一種振蕩熱管冷卻刀柄及改善刀具散熱的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于機(jī)械切削刀具，特別是涉及一種一種振蕩熱管冷卻刀柄及改善刀具散熱的方法;該刀柄應(yīng)用于可轉(zhuǎn)位合金刀具，適用于金屬切削加工。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械加工是機(jī)械生產(chǎn)中最重要的金屬成型方式之一。因此在制造技術(shù)研究中，降低成本并提高其切削效率是被長期關(guān)注的熱點(diǎn)。而機(jī)加工過程中，切削金屬過程中的能量會很大程度上因切肩形變、刀具與切肩摩擦和刀具與工件摩擦轉(zhuǎn)換成熱量。其中大量的熱量會集中在刀尖處使工件軟化易于切割，但同時(shí)也帶來了一系列的問題，如:金屬可能因受熱軟化而粘結(jié)在刀具表面進(jìn)而造成刀具更大的損傷或過高的溫度導(dǎo)致刀具劇烈的磨損，由于熱量集中導(dǎo)致刀具材料本身的膨脹進(jìn)而導(dǎo)致加工表面精度的下降，因此改善切削加工中的熱量產(chǎn)生、傳導(dǎo)問題是機(jī)械加工技術(shù)研究中的重要部分，對于提高機(jī)械加工過程的可靠性有著重要意義。
[0003]在傳統(tǒng)的切削加工中，往往使用切削液以以改善過程中的刀具損耗。但是切削液的使用帶來了各類環(huán)保和工作人員健康問題，同時(shí)也增加了制造成本。近年來出現(xiàn)了一些新的刀具冷卻技術(shù)諸如最小量潤滑技術(shù)、低溫冷卻、壓縮空氣冷卻等技術(shù)。雖然這些技術(shù)已日趨成熟，但仍存在諸多問題，同樣會帶來一些環(huán)保和工作人員健康問題，且實(shí)際應(yīng)用中，往往需要在機(jī)床上安裝額外的輔助設(shè)備如液體循環(huán)設(shè)備等，同樣提高了應(yīng)用成本。近年來出現(xiàn)的熱管冷卻技術(shù)在一定程度上彌補(bǔ)了一些不足，但在性能方面仍有待改進(jìn)和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種設(shè)置有振蕩熱管的冷卻刀柄，利用振蕩熱管費(fèi)凡的導(dǎo)熱能力和其結(jié)構(gòu)的便捷性，將切削過程中產(chǎn)生在刀片上的熱量傳導(dǎo)出去，以實(shí)現(xiàn)刀具損耗的降低并延長刀具使用壽命。同時(shí)，針對可轉(zhuǎn)位刀具刀柄的改良，大大降低了冷卻技術(shù)應(yīng)用的制造成本和使用成本，在經(jīng)濟(jì)性上有卓越的優(yōu)勢。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提出一種利用振蕩熱管改善刀具散熱的方法。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種振蕩熱管冷卻刀柄，包括刀柄本體、位于刀柄本體一側(cè)且用于固定刀柄本體的固定裝置、通過固定裝置安裝并嵌入刀柄本體的振蕩熱管；
[0007]振蕩熱管從底端至頂端依次分為吸熱段、絕熱鍛和冷凝段;其中振蕩熱管的吸熱段位于可轉(zhuǎn)位刀片下方，與刀片緊密接觸，冷凝段設(shè)置在頂端，共三個(gè)彎頭，形成振蕩回路；
[0008]振蕩熱管為紫銅薄壁毛細(xì)管，在冷凝段設(shè)置有供更換工質(zhì)的塑料三通接頭換液
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[0009]優(yōu)選的，刀柄本體包括刀柄和與刀柄連接的刀片；刀柄為可轉(zhuǎn)位車刀刀柄，刀片安裝處下方加工出嵌入毛細(xì)銅管的明槽，刀柄后端機(jī)夾外處側(cè)安裝固定裝置;在刀柄上加工明槽并使用螺釘定位連接，固定裝置根據(jù)切削條件選擇不同高度，使振蕩熱管以不同工作角度工作以達(dá)到不同切削條件下的散熱。
[0010]優(yōu)選的，刀片下方溝槽寬度與毛細(xì)銅管直徑相當(dāng)，銅管涂有導(dǎo)熱膠且與刀片直接接觸，毛細(xì)銅管暴露部分用石棉網(wǎng)纏繞以隔熱并保護(hù)銅管不被切肩導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞。
[0011]本發(fā)明還提供了一種利用振蕩熱管改善刀具散熱的方法，該方法包括如下步驟:
