[发明专利]一种振荡热管冷却刀柄及改善刀具散热的方法

说明书

技术领域

本发明属于机械切削刀具，特别是涉及一种一种振荡热管冷却刀柄及改善刀 具散热的方法；该刀柄应用于可转位合金刀具，适用于金属切削加工。

背景技术

机械加工是机械生产中最重要的金属成型方式之一。因此在制造技术研究中， 降低成本并提高其切削效率是被长期关注的热点。而机加工过程中，切削金属过 程中的能量会很大程度上因切屑形变、刀具与切屑摩擦和刀具与工件摩擦转换成 热量。其中大量的热量会集中在刀尖处使工件软化易于切割，但同时也带来了一 系列的问题，如：金属可能因受热软化而粘结在刀具表面进而造成刀具更大的损 伤或过高的温度导致刀具剧烈的磨损，由于热量集中导致刀具材料本身的膨胀进 而导致加工表面精度的下降，因此改善切削加工中的热量产生、传导问题是机械 加工技术研究中的重要部分，对于提高机械加工过程的可靠性有着重要意义。

在传统的切削加工中，往往使用切削液以以改善过程中的刀具损耗。但是切 削液的使用带来了各类环保和工作人员健康问题，同时也增加了制造成本。近年 来出现了一些新的刀具冷却技术诸如最小量润滑技术、低温冷却、压缩空气冷却 等技术。虽然这些技术已日趋成熟，但仍存在诸多问题，同样会带来一些环保和 工作人员健康问题，且实际应用中，往往需要在机床上安装额外的辅助设备如液 体循环设备等，同样提高了应用成本。近年来出现的热管冷却技术在一定程度上 弥补了一些不足，但在性能方面仍有待改进和提高。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种设置有振 荡热管的冷却刀柄，利用振荡热管费凡的导热能力和其结构的便捷性，将切削过 程中产生在刀片上的热量传导出去，以实现刀具损耗的降低并延长刀具使用寿命。 同时，针对可转位刀具刀柄的改良，大大降低了冷却技术应用的制造成本和使用 成本，在经济性上有卓越的优势。

本发明的另一目的在于提出一种利用振荡热管改善刀具散热的方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种振荡热管冷却刀柄， 包括刀柄本体、位于刀柄本体一侧且用于固定刀柄本体的固定装置、通过固定装 置安装并嵌入刀柄本体的振荡热管；

振荡热管从底端至顶端依次分为吸热段、绝热锻和冷凝段；其中振荡热管的 吸热段位于可转位刀片下方，与刀片紧密接触，冷凝段设置在顶端，共三个弯头， 形成振荡回路；

振荡热管为紫铜薄壁毛细管，在冷凝段设置有供更换工质的塑料三通接头换 液口。

优选的，刀柄本体包括刀柄和与刀柄连接的刀片；刀柄为可转位车刀刀柄， 刀片安装处下方加工出嵌入毛细铜管的明槽，刀柄后端机夹外处侧安装固定装置； 在刀柄上加工明槽并使用螺钉定位连接，固定装置根据切削条件选择不同高度， 使振荡热管以不同工作角度工作以达到不同切削条件下的散热。

优选的，刀片下方沟槽宽度与毛细铜管直径相当，铜管涂有导热胶且与刀片 直接接触，毛细铜管暴露部分用石棉网缠绕以隔热并保护铜管不被切屑导致其结 构破坏。

本发明还提供了一种利用振荡热管改善刀具散热的方法，该方法包括如下步 骤：

振荡热管通过固定装置安装在刀柄本体上，并嵌入通过铣削加工出的明槽， 吸热段位于刀片下方并紧密相连，振荡热管的冷凝段设置在刀柄本体斜上方；加 工过程中切削产热经刀片传导至振荡热管吸热段，工质汽化形成“气泡-液塞”的 气泡流并启动振荡，通过往复振荡，在冷凝段以风冷方式降温，工质蒸汽液化放 热，并因压差作用以振荡的形式再返回吸热段，如此循环，刀片产生的切削热不 断由振荡热管传至冷凝段，减少了刀片热量积聚和温度升高。

有益效果：

(1)在切削加工过程中，因工件表面、切屑表面同刀具表面摩擦会产生 大量的热，热量集中在刀尖或刀刃局部很小的区域难以及时消散，这是刀具磨损 的主要原因。本发明通过振荡热管这种高效便捷的传热元件，将热量连续输出至 外界，强化了刀具散热，减少了刀具损耗，延长了刀具寿命。

(2)由于不需要使用外部介质辅助流动设备，大大降低了设备费用和外 部冷却液的处理费用，且设计完全针对可转位车刀刀柄，可重复使用，且不影响 刀柄寿命，也大大降低了加工成本。

(3)采用振荡热管结构简单，可以通过更换工质并调整支撑架以形成不 同热管倾角，并适应不同加工条件，使用简便，易于推广

附图说明

图1为本发明的一种振荡热管冷却刀柄的组成结构示意图。