CN107983977B - 一种用于干切削的传导冷却机夹车刀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于干切削的传导冷却机夹车刀，包括车刀本体、刀片、压板、导热杆、散热片及水箱；所述导热杆包括一体成型的头部、连接部及尾部，连接部连接头部与尾部，所述连接部嵌设于车刀本体内，头部的上表面与刀片的下表面贴合通过定位螺丝设于车刀本体前端的上端面，尾部从车刀本体的左侧伸出其外表面焊接散热片，所述尾部及所述散热片均容纳在水箱中，所述水箱设有冷却液进口及冷却液出口；压板一端压靠刀片的上表面，其另一端通过螺丝紧固连接在车刀本体的前端；所述导热杆的导热系数大于车刀本体的导热系数。车刀切削时产生的热量通过刀片传导给导热杆，导热杆中的热量由冷却液带走。本发明可以有效降低车削温度，提高车刀的使用寿命及切削质量，同时不降低刀片的强度，不会产生冷却液在刀片处泄漏的问题。
Description
技术领域
本发明涉属于机械加工技术领域，具体涉及一种用于干切削的传导冷却机夹车刀。
背景技术
机加工的车刀一般分为两种，一种为机夹车刀，即刀片与刀本体分离设置，便于刀片的更换；另一种为整体车刀，即刀片焊接在刀本体上，为了稳固刀片以保证加工精度。
在切削加工的过程中，切削液具有冷却、润滑、清洗、排屑以及防锈等功能，但是有些材料因为材料本身的特殊性不能添加切削液，必须要进行干切削加工，例如碳纤维材料。在进行干切削的过程中不可避免的问题就是车削刀具温度上升而导致刀具的力学性能下降，车刀将会快速磨损，影响车削加工的顺利完成。
为了降低干式切削车刀的切削温度可采用刀具内冷却技术，使冷却液在车刀内部循环，车刀车削时产生的热量由循环液带走，从而降低车刀的切削温度，提高刀具的使用寿命和加工质量。如中国专利CN205414443U公布了一种分离式内冷却车刀，包括：刀片、刀片座、圆形密封圈以及异形密封圈。所述刀片与刀片座的相对面上设有横截面为矩形或U形的内循环通道，刀片座上设有进液口和出液口。
现有的内冷却技术需要在车刀内开设管路，当车刀尺寸较小时，开设冷却管路的长度及管径受限，散热效果不明显，并且车刀内开设管路，加工复杂、管路密封困难容易泄漏，且降低了车刀的整体强度。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于干切削的传导冷却机夹车刀，在刀本体内设置导热杆，无需在车刀内开设管路，车刀切削时产生的热量通过刀片传导给导热杆，导热杆中的热量再由设置在车刀本体外部的水箱中的冷却液带走。本发明可以有效降低车削温度，提高车刀的使用寿命及切削质量，同时不降低车刀整体强度，不会产生冷却液在刀片处泄漏的问题。
本发明采取的技术方案是：
一种用于干切削的传导冷却机夹车刀，其特征在于，包括车刀本体、刀片、压板、导热杆、散热片及水箱；所述导热杆包括一体成型的头部、连接部及尾部，连接部连接头部与尾部，所述连接部嵌设于车刀本体内，头部的上表面与刀片的下表面贴合通过定位螺丝设于车刀本体前端的上端面，尾部从车刀本体的左侧伸出其外表面焊接散热片，所述尾部及所述散热片均容纳在水箱中，所述水箱设有冷却液进口及冷却液出口；压板一端压靠刀片的上表面，其另一端通过螺丝紧固连接在车刀本体的前端；所述导热杆的导热系数大于车刀本体的导热系数。
从车刀本体的后端向刀片的方向观察，左手边为左侧。左侧连接水箱为了不妨碍刀具的装夹，一般车刀本体的右侧为装夹位置。
刀片切削时产生的热量通过与刀片贴合连接的导热杆的头部传导到导热杆中，由于导热杆的导热系数大于车刀本体的导热系数，切削产生的热量绝大部分都能有效传导到导热杆中，再由导热杆尾部的散热片散发。在水箱中连续通入冷却液，冷却液与导热杆及散热片直接接触，及时有效地将导热杆中的热量带走，从而快速降低切削温度。
进一步地，所述导热杆的头部的横截面与刀片的横截面形状一致且导热杆头部的上表面为精加工面。刀片与导热杆的头部精密配合减少震动，导热杆的头部起到刀片垫片的作用。
为了更为迅速的传动热量，优选所述导热杆的导热系数是车刀本体的导热系数的3倍以上。更进一步地，优选所述导热杆由铍铜制成。铍铜是力学、物理、化学综合性能良好的一种合金，具有很高的导热性及强度、硬度，用铍铜制成的导热杆传导效率高且不降低车刀的强度。
进一步地，所述散热片由铜制成。铜的导热性能好，可高效地传导及散发热量。
