CN103240577B - 突起形成装置和用于形成用于热交换器的突起部的方法 - Google Patents

突起形成装置和用于形成用于热交换器的突起部的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种突起形成装置，包括保持将被加工的物体的保持部(31)、具有能够切削所述物体的切削部(62)的刀头(60，80，90)、和能够驱动刀头的驱动部(40，50，70)。刀头能够沿着与所述物体的外表面相交叉的路径移动，以便将刀头的切削部(62)插入所述物体中。切削部(62)能够沿着平行于所述物体的所述外表面的进一步切削路径移动，以提供被切削成线性形状并连接至所述物体的突起部。刀头在沿着预定成形路径移动时连续地接触突起部，使得突起部垂直于所述物体的所述外表面延伸。

Description

突起形成装置和用于形成用于热交换器的突起部的方法
技术领域
本公开内容涉及突起形成装置和用于形成用于热交换器的突起部的方法。
背景技术
用于通过切削(即，成形)物体而不将突起部从物体上分离来形成连接至物体的突起部的方法是已知的。在成形过程中，突起部通常被成形以被回压，以增加切削效率。例如，专利文献1(JP 2009-32755A，对应于US2009/0025222 A1)公开了用于形成板状散热片的方法，所述板状散热片为回压的突起部。
当回压式突起部用作散热片时，难以用外部空气交换散热片之间的空气。因此，散热片的冷却能力可能相对较小。
本公开内容的目标是提供一种能够形成垂直于物体的外表面延伸的突起部的突起形成装置，提供一种用于形成该突起部的方法，以及提供一种具有由该突起形成装置或由用于形成该突起部的方法形成的突起部的热交换器。
发明内容
根据本公开内容的一个方面，一种突起形成装置包括保持部、刀头和驱动部。保持部保持将被加工的物体，并且刀头具有能够切削所述物体的切削部。刀头能够沿着与所述物体的外表面相交叉的切入路径移动，以便将刀头的切削部插入所述物体中。插入所述物体中的切削部能够沿着平行于所述物体的所述外表面的进一步切削路径移动，以提供被切削成线性形状并连接至所述物体的突起部。刀头在沿着预定成形路径移动的同时连续地接触突起部，使得突起部垂直于所述物体的所述外表面延伸。
根据本公开内容的另一个方面，提供了一种方法，用于形成垂直于将被加工的物体的外表面延伸的突起部。根据该方法，沿着与所述物体的外表面相交叉的切入路径移动刀头，以便将刀头的切削部插入所述物体中。而且，沿着平行于所述物体的所述外表面的进一步切削路径进一步移动插入所述物体中的切削部，以形成被切削成线性形状并连接至所述物体的突起部。而且，在保持刀头与突起部接触的同时沿着预定成形路径移动刀头。
因而，可以通过切削加工形成垂直于所述物体的外表面延伸的突起部。当垂直于所述外表面延伸的突起部用作散热片时，可以获得大的冷却能力。
在本说明书中，用词“方向”包括线性方向和弯曲方向。因此，“与突起部相交叉的方向”包括与突起部垂直地相交叉的线性方向、从突起部的纵向方向倾斜的线性方向、和通过采用突起部的基端部作为圆的中心绘制的圆的周向方向。
附图说明
根据接下来的描述、随附权利要求和附图，将最佳地理解本公开内容以及它的其它目标、特征和优点，在附图中：
图1为图示具有由根据本公开内容的第一实施例的突起形成装置形成的散热片的通道部件的透视图；
图2为示出图1中的通道部件的一部分的截面图；
图3为示出根据第一实施例的突起形成装置的示意图；
图4为示出从图3中的IV观看的突起形成装置的示意图；
图5为示出用于图3中的突起形成装置的刀头的切削部的放大示意图；
图6为示出从图5中的VI观看的刀头的切削部的示意图；
图7为示出用于在根据第一实施例的突起形成装置中形成散热片的过程的流程图；
图8为示出从图3中的VIII观看的刀头的示意图，该刀头被移动使得刀头变为邻近通道部件；
图9为示出刀头的示意图，从图8的状态移动该刀头，以便将该刀头插入通道部件中；
图10为示出从图9的状态沿着进一步切削路径移动的刀头的示意图；
图11为示出从图10的状态沿着第一成形路径移动的刀头的示意图；
