[发明专利]基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为一种基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法。

背景技术

在机械加工行业，切削热一直是人们普遍关心的问题，也是企业亟待解决的技术关键。切削加工产生很多切削热，大量的切削热传入刀具，致使刀具切削部位温度升高。过高的切削温度将加快刀具发生磨损，如扩散磨损，粘结磨损和化学磨损，进而降低了刀具耐用度，使刀具提前发生失效。

钻削加工属于半封闭式加工，切削时，麻花钻既做主运动，又做进给运动，因而产生的切削热多且不易散发。这样，大量的切削热积聚在麻花钻的切削部位一横刃、主切削刃区域，进而加快了切削部位的磨损失效，因此快速、有效地传出切削热对保证麻花钻耐用度，获得零部件必要的加工精度非常重要。

目前国内外常用切削液来降低麻花钻的切削温度，但对钻削加工来说，切削液会致使切屑流入工件内，如孔的内表面，造成工件制造精度降低；更为重要的是，切削液含有毒性化学物质，能污染环境，对操作人员有害，而且会增加企业的生产成本，如美国制造业用于购置、处理切削液的费用占整个产品制造总费用的36％。为此，近年来国内外学者提出了一种新的降低切削温度的方法，即利用热管技术，借助热管高效相变传热特点来降低刀具切削区的温度，发表的文献主要包括：《International Journal of Advanced Manufacturing Technology》的Investigation of dry machining with embedded heat pipe cooling by finite element analysis and experiments和An Investigation of a Heat Pipe Cooling System for Use Turning on a Lathe；南京航空航天大学硕士论文《环形热管砂轮设计及其传热性能分析》和《热管式金刚石磨头的研制》。热管是一种一端靠近热源，另一端靠近温度较低区域，以较小的温度梯度进行热量传输，而无需外加动力的组件，其主要特点是：传热效率极高、对环境友好、价格便宜、安全、可靠。目前热管技术在车削、磨削领域有一定程度的应用，但在钻削加工领域，迄今为止，尚未见任何专利出现。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法，以解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：基于热管相变的提高麻花钻使用寿命的方法，包括麻花钻，所述麻花钻包括：热管、麻花钻体、麻花钻柄部、麻花钻主刀刃、横刃，所述麻花钻体包括：麻花钻切削部分、麻花钻导向部分和麻花钻柄部，其中麻花钻切削部分包括麻花钻横刃、主切削刃和副切削刃，所述麻花钻体一端为麻花钻柄部、另一端为麻花钻切削部分，热管以平行于麻花钻体轴线的方向，从麻花钻柄部植入麻花钻内，并接近麻花钻主刀刃、横刃区域，所述热管内填充有吸液芯，所述热管冷凝段与端铣刀柄共平面；所述热管植入麻花钻内，热管的蒸发段接近麻花钻主切削刃和横刃区域，冷凝段接近麻花钻柄部；麻花钻主切削刃和横刃区域产生的切削热量，在热管壁和热管内部浸满工质的吸液芯的热传导作用下，进入到热管的蒸发段，使得蒸发段部位的工质温度升高，热管管内空间处于负压状态；随着吸收热量增多，蒸发段部位吸液芯内的工质发生汽化，在微小压差作用下流向热管的冷凝段，并向外界释放出热量且凝结成液体；该液体工质在热管内部贴壁金属网丝毛细抽吸力的作用下返回到蒸发段，并再次受热汽化；如此反复循环，连续不断地将切削热量从麻花钻的主切削刃和横刃区域传入热管蒸发段，传向冷凝段，降低麻花钻切削温度。

进一步地，所述麻花钻为直径为3、3.5、6、10、20mm的标准直柄麻花钻，材料为高速钢。

进一步地，所述热管为碳钢-水热管。

进一步地，所述冷凝段的外端与麻花钻的柄部等平面。

进一步地，所述麻花钻内装有热管的孔的直径等于使用的热管直径加0.6～1.2mm。

优选地，所述麻花钻内植入热管的孔的孔壁与热管管壁之间设有接触热阻，接触热阻的材料为固态锡。

进一步地，所述麻花钻均匀缓慢加热到316℃，以保证液态锡材料能分布均匀在新型麻花钻和热管之间。

优选地，所述热管内部使用的吸液芯材料为碳钢。

优选地，所述端铣刀头每齿进给量S_z＝0.12～0.13mm/z，使用时铣床主轴转速n＝400～600rpm。

本发明对比已有技术具有以下显著优点：