、圖3所示，一種無機傳熱管冷卻的可轉位刀具，在刀柄1上裝有刀片2，在刀片2的正下方放置無機傳熱管冷卻刀具墊片，并通過刀片壓緊件4壓緊，所述的無機傳熱管冷卻刀具墊片是在刀具墊片3上連接有無機傳熱管5，無機傳熱管5通過固定塊6固定在刀柄1上；所述的無機傳熱管5沿管軸向依次分為加熱段A、絕熱段B和冷卻段C三部分；無機傳熱管5的加熱段A與刀具墊片3相連，絕熱段B通過固定塊6固定在刀柄1上，并與刀柄1保持間距；刀具墊片3由熱穩定性好、熱膨脹系數低、硬度高、導熱性能好的Cu/Al₂O₃復合材料，Al/TiB₂復合材料熱壓燒結而成。

切削過程中產生的熱量經刀片2、刀具墊片3傳遞到無機傳熱管5的加熱段A，無機傳熱管5加熱段A內的無機導熱介質受熱激發而運動和振動，經絕熱段B，將熱能快速傳遞到冷卻段C，將熱量釋放到周圍環境，無機導熱介質冷卻后回到加熱段A繼續吸熱，如此循環，刀具切削產生的熱量不斷地從無機傳熱管5加熱段A傳至冷卻段C散發，從而能夠有效減少了刀頭熱量積聚和溫度升高，減小刀具磨損。本例中，刀具墊片3采用Cu/Al₂O₃復合材料，Cu/Al₂O₃復合材料是同基體中分布著細小彌散Al₂O₃顆粒的一種顆粒增強金屬基復合材料，增強相具有熔點高(>2050℃)、熱穩定性好、熱膨脹系數低、硬度高、與基體材料的相容性好、成本低等特點，具有阻礙位錯、晶界及亞晶界運動，抑制再結晶過程的作用，從而大幅度提高了材料的硬度、強度等力學性能以及軟化溫度等，而不會過多地影響其導熱性能，由于還具有良好的抗腐蝕、抗磨損性能，能將刀具切削時產生的熱量迅速傳遞到無機傳熱管5加熱段A并通過冷卻段C散發。無機傳熱管5啟動迅速，導熱速度快，具有比熱管更優良的傳熱性能，導熱系數是白銀的數千倍，大約是普通熱管的8倍，且使用壽命長。本發明應用無機傳熱管強化刀片散熱，可以大大改善組合式刀具的冷卻條件。