图12为示出在根据本公开内容的第二实施例的突起形成装置中沿着第二成形路径移动的刀头的示意图；
图13为示出根据本公开内容的第三实施例的刀头的切削部的视图；以及
图14为示出根据本公开内容的第四实施例的刀头的切削部的视图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本公开内容的实施例。在实施例中，可以将相同的附图标记分配给对应于在之前的实施例中描述的内容的部件，并且可以省略该部件的重复说明。当在实施例中仅描述一配置的一部分时，另一个之前的实施例可以适用于该配置的其它部分。即使没有明确描述可以组合部件，但部件可以被组合。即使没有明确描述可以组合实施例，也可以部分地组合实施例，只要在该组合中不存在坏处。
(第一实施例)
根据本公开内容的第一实施例的、在图3和4中示出的突起形成装置20形成图1中示出的通道部件10的散热片12。用于热交换器9的通道部件10可以为圆筒形中空部件，并且在其中具有例如通道11，诸如冷却剂之类的冷却介质能够流过该通道11。通道11中的冷却介质的热量传递至通道部件10，以从散热片12散发至周围空气。如图2所示，散热片12为垂直于通道部件10的外表面13延伸的针状突起部。
将参照图3-6描述突起形成装置20。突起形成装置20包括基座30、虎钳31、驱动部和刀头60。驱动部包括x-轴致动器40、y-轴致动器50和电子控制装置70。虎钳31可以用作保持部的示例，该保持部保持将由突起形成装置加工的物体。
虎钳31固定在基座30的板上，并保持用作被加工的物体的示例的通道部件10。x-轴致动器40包括滑动装置41，滑动装置41能够沿平行于基座30的板的表面的x轴方向移动。x-轴致动器40由支柱42支撑以固定至基座30，如图4所示。滑动装置41例如固定至可转动地设置在外壳43中的滚珠丝杠。当滚珠丝杠由马达44旋转驱动时，滑动装置41可以沿x轴方向移动。通道部件10由虎钳31保持，以便通道部件10的上侧的外表面13变为平行于x轴方向。在第一实施例中，通道部件10由虎钳31水平地保持，如图3-6所示。
y-轴致动器50包括滑动装置51，滑动装置51能够沿垂直于基座30的板表面的y-轴方向移动。滑动装置51例如固定至可转动地设置在外壳52中的滚珠丝杠。当滚珠丝杠由马达53旋转驱动时，滑动装置51可以沿y轴方向移动。外壳52被固定至x-轴致动器40的滑动装置41并与滑动装置41形成一体，以能够随着滑动装置41沿x轴方向的运动沿x轴方向滑动。
每个刀头60包括支撑部61和从支撑部61的一个端部突出的切削部62。切削部62沿与支撑部61的纵向方向相交叉的方向突出。切削部62能够切削通道部件10。切削部62的前刀面63的刀面角θ被设置为大于用于切削平面的普通成形器的切削部的前刀面的刀面角。刀面角θ为前刀面63相对于垂直于通道部件10的外表面13的线的角度，如图5所示。
刀头60的前刀面63具有多个凹槽66，所述多个凹槽66从刀头60的边缘64朝向刀头60的基端65延伸，如图5所示。基端65位于切削部62和支撑部61之间的连接部处。凹槽66沿刀头60的宽度方向彼此分开，并且彼此平行。刀头60的宽度方向垂直于x轴方向和y轴方向。
刀头60的支撑部61的另一端部沿x轴方向彼此连接，以成为具有板状形状的切削工具67。在第一实施例中，切削工具67例如由三个刀头60形成。
突起形成装置20具有沿刀头60的宽度方向布置的多个切削工具67。在第一实施例中，突起形成装置20例如包括四个切削工具67。如图3所示，切削工具67由固定至滑动装置51的卡盘装置71保持，以便一个切削工具67的刀头60的边缘64沿刀头60的宽度方向，即沿切削工具67的排列方向(厚度方向)不与另一个切削工具67的刀头60的边缘64重叠。
当滑动装置51沿y轴方向移动时，刀头60与滑动装置51一起沿y轴方向移动。当滑动装置41沿x轴方向移动时，刀头60与滑动装置41一起沿x轴方向移动。