进一步地，所述导热杆的头部与刀片之间涂覆导热胶。通过导热胶可增大导热杆与刀片之间的接触面积，且导热胶本身就具有良好的导热性能，这种设计可高效地传导热量。
进一步地，所述导热杆的连接部与车刀本体焊接为一体。采用这样的设计是为了不减低车刀本体的强度，更好地保证车刀的切削质量。
进一步地，所述水箱一端敞口，敞口端的边缘密封固定连接在车刀本体的左侧面。采用这样的设计可使本发明整体结构紧凑且导热杆中的热量不散发到空气中而使由冷却液快速带走。
为了增加散热面积，快速地将导热杆中的热量传导到散热片中，进一步地设计所述导热杆尾部的外表面均焊接有散热片。
本发明的有益效果：
1、本发明可高效降低切削温度，提高刀具的使用寿命和加工质量。
2、本发明不在车刀内开设冷却液管路，不会降低车刀整体强度及使用性能。
3、本发明可以杜绝冷却液在刀片处泄漏，从而造成冷却液与被切削物接触，影响被切削物的品质。
4、本发明设计的导热杆其头部与刀片精密配合可减少震动，起到刀片垫片的作用。采用本发明可取消刀片垫片，简化刀具的结构。
附图说明
图1为本发明的一种优选的实施例的结构示意图。
图2为图1的俯视图(水箱局部剖视)。
图3为图1的分解图。
图4为导热杆与散热器的连接关系示意图。
图5为图4的分解图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制(特殊说明的除外)。
参阅图1～图5，一种用于干切削的传导冷却机夹车刀，包括车刀本体7、刀片4、压板1、导热杆6、散热片8及水箱9。
刀片4的中心部设有第一中心通孔，在本实施中设计刀片4的形状为菱形，在其他的实施例中，根据需要可设计不同几何形状的刀片。
导热杆6整体呈扁平状，包括头部601、连接部602及尾部603，头部601、连接部602及尾部603一体成形。连接部602呈L形，连接头部601与尾部603。头部601的形状与刀片4一致，其中心部设有第二中心通孔。头部601的上表面高于连接部602及尾部603，上表面为精加工面，其加工精度与刀片4相同。尾部603呈矩形，具有五个侧面，每个侧面上均垂直焊接贴合有散热片8。散热片8包括一块底板及垂直连接在底板上的若干平行设置的薄片，底板与薄片可一体成型，薄片也可焊接贴合在底板上。本实施例中，散热片8共设有五组，散热片801及802的分别焊接在尾部603的前后两个侧面上，散热片803及805分别焊接在尾部603的上下两个侧面上，散热片804焊接在尾部603的不与连接部602连接的侧面上且覆盖散热片803及805的侧面，各散热片的底板均与尾部603的外表面贴合。本实施例中，导热杆由铍铜制成，散热片由铜制成，在其他的实施例中，导热杆及散热片也可由导热性能优于车刀本体的其他材料制成。在其它实施例中，散热片也可为其它结构形式的散热片，只要能起到传导及散发导热杆中热量的作用即可。
车刀本体7的前端设有与刀片4外形相一致的尖端，尖端部设有与刀片4及导热杆头部601相适配的缺口，本实施例中缺口为菱形，菱形缺口的底部设有第一螺纹孔，第一螺纹孔可以为通孔也可以为盲孔。车刀本体7的前端远离尖端的部分设有第二螺纹孔，本实施例中第二螺纹孔的上部分为光孔，下部分设有螺纹。车刀本体7的左侧设有与导热杆连接部602相适配的矩形缺口，矩形缺口与菱形缺口贯通。
导热杆6的连接部602全部嵌入到车刀本体7的矩形缺口内，尾部602从车刀本体的7的左侧伸出，头部601置于车刀本体7的菱形缺口中下表面与菱形缺口的底部接触。将导热杆的连接部与车刀本体焊接为一体。刀片4叠置于导热杆6的头部601上，刀片4与头部601之间涂覆有导热胶3。导热胶3为现有技术，本实施例中所用导热胶为杭州斯倍尔电子材料有限公司生产的SC7501型号。定位螺丝5依次穿过刀片4的第一中心通孔、导热杆头部601的第二中心通孔，定位在车刀本体7的第一螺纹孔内。通过定位螺丝5将刀片4及导热杆头部601定位在车刀本体7的菱形缺口内。压板1的一端压靠刀片4的上表面，其另一端设有内螺纹孔，通过压板螺丝2将压板1紧固在车刀本体7的第二螺纹孔内。通过压板压靠，将刀片及导热杆固定在车刀本体上。且使导热杆的头部与刀片的接触紧密，提高热传导效率。
水箱9包括一端敞口的箱体，箱体上设有冷却液进口10及冷却液出口11。在本实施例中，冷却液进出口均连接有带外螺纹的短管，以方便外部冷却管道的连接。在本实施例中，安装时，将水箱9套装在导热杆的尾部603外，导热杆的尾部603及连接在其表面的散热片8容纳在水箱9的内腔中，水箱9的敞口端的边缘通过满焊密封连接在车刀本体的侧面上。为了方便拆卸，水箱敞口端的边缘也可设有向外翻折的折边部，通过螺丝将折边部固定连接在车刀本体上，折边部与车刀本体间设置密封垫。
