專(zhuān)利名稱(chēng)：一種熱管刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及切削刀具，特別是涉及一種熱管刀具；該熱管刀具是指基于熱管 傳熱的用于金屬切削的刀具。
背景技術(shù)：
切削加工目前仍然是機(jī)械制造業(yè)中一種主要的成形工藝方法。切削過(guò)程中產(chǎn)生大 量的切削熱集中在切削區(qū)域會(huì)引起刀具高溫并快速磨損、工件熱變形等現(xiàn)象。切削熱的產(chǎn) 生不可避免，切削過(guò)程中如何加速切削熱消散以避免切削區(qū)域過(guò)熱，是保證工件加工質(zhì)量 和刀具工作壽命的重要問(wèn)題。傳統(tǒng)切削加工中一般采用澆注大量切削液的方法來(lái)帶走大部分切削熱，降低切削 區(qū)域溫度，并能幫助排屑，起到延長(zhǎng)刀具壽命及提高工件表面質(zhì)量的作用。然而，生產(chǎn)中采 用這種冷卻方式時(shí)，需要對(duì)加工系統(tǒng)中的切削液進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)度以及處理，為此增加成本費(fèi) 用；此外，由于切削液中往往含有碳?xì)浠衔锖土?、磷、氯等化學(xué)成分，其使用和排放會(huì)對(duì)操 作人員和環(huán)境造成空氣、水體和土壤污染。近年來(lái)，為了替代大量澆注切削液的冷卻方式，相繼出現(xiàn)了最小量潤(rùn)滑(MQL)、高 壓冷卻(HPC)、低溫冷卻、壓縮空氣冷卻、水蒸汽冷卻以及固體潤(rùn)滑/冷卻劑等冷卻技術(shù)。雖 然對(duì)這些技術(shù)的研究已取得了不少成果，但是這些技術(shù)都需要借助于施加外來(lái)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì) 切削區(qū)域進(jìn)行冷卻，各自都存在一些難以克服的固有缺陷。例如采用MQL技術(shù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大 量可被人體呼吸器官吸入的油霧并影響加工操作觀(guān)察。而且這些替代大量澆注切削液的冷 卻方式均需要占空間不小、費(fèi)用不匪、使用并不方便的附加設(shè)備，其在加工系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行中 欠缺保障性。因此這些冷卻技術(shù)目前在生產(chǎn)中還沒(méi)得到廣泛應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)成本過(guò)高、污染環(huán)境和需輔助裝備等缺點(diǎn)，提 供一種設(shè)有熱管的刀具，利用熱管超常的熱傳導(dǎo)能力，將切削過(guò)程中集中在刀頭區(qū)域的部 分熱量消散出去，以達(dá)到降低刀頭溫度和減少刀具熱伸長(zhǎng)、減緩刀具磨損、延長(zhǎng)刀具壽命和 保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色切削加工之目的。本實(shí)用新型的熱管刀具可以為整體式刀體、組合式刀體，組合式刀體含有刀片。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種熱管刀具，包括刀具本體、熱管和固定裝置，熱管由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁 毛細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向分為依次 連通的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上，其中，熱管的蒸發(fā) 段位于主刀刃和刀尖后端，熱管的蒸發(fā)段與刀具本體緊密接觸，熱管的絕熱段與刀具設(shè)有 間隔，熱管的冷凝段設(shè)置在刀具的外側(cè)。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，所述冷凝段上優(yōu)選設(shè)有散熱片。