电子控制装置70具有微计算机，其包括中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。电子控制装置70基于ROM中存储的预定控制程序操作马达44和53，以控制刀头60沿x轴方向和y轴方向的位置。
具体地，电子控制装置70操作马达44和53，从而能够沿着接近路径K1、切入路径K2、进一步切削路径K3和第一成形路径K4移动刀头60。如图5所示，接近路径K1沿垂直于通道部件10的外表面13的方向向下延伸。接近路径K1的结束点定位在刀头60的边缘64接触外表面13的位置的紧上方。
如图5所示，接近路径K1的结束点用作切入路径K2的起始点，切入路径K2沿相对于通道部件10的外表面13以预定角度(例如，10°)倾斜的切入方向向下延伸。切入路径K2的结束点位于通道部件10内。
如图5所示，切入路径K2的结束点用作进一步切削路径K3的起始点。进一步切削路径K3沿着平行于通道部件10的外表面13的方向延伸，并沿着从刀头60的基端65到边缘64的方向延伸。进一步切削路径K3的结束点用作第一成形路径K4的起始点，并且第一成形路径K4沿垂直于通道部件10的外表面13的方向向上延伸，如图5所示。换句话说，第一成形路径K4沿远离通道部件10的外表面13的方向延伸。
接下来，参照图7-11描述采用突起形成装置20形成散热片12的方法。如图7所示，用于形成散热片12的方法包括切入步骤S1、进一步切削步骤S2和成形步骤S3。
首先，在切入步骤S1中，突起形成装置20如图8所示沿着接近路径K1移动刀头60，使得刀头60的边缘64变为在通道部件10的外表面13附近。随后，突起形成装置20如图9所示沿着切入路径K2移动刀头60，使得刀头60的边缘64插入通道部件10中。刀头60的相对于外表面13的刃口角例如被设置为10°。
接下来，在图7中示出的进一步切削步骤S2中，突起形成装置20如图10所示沿着进一步切削路径K3移动插入通道部件10中的刀头60。因而，提供连接至通道部件10的线性切削部14(突起部)。当刀头60的边缘64位于进一步切削路径K3的结束点处时，切削部14沿着刀头60的前刀面63延伸，并且不垂直于通道部件10的外表面13。
接下来，在图7中示出的成形步骤S3中，突起形成装置20在保持刀头60与切削部14接触的情况下沿着第一成形路径K4移动刀头60，如图11所示。在该步骤S3中，刀头60的边缘64在切削部14的基端部上滑动以弯曲基端部，使得切削部14形成为垂直于外表面13延伸的散热片12。切削部14的基端部直接连接至外表面13。第一成形路径K4从邻近切削部14的基端部的位置开始。
如上所述，第一实施例的突起形成装置20包括刀头60、x-轴致动器40、y-轴致动器50和电子控制装置70。电子控制装置70能够操作x-轴致动器40的马达44和y-轴致动器50的马达53，从而沿着接近路径K1、切入路径K2、进一步切削路径K3和第一成形路径K4移动刀头60。
电子控制装置70沿着切入路径K2移动刀头60，以便将刀头60的切削部62插入通道部件10中。接下来，电子控制装置70沿着进一步切削路径K3移动插入通道部件10中的刀头60，以提供连接至通道部件10的线性切削部14。随后，电子控制装置70在保持刀头60与切削部14接触的情况下沿着第一成形路径K4移动刀头60。因而，刀头60的边缘64在切削部14的基端部上滑动并使切削部14的基端部弯曲，从而切削部14可以形成为垂直于外表面13延伸的散热片12。
根据突起形成装置20和采用突起形成装置20的突起形成方法，可以通过切削加工形成垂直于通道部件10的外表面13延伸的散热片12。因此，可以获得具有大的冷却能力的散热片12。
在第一实施例中，每个刀头60的前刀面63具有从刀头60的边缘64延伸至基端65的凹槽66。因而，能够限制切削部14沿刀头60的宽度方向弯曲。因此，可以获得具有大的冷却能力的散热片12。
在第一实施例中，通道部件10可以具有冷却介质能够从中流过的通道11。散热片12可以通过通道部件10散发从冷却介质吸收的热量。通道部件10可以用作热交换器9。散热片12可以用作热交换器9中的散热部。因此，可以获得具有大的冷却能力的热交换器9。散热片12可以用作热交换器9中的吸热部。
