CN102430790A - 一种热管式立铣刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热管式立铣刀，包括刀杆，所述刀杆的中心开有轴向的盲孔，盲孔的开口端朝向刀柄，所述盲孔的内壁上附着有吸液芯，盲孔的开口端用封口管密封，盲孔内装有一部分液体工质，且盲孔内为真空状态。本发明提出的技术方案，能使切削过程中产生的切削热被工质快速传递到刀柄，避免热量在刀尖的积累，同时刀柄受热膨胀又增加了主轴-刀柄间联结刚度，具有强化传热、提高切削稳定性、结构简单、使用灵活、维护方便、降低成本等特点。

Description

一种热管式立铣刀

技术领域

本发明涉及一种属于切削加工领域，尤其是一种热管式立铣刀。

背景技术

以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削加工技术作为21世纪先进制造技术的重要组成部分，目前已在航空航天、汽车、机床、模具、等众多领域得到广泛应用。由于高速切削系统是复杂的动态系统，随着切削速度的提高，在离心力和陀螺效应的影响下，主轴-刀柄间的夹紧力出现明显的减小，导致主轴-刀柄间的联结刚度降低，影响加工精度。

另一方面，在高速切削中，随着材料去除率大幅的增加，加工过程所消耗的能量也大幅攀升，这些能量90％以上都转化为热并积聚在刀尖，若不能及时热量传出去，会很快造成刀具的失效。传统的方法是使用切削液来降低切削区的温度，但是切削液的使用增加了成本并且，切削液中含有的硫、磷等成分会污染环境。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种热管式立铣刀，其针对具有低导热性、高粘性等特点的难加工材料进行高速或者超高速切削加工，此热管式立铣刀利用热管的原理促进刀具散热，本发明的作用是减小切削热在刀尖的积累、改善刀具散热，进而延长刀具寿命，增加主轴-刀柄间联结刚度，提高切削稳定性，并且结构简单、使用和维护方便、能耗低、保护环境、降低成本。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种热管式立铣刀，包括刀杆，所述刀杆的中心开有轴向的盲孔，盲孔的开口端朝向刀柄，所述盲孔的内壁上附着有吸液芯，盲孔的开口端用封口管密封，盲孔内装有一部分液体工质，且盲孔内为真空状态。

所述盲孔沿轴向分成三段，靠近铣刀刀尖一侧充满液体工质的一段为蒸发段，靠近盲孔开口端一段为冷凝段，中间部分为绝热段。

所述吸液芯设置于冷凝段和绝热段。

本发明的热管式立铣刀的外形结构与普通的立铣刀一样，但是其刀杆的中心开有轴向的盲孔，孔内壁附着有吸液芯，孔内填充有一定量的液体，称为工质。填充液体后盲孔抽成真空，用封口管将盲孔密封，将封口管夹扁并焊接好，以起到封口作用；在热管式立铣刀内形成一个密闭的真空的内腔，使得铣刀整体成为一个热管，即利用电子行业中常用热管的原理改造了立铣刀。这样工质的沸点就变低，容易吸热蒸发。靠近刀尖的一侧是蒸发段，靠近封口管的一侧是冷凝段，中间部分是绝热段，冷凝段在装夹时与刀柄接触。

本发明利用热管原理将刀尖的切削热传递到刀柄，使得刀柄受热膨胀，一定程度上增加主轴-刀柄间的联结刚度。

本发明利用热管原理改造铣刀，将普通的立铣刀的刀杆中加工出盲孔，选择合适沸点的液体作为工质密封在盲孔中，利用工质不断循环的蒸发吸热和凝结放热，通过工质在刀具内的循环，刀尖进行散热，改善刀具的散热情况，对以达到强化散热的目的，从而开发出一种适合高速干式切削的立铣刀。