本发明在安装使用时，
A.首先将导热杆6的连接部602嵌入到车刀本体7的矩形缺口内，其头部601置于车刀本体7的菱形缺口中且其底面与菱形缺口的底部接触，尾部603从车刀本体的左侧面伸出。将导热杆6的连接部与车刀本体7焊接成一体，将散热片8焊接在导热杆6的尾部603上。
B.在导热杆的头部601的上表面涂覆导热胶，将刀片4叠置于头部601之上，然后使定位螺丝5依次穿过刀片4、头部601，将刀片4及导热杆的头部601定位连接在车刀本体7的第一螺纹孔内。
C.将压板1的一端抵靠在刀片4的上表面，其另一端通过压板螺丝2紧固在车刀本体7的第二螺纹孔内。
D.将水箱9通过其敞口端套装在导热杆的尾部603，水箱9的敞口端的边缘通过满焊密封连接在车刀本体7的左侧面。
E.将水箱9的进出液管与外部冷却液管道连通。外部冷却液可来自冷却塔或冷水机，通过冷却塔或冷水机构成一个冷却液的循环回路。
工作时，在水箱9中连续通入冷却液，刀片4切削产生的热量经与刀片4贴合的导热杆6的头部601传导到导热杆6，再由导热杆6的尾部603传导到散热片8，来自外部冷却系统的冷却液从水箱9的冷却液进口10进入与尾部603及散热片8交换热量后从水箱9的冷却液出口11流出，冷却液将导热杆中的热量快速带走，从而降低刀片4的切削温度。
以上说明书中未做特别说明的部分均为现有技术，或者通过现有技术既能实现。
Claims (9)
1.一种用于干切削的传导冷却机夹车刀，其特征在于，包括车刀本体、刀片、压板、导热杆、散热片及水箱；所述导热杆包括一体成型的头部、连接部及尾部，连接部连接头部与尾部，所述连接部嵌设于车刀本体内，头部的上表面与刀片的下表面贴合通过定位螺丝设于车刀本体前端的上端面，尾部从车刀本体的左侧伸出其外表面焊接散热片，所述尾部及所述散热片均容纳在水箱中，所述水箱设有冷却液进口及冷却液出口；压板一端压靠刀片的上表面，其另一端通过螺丝紧固连接在车刀本体的前端；所述导热杆的导热系数大于车刀本体的导热系数。
2.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆的头部的横截面与刀片的横截面形状一致且导热杆头部的上表面为精加工面。
3.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆的导热系数是车刀本体的导热系数的3倍以上。
4.根据权利要求3所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆由铍铜制成。
5.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述散热片由铜制成。
6.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆的头部与刀片之间涂覆导热胶。
7.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆的连接部与车刀本体焊接为一体。
8.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述水箱一端敞口，敞口端的边缘密封固定连接在车刀本体的左侧面。
9.根据权利要求1所述的传导冷却机夹车刀，其特征在于，所述导热杆尾部的外表面均焊接有散热片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 210013 99 Wen Lan Road, Xianlin University Town, Nanjing, Jiangsu Applicant after: Nanjing Vocational College of Information Technology Address before: 210013 55 Wen Lan Road, Xianlin University Town, Nanjing, Jiangsu Applicant before: Nanjing Vocational College of Information Technology |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |