一种振荡热管冷却刀柄的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种振荡热管冷却刀柄，该振荡热管冷却刀柄包括刀柄本体(3)、位于刀柄本体(3)一侧且用于固定刀柄本体(3)的固定装置(2)、通过固定装置(2)安装并嵌入刀柄本体(3)的振荡热管(7)；振荡热管(7)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(7)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(7)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。本实用新型有效防止刀片温度升高。
【专利说明】
一种振荡热管冷却刀柄
技术领域
[0001]本实用新型属于机械切削刀具，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】
[0002]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肩形变、刀具与切肩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。
[0003]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】
[0004]技术问题:本实用新型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。
[0005]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本实用新型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；
[0006]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；
[0007]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
□O
[0008]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紫铜薄壁毛细管的明槽，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。
[0009]优选的，刀片下方沟槽宽度与紫铜薄壁毛细管直径相当，铜管涂有导热胶且与刀片直接接触，紫铜薄壁毛细管暴露部分用石棉网缠绕以隔热并保护紫铜薄壁毛细管不被切肩导致其结构破坏。
[0010]本实用新型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:
[0011 ]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。
[0012]有益效果:
[0013](I)在切削加工过程中，因工件表面、切肩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。本实用新型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。
[0014](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。
[0015](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】
[0016]图1为本实用新型的一种振荡热管冷却刀柄的组成结构示意图。
[0017]图2为本实用新型的一种振荡热管冷却刀柄的刀柄本体结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0019]本实用新型公开了一种振荡热管冷却刀柄，该振荡热管冷却刀柄包括刀柄本体、振荡热管和固定装置，振荡热管与水平方向呈一定角度嵌入刀柄并置于固定装置上，自下往上依次为吸热段、绝热段和冷凝段;振荡热管的吸热段位于可转位刀片下方的刀柄支撑面并与刀片紧密接触，绝热段与刀柄不接触，冷凝段设置在刀柄上方但不与车床刀架接触，冷凝段一处弯头设置可更换工质的换液口。本实用新型刀具切削时产生的热量从刀片传导到振荡热管吸热段，振荡热管内工质受热形成“气泡-液柱”的气泡流交替结构并以往复振荡的形式主动开始运行，气泡流通过绝热段后在冷凝段冷凝从而释放潜热，并在吸热段和冷凝段的压强差作用下振荡并返回吸热段，如此过程反复进行，使刀片产生的热量不断通过振荡热管从吸热段传至冷凝段散发，并有效防止刀片温度升高。
[0020]参见图1，本实用新型提供的振荡热管冷却刀柄，包括刀柄本体3、位于刀柄本体3一侧且用于固定刀柄本体3的固定装置2、通过固定装置2安装并嵌入刀柄本体3的振荡热管7；
[0021]振荡热管7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7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；
[0022]振荡热管7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
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[0023]刀柄本体3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紫铜薄壁毛细管的明槽，刀柄后端机夹外处侧安装固定装置2;在刀柄上加工明槽并使用螺钉定位连接，固定装置2根据切削条件选择不同高度，使振荡热管7以不同工作角度工作以达到不同切削条件下的散热。
[0024]刀片下方沟槽宽度与紫铜薄壁毛细管直径相当，铜管涂有导热胶且与刀片直接接触，紫铜薄壁毛细管暴露部分用石棉网缠绕以隔热并保护紫铜薄壁毛细管不被切肩导致其结构破坏。