所述冷凝段上優(yōu)選設(shè)有散熱片。[0011]所述熱管的形狀優(yōu)選為圓柱狀管、扁平狀管、直管、弧形彎管或轉(zhuǎn)折管。所述刀具本體為整體式的刀體，固定裝置為支撐夾；所述熱管通過(guò)固定裝置安裝 在刀具上是指刀體中設(shè)有內(nèi)孔，用于安放熱管，內(nèi)孔從刀體尾端延伸至刀頭內(nèi)部主刀刃和 刀尖后端，刀體的內(nèi)孔前端位于主刀刃和刀尖后端，與熱管的蒸發(fā)段頂端緊密接觸，內(nèi)孔前 端之后的部分與熱管的絕熱段間隔連接，內(nèi)孔前端后的直徑大于熱管絕熱段的直徑，刀體 的內(nèi)孔末端設(shè)有支撐夾，用于固定熱管。所述內(nèi)孔前端的直徑與熱管的蒸發(fā)段直徑相同，并且內(nèi)孔前段與熱管的蒸發(fā)段外 周之間涂有導(dǎo)熱膠；或者內(nèi)孔前段的直徑大于熱管的蒸發(fā)段直徑，在內(nèi)孔壁與熱管蒸發(fā)段 外表面之間灌注高導(dǎo)熱系數(shù)液體后局部封裝。所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀 具本體上是指刀片的前刀面和刀柄上開(kāi)有連通的明槽，明槽從刀片延伸到刀柄的末端，用 于嵌裝熱管；明槽前端位于主刀刃和刀尖后部，明槽的深度為熱管直徑的3/4-1倍；刀片上 明槽的寬度與熱管蒸發(fā)段的外徑形同，刀柄上明槽的寬度大于熱管絕熱段的外徑；熱管的 蒸發(fā)段與刀片之間接觸界面涂有導(dǎo)熱膠；刀片和熱管的蒸發(fā)段一起被夾緊杠桿和緊定螺釘 固定在刀柄前端的刀片座上；刀柄的明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段之間設(shè)有1 2固定卡，固定 并支撐熱管，使明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段保持間隔。所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀 具本體上是指刀片通過(guò)夾緊杠桿和緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；熱管固定在刀片 的后刀面以及刀柄的側(cè)面，其中熱管的蒸發(fā)段與刀片的后刀面的接觸界面涂敷導(dǎo)熱膠；熱 管的絕熱段與刀柄之間設(shè)有第二固定卡，并且在蒸發(fā)段和絕熱段連接處設(shè)有過(guò)渡轉(zhuǎn)折，使 得絕熱段與刀柄保持間距。所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀 具本體上是指刀片和熱管一起被夾緊杠桿和緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；熱管固 定在刀片的前刀面以及刀柄上端面，其中熱管的蒸發(fā)段與刀片的前刀面之間接觸界面涂敷 導(dǎo)熱膠，熱管的絕熱段與刀柄的上端面之間設(shè)有固定卡，支撐和固定熱管，蒸發(fā)段和絕熱段 連接處設(shè)有過(guò)渡轉(zhuǎn)折，使絕熱段與刀柄保持間距。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)切削刀具工作中，工件切削層材料發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形，成為切屑從前刀面流 出，切屑底面與前刀面、正在加工的工件與后刀面之間發(fā)生強(qiáng)烈摩擦，切削熱集中在刀具頭 部很小的局部區(qū)域(刀刃、刀尖附近)難以及時(shí)消散，使該區(qū)域溫度升高，這是導(dǎo)致刀具磨 損失效的一個(gè)主要原因。本實(shí)用新型借助熱管這種高效導(dǎo)熱元件將刀具頭部熱量源源不斷 地傳輸?shù)酵饨?，可以?qiáng)化刀頭散熱條件，降低刀頭溫度，從而可延長(zhǎng)刀具壽命。(2)由于熱管強(qiáng)化散熱不需要借助外部流動(dòng)介質(zhì)及輔助設(shè)備，因此將會(huì)節(jié)約這些 輔助設(shè)備的昂貴開(kāi)支以及外來(lái)冷卻介質(zhì)的使用和處理費(fèi)用。(3)熱管的成本和制作熱管刀具的費(fèi)用低廉，而且熱管刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其使用過(guò)程 沒(méi)有特殊的要求，在實(shí)際生產(chǎn)中使用簡(jiǎn)便，容易推廣。

