CN103962591A - 一种无机传热管冷却的可转位刀具 - Google Patents

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彭锐涛
唐恒
谭援强
唐新姿
周专
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
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Abstract

本发明公开了一种无机传热管冷却的可转位刀具，在刀柄上装有刀片，在刀片的正下方放置无机传热管冷却刀具垫片，并通过刀片压紧件压紧，所述的无机传热管冷却刀具垫片是在刀具垫片上连接有无机传热管，无机传热管通过固定块固定在刀柄上。本发明的优点表现在：1.无机传热管的传热性能要优于普通热管，使用无机传热管强化刀具散热的效果更佳。2.刀具垫片采用导热性能好的材料制成，能将刀片切削时所产生的热量迅速传导到无机传热管加热段，并通过冷却段将热量快速释放到周围环境。3.由于无机传热管冷却不需要借助外部流动介质及辅助设备，因此将会节约这些辅助设备的昂贵开支以及外来的冷却介质的使用和处理费用。本发明适用切削温度高的难加工材料的干切削加工，能够克服切削液造成的环境污染，实现清洁化生产，降低成本。

Description

一种无机传热管冷却的可转位刀具
技术领域
本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种无机传热管冷却的可转位刀具。
背景技术
在切削加工过程中，合理地使用切削液，可以减小刀具与切屑、刀具与加工表面间的摩擦，降低切削力和切削温度、减小刀具磨损、提高加工表面质量。但是切削液在制造、使用、处理及排放过程中需消耗大量资源和能源。更为严重的是，使用切削液会造成环境污染，损害工人健康。如今，在全球环保意识不断增强与环保立法日益严格的大趋势下，干切削加工技术的研究正日益加大。
发展金属干切削技术不是简单地停止生产系统中切削液的供应，而是在对金属进行干切削时，由生产系统中其它部分来代替以保证切削过程的连续性和效率。近年来，为了替代大量浇注切削液的冷却方式，相继出现了最小量润滑(MQL)、低温冷却、压缩空气冷却、水蒸汽冷却、固体润滑剂冷却及液氮冷却等冷却技术。虽然对这些技术的研究已取得了不少成果，在特定加工条件下可以达到一定程度的润滑/冷却性能。然而，这些技术都需要借助于施加外来流动介质来实现对切削区域冷却。另外，这些技术均需要附加设备，在生产系统自动运行的保障性方面还有所欠缺。因此对于多数材料和加工方式而言，这些冷却技术目前还没在生产中得到广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，改进刀具进行干切削加工时的冷却效果，提供一种无机传热管冷却的可转位刀具。
本发明的技术方案是，一种无机传热管冷却的可转位刀具，在刀柄上装有刀片，在刀片的正下方放置无机传热管冷却刀具垫片，并通过刀片压紧件压紧，所述的无机传热管冷却刀具垫片是在刀具垫片上连接有无机传热管，无机传热管通过固定块固定在刀柄上。
所述的无机传热管沿管轴向依次分为加热段A、绝热段B和冷却段C三部分；无机传热管的加热段A与刀具垫片相连，绝热段B通过固定块固定在刀柄上。
刀具垫片是热稳定性好、热膨胀系数低、硬度高、导热性能好的材料制成。
本发明将无机传热管用于强化刀具散热，利用无机导热介质受热激发而运动和振动进行无相变传热。相对于现有的技术，本发明的优点表现在：1无机传热管的传热性能要优于普通热管，使用无机传热管强化刀具散热的效果更佳。2刀具垫片采用导热性能好的材料制成，能将刀片切削时所产生的热量经刀片、刀具垫片迅速传导到无机传热管加热段，并通过冷却段将热量快速释放到周围环境。3由于无机传热管冷却不需要借助外部流动介质及辅助设备，因此将会节约这些辅助设备的昂贵开支以及外来的冷却介质的使用和处理费用。本发明的一种无机传热管冷却的可转位刀具可广泛应用于干切削加工，尤其是切削温度高的难加工材料的干切削加工，能够克服切削液造成的环境污染，实现清洁化生产，降低成本。
附图说明
图1是本发明立体图。
图2是本发明无机传热管冷却刀具垫片立体图。
图3是本发明局部剖面立体图。
具体实施方式
如图1、图2、图3所示，一种无机传热管冷却的可转位刀具，在刀柄1上装有刀片2，在刀片2的正下方放置无机传热管冷却刀具垫片，并通过刀片压紧件4压紧，所述的无机传热管冷却刀具垫片是在刀具垫片3上连接有无机传热管5，无机传热管5通过固定块6固定在刀柄1上；所述的无机传热管5沿管轴向依次分为加热段A、绝热段B和冷却段C三部分；无机传热管5的加热段A与刀具垫片3相连，绝热段B通过固定块6固定在刀柄1上，并与刀柄1保持间距；刀具垫片3由热稳定性好、热膨胀系数低、硬度高、导热性能好的Cu/Al2O3复合材料，Al/TiB2复合材料热压烧结而成。
切削过程中产生的热量经刀片2、刀具垫片3传递到无机传热管5的加热段A，无机传热管5加热段A内的无机导热介质受热激发而运动和振动，经绝热段B，将热能快速传递到冷却段C，将热量释放到周围环境，无机导热介质冷却后回到加热段A继续吸热，如此循环，刀具切削产生的热量不断地从无机传热管5加热段A传至冷却段C散发，从而能够有效减少了刀头热量积聚和温度升高，减小刀具磨损。本例中，刀具垫片3采用Cu/Al2O3复合材料，Cu/Al2O3复合材料是同基体中分布着细小弥散Al2O3颗粒的一种颗粒增强金属基复合材料，增强相具有熔点高(>2050℃)、热稳定性好、热膨胀系数低、硬度高、与基体材料的相容性好、成本低等特点，具有阻碍位错、晶界及亚晶界运动，抑制再结晶过程的作用，从而大幅度提高了材料的硬度、强度等力学性能以及软化温度等，而不会过多地影响其导热性能，由于还具有良好的抗腐蚀、抗磨损性能，能将刀具切削时产生的热量迅速传递到无机传热管5加热段A并通过冷却段C散发。无机传热管5启动迅速，导热速度快，具有比热管更优良的传热性能，导热系数是白银的数千倍，大约是普通热管的8倍，且使用寿命长。本发明应用无机传热管强化刀片散热，可以大大改善组合式刀具的冷却条件。

Claims (3)

1.一种无机传热管冷却的可转位刀具，在刀柄(1)上装有刀片(2)，其特征在于：在刀片(2)的正下方放置无机传热管冷却刀具垫片，并通过刀片压紧件(4)压紧，所述的无机传热管冷却刀具垫片是在刀具垫片(3)上连接有无机传热管(5)，无机传热管(5)通过固定块(6)固定在刀柄(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种无机传热管冷却的可转位刀具，其特征在于：所述的无机传热管(5)沿管轴向依次分为加热段A、绝热段B和冷却段C三部分；无机传热管(5)的加热段A与刀具垫片(3)相连，绝热段B通过固定块(6)固定在刀柄(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种无机传热管冷却的可转位刀具，其特征在于：刀具垫片(3)是热稳定性好、热膨胀系数低、硬度高、导热性能好的材料制成。
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