(第二实施例)
将参照图12描述根据本公开内容的第二实施例的突起形成装置。第二实施例的突起形成装置包括能够沿着第二成形路径K5移动刀头60的驱动部。第二成形路径K5的起始点位于远离切削部14(突起部)的基端部的位置处，并位于切削部14的基端部和边缘部之间，如图12所示。第二成形路径K5沿通过采用切削部14的基端部作为中心绘制的圆的周向方向延伸。换句话说，第二成形路径K5沿与切削部14相交叉的方向延伸。当刀头60沿着第二成形路径K5移动时，切削部14的基端部被挤压并弯曲，使得切削部14形成为垂直于通道部件10的外表面13延伸的散热片12。
在第二实施例中，可以获得类似于第一实施例的效果的效果。此外，在第二实施例中，切削部14的基端部的曲率可以形成为平缓的。因此，能够限制当切削部14向上弯曲和抬升时，切削部14从其基端部处断裂。
(第三实施例)
将参照图13描述根据本公开内容的第三实施例的突起形成装置的刀头80。如图13所示，刀头80的前刀面81具有弯曲表面84，弯曲表面84沿远离切削部14的方向从刀头80的边缘82向着刀头80的基端83延伸。具体地，弯曲表面84从前刀面81向切削部14突出，并且弯曲表面84的一个端部位于边缘82处以接触切削部14。弯曲表面84的另一个端部远离切削部14。
在第三实施例中，可以获得类似于第一实施例的效果的效果。此外，在第三实施例中，刀头80和切削部14之间的接触面积相对小，并且施加至切削部14的弯曲力矩可以形成为相对较小。因此，通过该切削加工获得的切削部14可以被形成为是更加线性的，并且可以增强散热片12(切削部)的冷却能力。
(第四实施例)
将参照图14描述根据本公开内容的突起形成装置的刀头90。如图14所示，在第四实施例中，刀头90的前刀面91具有台阶形表面94，台阶形表面94沿着远离切削部14的方向从刀头90的边缘92向着刀头90的基端93延伸。前刀面91的位于边缘92和台阶形表面94之间的部分接触切削部14，前刀面91的位于基端93和台阶形表面94的另一部分远离切削部14。第四实施例中的效果类似于第三实施例中的效果。
虽然已经参照附图、结合本公开内容的优选实施例充分地描述了本公开内容，应当注意，多种变化和修改对本领域技术人员来说将是明显的。例如，突起部可以形成在除通道部件10之外的被加工物体中。突起部可以用于除散热片12之外的目的。通道部件10可以在非水平定位的情况下由虎钳31保持。
进一步切削路径K3可以沿除平行于通道部件10的外表面13的方向之外的方向延伸。切入路径K2的延伸方向可以以除10°之外的角度从外表面13倾斜。
成形路径可以沿除了垂直于通道部件10的外表面13之外的方向延伸。成形路径可以沿着垂直于切削部14的直线延伸，或者可以沿着从切削部14倾斜的直线延伸。
刀头60、80、90沿其宽度方向的尺寸可以增大，并且该刀头可以形成具有板状形状的突起部。携带刀头60、80、90的致动器40、50不限于通过采用马达旋转驱动滚珠丝杠的致动器。另一种已知的致动器可以用作致动器40、50。换句话说，能够沿平行于x轴方向和y轴方向的平面移动刀头的致动器可以用作致动器40、50。
代替两个致动器40、50和电子控制装置70，驱动部例如可以包括不需要电子控制的机械部件。
在第一实施例中，前刀面63、81、91具有彼此平行的三个凹槽。在这里，凹槽的数量可以为一个、两个或四个。而且，凹槽可以不彼此平行。
前刀面63、81、91可以不包括凹槽。在第一实施例中，三个刀头60、80、90彼此一体地连接。可替换地，一个、两个或四个刀头60、80、90可以彼此一体地连接。
突起形成装置可以被配置为通过采用单个刀头60、80、90形成突起部。由多个刀头60、80、90形成的切削工具67的数量可以等于或小于3，或者可以等于或大于5。
一个切削工具67的刀头60、80、90的边缘64、82、92可以沿切削工具67的布置方向与另一个切削工具67的刀头60、80、90的边缘64、82、92重叠。本公开内容不限于上述实施例，并且在不偏离本公开内容的情况下在多种状态下是可行的。