圖1是實(shí)施例1內(nèi)裝式熱管刀具裝置結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖2是實(shí)施例2槽嵌式熱管刀具裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例3側(cè)夾式熱管刀具裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例4上夾式熱管刀具裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型要求保護(hù)的 范圍不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，利用熱管改善切削散熱的內(nèi)裝式熱管刀具，包括整體式的刀體1、熱 管2、支撐夾3和散熱片4。熱管2由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁毛細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的 工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向可分為依次連通的蒸發(fā)段Z、絕熱段J和 冷凝段L ；刀體1中設(shè)有內(nèi)孔，用于安放熱管2，內(nèi)孔從尾端延伸至刀頭內(nèi)部主刀刃e和刀尖 r后端，與主刀刃e和刀尖r的具體距離需根據(jù)刀具材質(zhì)和切削載荷確定，在保證刀頭具有 承受載荷的強(qiáng)度前提下使內(nèi)孔端最接近主刀刃e和刀尖r。刀體1的內(nèi)孔前端位于主刀刃 e和刀尖r后端，與熱管2的蒸發(fā)段Z的頂端緊密連接，緊密連接是指內(nèi)孔前段的直徑與熱 管2的蒸發(fā)段Z直徑相同，并且內(nèi)孔前端與熱管2的蒸發(fā)段Z外周之間涂有導(dǎo)熱膠g，使熱 管蒸發(fā)段Z與刀體內(nèi)孔之間有充分而可靠的面接觸傳熱，或者內(nèi)孔前段的直徑大于熱管的 蒸發(fā)段直徑，在內(nèi)孔壁與熱管蒸發(fā)段外表面之間灌注高導(dǎo)熱系數(shù)液體后局部封裝，使熱管 蒸發(fā)段Z與刀體內(nèi)孔之間借助高導(dǎo)熱系數(shù)液體而充分可靠地大面積傳熱；內(nèi)孔前端之后的 部分與熱管2的絕熱段J間隔連接，間隔連接是指內(nèi)孔前端之后的直徑大于熱管2的絕熱 段J直徑；熱管2從刀體1末端孔口裝入，刀體1的內(nèi)孔末端設(shè)有支撐夾3，用于固定熱管 2，支撐夾3用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料制成，為Ω形的薄板結(jié)構(gòu)，用螺釘固定在刀體1尾端。熱 管2的冷凝段L處于刀體1之外，冷凝段L上設(shè)有散熱片4。切削過(guò)程中，刀體1前端(刀頭)主刀刃e和刀尖r產(chǎn)生的熱量經(jīng)刀體1傳導(dǎo)到 熱管蒸發(fā)段Z，熱管蒸發(fā)段Z內(nèi)工質(zhì)吸熱而沸騰，相變后攜帶熱量的高壓蒸氣經(jīng)過(guò)中間絕熱 段J到達(dá)冷凝段L，在冷凝段L，氣體工質(zhì)冷凝成液態(tài)而釋放潛熱，這些熱量通過(guò)散熱片4消 散到周?chē)h(huán)境，液態(tài)工質(zhì)依靠吸液芯的毛細(xì)吸力又回流到蒸發(fā)段Z，從而完成一周期的傳熱 過(guò)程。如此循環(huán)不止，刀體1切削產(chǎn)生的熱量不斷由熱管蒸發(fā)段Z傳至冷凝段L散發(fā)，有效 減少了刀具頭部熱量積聚和溫度升高。本例中，整體式的刀體1可為整體式移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)切 削刀具的刀體，具體可為車(chē)刀、刨刀、拉刀、銑刀或鉆頭等。熱管的熱響應(yīng)速度接近音速，導(dǎo) 熱系數(shù)可達(dá)普通銅管的上千倍，本例應(yīng)用熱管散熱可以大大改善整體式切削刀具的冷卻條 件。實(shí)施例2如圖2所示，利用熱管改善切削散熱的槽嵌式熱管刀具，包括刀片1、夾緊杠桿2、 緊定螺釘3、刀柄4、熱管5、固定卡6和散熱片7。熱管5由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁毛細(xì)吸 液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向可分為依次連通 的蒸發(fā)段Z、絕熱段J和冷凝段L ’刀片1的前刀面A和刀柄4上開(kāi)有連通的明槽，明槽從刀 片1延伸到刀柄4的末端，用于嵌裝熱管5 ；明槽前端位于主刀刃e和刀尖r后部，具體距 離可根據(jù)刀具材質(zhì)和切削載荷確定，在保證刀頭承受載荷的強(qiáng)度前提下，使明槽前端最接近主刀刃e和刀尖r。明槽的深度為熱管5直徑的3/4-1倍。刀片1上明槽的寬度與熱管 5蒸發(fā)段Z的寬度形同，刀柄4上明槽的寬度大于熱管絕熱段J的寬度；熱管5的蒸發(fā)段Z 與刀片1之間涂有導(dǎo)熱膠g，使熱管5的蒸發(fā)段Z與刀片1有充分而可靠的面接觸傳熱。刀 片1和熱管5的蒸發(fā)段Z —起被夾緊杠桿2和緊定螺釘3固定在刀柄4前端的刀片座上， 夾緊杠桿2和緊定螺釘3類(lèi)似于普通機(jī)加刀具的夾緊杠桿和和緊定螺釘，但夾緊杠桿2與 熱管5的蒸發(fā)段Z之間接觸面積盡量小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料絕熱；刀柄4的明槽內(nèi)面與 熱管的絕熱段J之間設(shè)有1 2固定卡6，用于支撐熱管，使明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段J不 接觸。固定卡6與熱管接觸面積很小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料絕熱，固定卡6的結(jié)構(gòu)類(lèi)似在 墻上固定電纜線(xiàn)的卡子，本身用螺釘固定在刀柄上，其有凹槽部分卡住熱管不晃動(dòng)。熱管冷 凝端L伸出刀柄4末端之外；熱管5的冷凝段上裝有散熱片7。切削過(guò)程中，刀片1前端主刀刃e和刀尖r產(chǎn)生的熱量經(jīng)刀片1傳導(dǎo)到熱管蒸發(fā) 段Z，熱管蒸發(fā)段Z內(nèi)工質(zhì)吸熱而沸騰，相變后攜帶熱量的高壓蒸氣經(jīng)過(guò)中間絕熱段J到達(dá) 冷凝段L，在冷凝段L，氣體工質(zhì)冷凝成液態(tài)而釋放潛熱，這些熱量通過(guò)散熱片7消散到周?chē)?環(huán)境，液態(tài)工質(zhì)依靠吸液芯的毛細(xì)吸力又回流到蒸發(fā)段Z，從而完成一周期的傳熱過(guò)程。如 此循環(huán)不止，刀片1切削產(chǎn)生的熱量不斷由熱管蒸發(fā)段Z傳至冷凝段L散發(fā)，有效減少了刀 片1熱量積聚和溫度升高。本例中，刀片1和刀柄4組合的刀具可以是移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)切削刀 具，具體可為車(chē)刀、刨刀、拉刀、銑刀或鉆頭等。熱管的熱響應(yīng)速度接近音速，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá) 普通銅管的上千倍，本例應(yīng)用熱管散熱可以大大改善組合式切削刀具的冷卻條件。實(shí)施例3如圖3所示，利用熱管改善切削散熱的側(cè)夾式熱管刀具，包括刀片1、夾緊杠桿2、 緊定螺釘3、刀柄4、熱管5、第一固定卡6、第二固定卡7、散熱片8。