[0025]振荡热管7通过固定装置2安装在刀柄本体3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7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7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7传至冷凝段，减少了刀片热量积聚和温度升高。
[0026]本实用新型的振荡热管冷却刀柄，包括刀柄本体、振荡热管和固定装置，热管为紫铜薄壁毛细管，在冷凝段设置有可供更换工质的塑料三通接头换液口；振荡热管沿底端至顶端依次为吸热段、绝热锻和冷凝段;振荡热管通过固定装置安装并嵌入刀柄本体，其中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。
[0027]所述振荡热管冷却刀柄是将振荡热管应用于传统可转位车床刀柄。
[0028]所述振荡热管为紫铜薄壁毛细管，其末端设置有可供换液的三通接头，外接软管，可替换工质以适应不同加工条件及温度。
[0029]所述振荡热管冷却刀柄为可转位车刀刀柄，刀片安装处下方加工出嵌入紫铜薄壁毛细管的明槽，刀柄后端机夹外处侧安装热管定位装置;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可选择不同高度，使振荡热管能够以不同工作角度工作以达到不同切削条件下的最优散热。
[0030]所述振荡热管冷却刀柄，其刀片下方沟槽宽度与紫铜薄壁毛细管直径相当，铜管涂有导热胶且与刀片直接接触，紫铜薄壁毛细管暴露部分用石棉网缠绕以隔热并保护铜管不被切肩导致其结构破坏。
[0031]所述振荡热管冷却刀柄的固定装置包括刀柄本体、热管支撑架、紧固螺钉、支撑泡沫材料;刀柄本体刀片下方加工的明槽嵌入毛细铜管并具有定位并固定作用，明槽宽度及深度比紫铜薄壁毛细管直径略大以方便安装，形状为半圆弧形与直线相切连接，共开三个明槽安置铜管，设置三处弯头；刀柄后端机夹处外侧加工明槽并钻孔攻螺纹，明槽深度较浅，宽度与支撑架宽度相同，支撑架有通孔，通过螺钉紧固；支撑架上设置有绝热的支撑泡沫材料用于支撑并固定热管防止因其柔性导致实际切削加工时振动导致加工精度下降。
[0032]本实用新型利用振荡热管改善刀具散热: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，热管的冷凝段设置在刀柄斜上方;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，有效减少了刀片热量积聚和温度升高。
[0033]该振荡热管冷却刀柄在其安装刀片后结构包括外接软管1、振荡热管固定支撑架
2、刀柄本体3、2个紧固螺钉4、可转位硬质合金刀片5、压板6、振荡热管7、T型三通接头8，振荡热管7由直径为2_的紫铜薄壁毛细管和液相工质组成，弯折形成振荡回路;外接软管I为PP材质透明软管，用于连接液体加注装置如注射器等;振荡热管固定支撑架2材质与刀柄本体相同，或选用铸铁或钢等金属材料;刀柄本体3在尾端开明槽并钻通孔攻螺纹用于支撑架定位固定，在刀片安装处下方开如图2所示宽度为2.1mm的明槽用于安装紫铜薄壁毛细管；可转位硬质合金材料刀片5尺寸为19mmX 19mmX 7mm;T型三通接头8为PP透明材质。其制备方法如下:
[0034]1.选取刀片尺寸为19mmX 19mm的可转位45°外圆车刀，在刀片安装处下表面通过铣削加工出深为2mm宽为2.1mm的明槽形状如图2所示，在刀柄尾端机夹处如图2所示一侧离尾端17mm中轴处开通孔并攻螺纹，并离刀柄底面6mm开始向上加工出宽16mm深2mm的明槽。
[0035]2.截取外径为2mm内径为Imm的紫铜薄壁毛细铜管，并进行弯折形成振荡回路，按如图2方式进行安装，且用石棉纤维布包裹自底端到顶端之间暴露在外的部分，一方面用于绝热，一方面保证铜管不会被加工过程中产生的切肩破坏;铜管与刀片接触的部分涂有导热胶并在安装时压紧保证紧密接触。
[0036]3.将支撑架安装定位在刀柄本体上，支撑架上安装绝热泡沫材料同时起对柔性热管的固定和支撑作用。
[0037]4.在接头处安装T型三通接头保证铜管联通，用UPU胶密封接头处，外接PP材质软管。
[0038]5.用抽真空充液装置通过软管向紫铜薄壁毛细管内充液，工质选用丙酮，填充体积占总体积的55%，充液完毕后使用止水夹夹紧，形成振荡热管7。
[0039]在振荡热管7顶端附近安置风机，切削加工时使用风冷进行散热降温。
【主权项】
1.一种振荡热管冷却刀柄，其特征在于:包括刀柄本体(3)、位于刀柄本体(3) —侧且用于固定刀柄本体(3)的固定装置(2)、通过固定装置(2)安装并嵌入刀柄本体(3)的振荡热管(7)； 振荡热管(7)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(7)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(7)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。2.根据权利要求1所述的一种振荡热管冷却刀柄，其特征在于:刀柄本体(3)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紫铜薄壁毛细管的明槽，刀柄后端机夹外处侧安装固定装置(2);在刀柄上加工明槽并使用螺钉定位连接，固定装置(2)根据切削条件选择不同高度，使振荡热管(7)以不同工作角度工作以达到不同切削条件下的散热。3.根据权利要求2所述的一种振荡热管冷却刀柄，其特征在于:所述的刀片，其下方的沟槽宽度与紫铜薄壁毛细管直径相同，铜管涂有导热胶且与刀片直接接触，紫铜薄壁毛细管暴露部分用石棉网缠绕以隔热并保护紫铜薄壁毛细管不被切肩导致其结构破坏。
【文档编号】B23B29/12GK205519724SQ201620100838
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】杨旸, 吴泽, 蔡潇
【申请人】东南大学