本领域技术人员将容易想到附加优点和修改。因而本公开内容在其广义方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性设备和说明性示例。

Claims (12)

1.一种突起形成装置，包括：
保持将被加工的物体的保持部；
具有能够切削所述物体的切削部(62)的刀头(60，80，90)；和
能够驱动刀头(60，80，90)的驱动部，其中
刀头(60，80，90)能够沿着与所述物体的外表面相交叉的切入路径移动，以便将刀头(60，80，90)的切削部(62)插入所述物体中，
插入所述物体中的切削部(62)能够沿着平行于所述物体的所述外表面的进一步切削路径移动，以形成被切削成线性形状并连接至所述物体的突起部，并且
刀头(60，80，90)在沿着预定成形路径移动的同时连续地接触突起部，使得突起部垂直于所述物体的所述外表面延伸。
2.根据权利要求1所述的突起形成装置，其中
所述成形路径从邻近突起部的基端部的位置开始，
所述成形路径沿远离所述物体的所述外表面的方向延伸，并且
在刀头沿着所述成形路径移动时，刀头在突起部上滑动并使突起部弯曲。
3.根据权利要求1所述的突起形成装置，其中
所述成形路径从远离突起部的基端部并位于突起部的基端部和边缘部之间的位置开始，
所述成形路径沿与突起部相交叉的方向延伸，并且
在刀头沿着所述成形路径移动时，刀头挤压突起部并使突起部弯曲。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的突起形成装置，其中
刀头具有前刀面(81，91)，该前刀面具有弯曲表面(84)和台阶形表面(94)中的一个，并且
弯曲表面(84)或台阶形表面(94)沿远离突起部的方向从刀头的边缘(82，92)向着该刀头的基端(83，93)延伸。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的突起形成装置，其中刀头具有包括凹槽(66)的前刀面(63，81，91)，凹槽(66)从该刀头的边缘(64，82，92)向着该刀头的基端(65，83，93)延伸。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的突起形成装置，其中突起部用作散发所述物体的热量的散热片。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的突起形成装置，其中突起部用作热交换器中的散热部或吸热部。
8.一种用于形成突起部的方法，所述突起部垂直于将被加工的物体的外表面延伸，该方法包括下述步骤：
沿着与所述物体的外表面相交叉的切入路径移动刀头(60，80，90)，以便将刀头(60，80，90)的切削部(62)插入所述物体中；
沿着平行于所述物体的所述外表面的进一步切削路径进一步移动插入所述物体中的切削部(62)，以形成被切削成线性形状并连接至所述物体的突起部；以及
在保持刀头(60，80，90)与突起部接触的同时沿着预定成形路径进一步移动刀头(60，80，90)。
9.根据权利要求8所述的用于形成突起部的方法，其中
所述成形路径从邻近突起部的基端部的位置开始，
所述成形路径沿远离所述物体的所述外表面的方向延伸，并且
在刀头沿着所述成形路径移动时，刀头在突起部上滑动并使突起部弯曲。
10.根据权利要求8所述的用于形成突起部的方法，其中
所述成形路径从远离突起部的基端部并位于突起部的基端部和边缘部之间的位置开始，
所述成形路径沿与突起部相交叉的方向延伸，并且
在刀头沿着所述成形路径移动时，刀头挤压突起部并使突起部弯曲。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的用于形成突起部的方法，其中突起部用作散发所述物体的热量的散热片。
12.根据权利要求8-10中任一项所述的用于形成突起部的方法，其中突起部用作热交换器中的散热部或吸热部。
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