熱管5由金屬薄壁管 殼、管殼內(nèi)壁毛細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S 向可分為依次連通的蒸發(fā)段Z、絕熱段J和冷凝段L ’刀片1被夾緊杠桿2和緊定螺釘3固 定在刀柄4前端的刀片座上，夾緊杠桿2和緊定螺釘3是普通機(jī)加刀具的夾緊杠桿和和緊 定螺釘；熱管5固定在刀片1的后刀面B以及與刀柄4的側(cè)面，其中熱管5的蒸發(fā)段Z與刀 片1的后刀面B的接觸界面涂敷導(dǎo)熱膠g，使熱管蒸發(fā)段Z與后刀面B有充分而可靠的面 接觸傳熱；熱管5的蒸發(fā)段Z與第一固定卡6之間接觸面積盡量小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料 絕熱；熱管5的絕熱段J與刀柄4之間設(shè)有第二固定卡7，第二固定卡7與熱管接觸面積很 小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料絕熱；第一固定卡6和第二固定卡7的結(jié)構(gòu)類(lèi)似在墻上固定電纜 線(xiàn)的卡子，本身用螺釘固定在刀柄上，其有凹槽部分卡住熱管不晃動(dòng)。熱管蒸發(fā)段Z和絕熱 段J連接處有過(guò)渡轉(zhuǎn)折，使得絕熱段J與刀柄4保持間距；熱管5的冷凝段L伸出刀柄4之 外；熱管5的冷凝段上裝有散熱片8。確定熱管5蒸發(fā)段Z貼在刀片1后刀面B上的具體位置時(shí)，根據(jù)切削參數(shù)和工件形 狀，保證刀刃能順利切入工件而不會(huì)被熱管干涉，工件加工面不會(huì)與熱管及固定卡相摩擦， 在此前提下，使熱管5蒸發(fā)段Z盡量接近主刀刃e和刀尖r。根據(jù)刀體材質(zhì)和形狀、尺寸，同 時(shí)考慮工件形狀和切削參數(shù)，確定熱管蒸發(fā)段Z和絕熱段J的轉(zhuǎn)折量和在刀柄4上的支撐 位置，保證刀具能夠穩(wěn)固安裝在機(jī)床上，防止在切削中振動(dòng)和振顫。切削過(guò)程中，刀片1前端主刀刃e和刀尖r產(chǎn)生的熱量經(jīng)刀片1傳導(dǎo)到熱管蒸發(fā) 段Z，熱管蒸發(fā)段Z內(nèi)工質(zhì)吸熱而沸騰，相變后攜帶熱量的高壓蒸氣經(jīng)過(guò)中間絕熱段J到達(dá)冷凝段L，在冷凝段L，氣體工質(zhì)冷凝成液態(tài)而釋放潛熱，這些熱量通過(guò)散熱片8消散到周?chē)?環(huán)境，液態(tài)工質(zhì)依靠吸液芯的毛細(xì)吸力又回流到蒸發(fā)段Z，從而完成一周期的傳熱過(guò)程。如 此循環(huán)不止，刀片1切削產(chǎn)生的熱量不斷由熱管蒸發(fā)段Z傳至冷凝段L散發(fā)，有效減少了刀 片1熱量積聚和溫度升高。本例中，刀片1和刀柄4組合的刀具可以是移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)切削刀 具，具體可為車(chē)刀、刨刀、拉刀、銑刀或鉆頭等。熱管的熱響應(yīng)速度接近音速，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá) 普通銅管的上千倍，本例應(yīng)用熱管散熱可以大大改善組合式切削刀具的冷卻條件。實(shí)施例4如圖4所示，利用熱管改善切削散熱的上壓式熱管刀具，包括刀片1、夾緊杠桿2、 緊定螺釘3、刀柄4、熱管5、熱管固定卡6和散熱片7。熱管5由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁毛 細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向可分為依次 連通的蒸發(fā)段Z、絕熱段J和冷凝段L ；熱管5的蒸發(fā)段Z貼緊刀片1的前刀面A，刀片1和 熱管5 —起被夾緊杠桿2和緊定螺釘3固定在刀柄4前端的刀片座上；熱管5固定在刀片 1的前刀面A以及刀柄4上端面，其中熱管5的蒸發(fā)段Z與刀片1的前刀面A之間涂敷導(dǎo)熱 膠g，使熱管5的蒸發(fā)段Z與刀片1的前刀面A之間有充分而可靠的面積接觸；夾緊杠桿2 和緊定螺釘3類(lèi)似于普通機(jī)加刀具的夾緊杠桿和和緊定螺釘，但夾緊杠桿2與熱管5的蒸 發(fā)段Z之間接觸面積盡量小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料絕熱；熱管5的絕熱段J與刀柄4的上 