[0012]振蕩熱管通過固定裝置安裝在刀柄本體上，并嵌入通過銑削加工出的明槽，吸熱段位于刀片下方并緊密相連，振蕩熱管的冷凝段設(shè)置在刀柄本體斜上方;加工過程中切削產(chǎn)熱經(jīng)刀片傳導(dǎo)至振蕩熱管吸熱段，工質(zhì)汽化形成“氣泡-液塞”的氣泡流并啟動振蕩，通過往復(fù)振蕩，在冷凝段以風(fēng)冷方式降溫，工質(zhì)蒸汽液化放熱，并因壓差作用以振蕩的形式再返回吸熱段，如此循環(huán)，刀片產(chǎn)生的切削熱不斷由振蕩熱管傳至冷凝段，減少了刀片熱量積聚和溫度升高。
[0013]有益效果:
[0014](1)在切削加工過程中，因工件表面、切肩表面同刀具表面摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，熱量集中在刀尖或刀刃局部很小的區(qū)域難以及時(shí)消散，這是刀具磨損的主要原因。本發(fā)明通過振蕩熱管這種高效便捷的傳熱元件，將熱量連續(xù)輸出至外界，強(qiáng)化了刀具散熱，減少了刀具損耗，延長了刀具壽命。
[0015](2)由于不需要使用外部介質(zhì)輔助流動設(shè)備，大大降低了設(shè)備費(fèi)用和外部冷卻液的處理費(fèi)用，且設(shè)計(jì)完全針對可轉(zhuǎn)位車刀刀柄，可重復(fù)使用，且不影響刀柄壽命，也大大降低了加工成本。
[0016](3)采用振蕩熱管結(jié)構(gòu)簡單，可以通過更換工質(zhì)并調(diào)整支撐架以形成不同熱管傾角，并適應(yīng)不同加工條件，使用簡便，易于推廣
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的一種振蕩熱管冷卻刀柄的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的一種振蕩熱管冷卻刀柄的刀柄本體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0020]本發(fā)明公開了一種振蕩熱管冷卻刀柄及其改善刀具散熱的方法，該振蕩熱管冷卻刀柄包括刀柄本體、振蕩熱管和固定裝置，振蕩熱管與水平方向呈一定角度嵌入刀柄并置于固定裝置上，自下往上依次為吸熱段、絕熱段和冷凝段;振蕩熱管的吸熱段位于可轉(zhuǎn)位刀片下方的刀柄支撐面并與刀片緊密接觸，絕熱段與刀柄不接觸，冷凝段設(shè)置在刀柄上方但不與車床刀架接觸，冷凝段一處彎頭設(shè)置可更換工質(zhì)的換液口。本發(fā)明刀具切削時(shí)產(chǎn)生的熱量從刀片傳導(dǎo)到振蕩熱管吸熱段，振蕩熱管內(nèi)工質(zhì)受熱形成“氣泡-液柱”的氣泡流交替結(jié)構(gòu)并以往復(fù)振蕩的形式主動開始運(yùn)行，氣泡流通過絕熱段后在冷凝段冷凝從而釋放潛熱，并在吸熱段和冷凝段的壓強(qiáng)差作用下振蕩并返回吸熱段，如此過程反復(fù)進(jìn)行，使刀片產(chǎn)生的熱量不斷通過振蕩熱管從吸熱段傳至冷凝段散發(fā)，并有效防止刀片溫度升高。
[0021]參見圖1，本發(fā)明提供的振蕩熱管冷卻刀柄，包括刀柄本體3、位于刀柄本體3—側(cè)且用于固定刀柄本體3的固定裝置2、通過固定裝置2安裝并嵌入刀柄本體3的振蕩熱管7;
[0022]振蕩熱管7從底端至頂端依次分為吸熱段、絕熱鍛和冷凝段;其中振蕩熱管7的吸熱段位于可轉(zhuǎn)位刀片下方，與刀片緊密接觸，冷凝段設(shè)置在頂端，共三個(gè)彎頭，形成振蕩回路；
[0023]振蕩熱管7為紫銅薄壁毛細(xì)管，在冷凝段設(shè)置有供更換工質(zhì)的塑料三通接頭換液
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[0024]刀柄本體3包括刀柄和與刀柄連接的刀片；刀柄為可轉(zhuǎn)位車刀刀柄，刀片安裝處下方加工出嵌入毛細(xì)銅管的明槽，刀柄后端機(jī)夾外處側(cè)安裝固定裝置2;在刀柄上加工明槽并使用螺釘定位連接，固定裝置2根據(jù)切削條件選擇不同高度，使振蕩熱管7以不同工作角度工作以達(dá)到不同切削條件下的散熱。
[0025]刀片下方溝槽寬度與毛細(xì)銅管直徑相當(dāng)，銅管涂有導(dǎo)熱膠且與刀片直接接觸，毛細(xì)銅管暴露部分用石棉網(wǎng)纏繞以隔熱并保護(hù)銅管不被切肩導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞。
[0026]本發(fā)明還提供了利用振蕩熱管改善刀具散熱的方法，該方法包括如下步驟:
[0027]振蕩熱管7通過固定裝置2安裝在刀柄本體3上，并嵌入通過銑削加工出的明槽，吸熱段位于刀片下方并緊密相連，振蕩熱管7的冷凝段設(shè)置在刀柄本體斜上方;加工過程中切削產(chǎn)熱經(jīng)刀片傳導(dǎo)至振蕩熱管7吸熱段，工質(zhì)汽化形成“氣泡-液塞”的氣泡流并啟動振蕩，通過往