本发明的工作原理是：在切削工件时，切削过程中刀尖产生的大量热量传到热管式立铣刀的蒸发段，引起内部工质蒸发由液体变成气体，气体上浮，将经过热管式立铣刀的绝热段到达冷凝段，在此过程中气体将会因遇冷不断冷凝为液体，同时将部分热量传给冷凝段，液体在重力作用和吸液芯的毛细吸力作用下又流回蒸发段吸收热量再次蒸发，这样工质就在蒸发段和冷凝段之间反复进行蒸发和冷凝的循环；冷凝段与刀柄接触，将热量传递给刀柄。因为高速铣削产生的离心力和陀螺力，会使得主轴-刀柄间联结刚度降低，工质将热量传递给刀柄，能使得刀柄受热膨胀，增加主轴-刀柄间联结刚度，提高切削稳定性。整个过程中，切削热被不断的从刀尖向刀柄传递，避免热量在刀尖的积累，使得刀具整体温度场分布较为均匀，改善刀具的散热。

本发明的有益效果是，本发明提出的技术方案，能使切削过程中产生的切削热被工质快速传递到刀柄，避免热量在刀尖的积累，同时刀柄受热膨胀又增加了主轴-刀柄间联结刚度，具有强化传热、提高切削稳定性、结构简单、使用灵活、维护方便、降低成本等特点。

附图说明

图1是本发明的主要结构示意图；

图2是本发明与刀柄的装夹示意图；

图中：1-热管式立铣刀，2-工质，3-吸液芯，4-封口管，5-冷凝段，6-绝热段，7-蒸发段，8-刀尖，9-刀杆，10-刀柄，11盲孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1、2所示，一种热管式立铣刀1，包括刀杆9，所述刀杆9的中心开有轴向的盲孔11，盲孔11的开口端朝向刀柄10，所述盲孔11的内壁上附着有吸液芯3，盲孔11的开口端用封口管4密封，盲孔11内装有一部分液体工质2，且盲孔11内为真空状态。

所述盲孔11沿轴向分成三段，靠近铣刀刀尖一侧充满液体工质2的一段为蒸发段7，靠近盲孔开口端一段为冷凝段5，中间部分为绝热段6。

所述吸液芯3设置于冷凝段5和绝热段6。

本发明的热管式立铣刀1的外形结构与普通的立铣刀一样，但是其刀杆9的中心开有轴向的盲孔11，孔内壁附着有吸液芯3，孔内填充有一定量的液体，称为工质2。填充液体后盲孔11抽成真空，用封口管4将盲孔11密封，在热管式立铣刀1内形成一个密闭的真空的内腔，这样工质2的沸点就变低，容易吸热蒸发。靠近刀尖8的一侧是蒸发段7，靠近封口管4的一侧是冷凝段5，中间部分是绝热段6，冷凝段5在装夹时与刀柄10接触。

在切削工件时，切削过程中刀尖8产生的大量热量传到热管式立铣刀1的蒸发段7，引起内部工质2蒸发由液体变成气体，气体上浮，将经过热管式立铣刀1的绝热段6到达冷凝段5，在此过程中气体将会因遇冷不断冷凝为液体，同时将部分热量传给冷凝段5，液体在重力作用和吸液芯3的毛细吸力作用下又流回蒸发段7吸收热量再次蒸发，这样工质2就在蒸发段7和冷凝段5之间反复进行蒸发和冷凝的循环；冷凝段5与刀柄10接触，将热量传递给刀柄10。因为高速铣削产生的离心力和陀螺力，会使得主轴-刀柄间联结刚度降低，工质将热量传递给刀柄10，能使得刀柄10受热膨胀，增加主轴-刀柄间联结刚度，提高切削稳定性。整个过程中，切削热被不断的从刀尖8向刀柄10传递，避免热量在刀尖8的积累，使得刀具整体温度场分布较为均匀。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种热管式立铣刀，包括刀杆，其特征是，所述刀杆的中心开有轴向的盲孔，盲孔的开口端朝向刀柄，所述盲孔的内壁上附着有吸液芯，盲孔的开口端用封口管密封，盲孔内装有一部分液体工质，且盲孔内为真空状态。

2.如权利要求1所述的一种热管式立铣刀，其特征是，所述盲孔沿轴向分成三段，靠近铣刀刀尖一侧充满液体工质的一段为蒸发段，靠近盲孔开口端一段为冷凝段，中间部分为绝热段。

3.如权利要求2所述的一种热管式立铣刀，其特征是，所述吸液芯设置于冷凝段和绝热段。

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