端面之間設(shè)有固定卡6，用于支撐和固定熱管5，熱管蒸發(fā)段Z和絕熱段J連接處有過(guò)渡轉(zhuǎn) 折，使絕熱段J與蒸發(fā)段Z不在同一平面，并使絕熱段J與刀柄4保持間距，固定卡6與熱 管接觸面積很小并用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料絕熱，固定卡6的結(jié)構(gòu)類(lèi)似在墻上固定電纜線(xiàn)的卡 子，本身用螺釘固定在刀柄上，其有凹槽部分卡住熱管不晃動(dòng)；熱管5的冷凝段L伸出刀柄 4之外；熱管5的冷凝段上裝有散熱片7。確定熱管5蒸發(fā)段Z貼在刀片1前刀面A上的具體位置時(shí)，根據(jù)切削參數(shù)和切屑 形式及流向，保證刀刃能順利切入工件而不會(huì)被熱管干涉，切屑從前刀面A流出不會(huì)受阻， 在此前提下，使熱管5蒸發(fā)段Z盡量接近主刀刃e和刀尖r。根據(jù)刀體材質(zhì)和形狀、尺寸，同 時(shí)考慮工件形狀和切削參數(shù)，確定熱管蒸發(fā)段Z和絕熱段J的轉(zhuǎn)折量和在刀柄4上的支撐 位置，保證刀具能夠穩(wěn)固安裝在機(jī)床上，防止在切削中振動(dòng)和振顫。切削過(guò)程中，刀片1前端主刀刃e和刀尖r產(chǎn)生的熱量經(jīng)刀片1傳導(dǎo)到熱管蒸發(fā) 段Z，熱管蒸發(fā)段Z內(nèi)工質(zhì)吸熱而沸騰，相變后攜帶熱量的高壓蒸氣經(jīng)過(guò)中間絕熱段J到達(dá) 冷凝段L，在冷凝段L，氣體工質(zhì)冷凝成液態(tài)而釋放潛熱，這些熱量通過(guò)散熱片7消散到周?chē)?環(huán)境，液態(tài)工質(zhì)依靠吸液芯的毛細(xì)吸力又回流到蒸發(fā)段Z，從而完成一周期的傳熱過(guò)程。如 此循環(huán)不止，刀片1切削產(chǎn)生的熱量不斷由熱管蒸發(fā)段Z傳至冷凝段L散發(fā)，有效減少了刀 片1熱量積聚和溫度升高。本例中，刀片1和刀柄4組合的刀具可以是移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)切削刀 具，具體可為車(chē)刀、刨刀、拉刀、銑刀或鉆頭等。熱管的熱響應(yīng)速度接近音速，導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá) 普通銅管的上千倍，本例應(yīng)用熱管散熱可以大大改善組合式切削刀具的冷卻條件。以上各實(shí)施例中，熱管的選擇可根據(jù)刀片工作溫度范圍和熱管導(dǎo)熱率相匹配來(lái)選 擇；如果導(dǎo)熱率大，可考慮在熱管冷凝段與強(qiáng)冷介質(zhì)相連而不用散熱片。如上所述即可較好實(shí)施本實(shí)用新型。
權(quán)利要求一種熱管刀具，其特征在于，包括刀具本體、熱管和固定裝置，熱管由金屬薄壁管殼、管殼內(nèi)壁毛細(xì)吸液芯以及起傳遞熱能的工質(zhì)構(gòu)成，形成一個(gè)高真空封閉系統(tǒng)；沿?zé)峁茌S向分為依次連通的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上，其中，熱管的蒸發(fā)段位于主刀刃和刀尖后端，熱管的蒸發(fā)段與刀具緊密接觸，熱管的絕熱段與刀具設(shè)有間隔，熱管的冷凝段設(shè)置在刀具本體的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述冷凝段上設(shè)有散熱片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述熱管的形狀為圓柱狀、扁平狀、 直管、弧形彎管或轉(zhuǎn)折管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述刀具本體為整體式的刀體，固定 裝置為支撐夾；所述熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具上是指刀體中設(shè)有內(nèi)孔，用于安放熱管， 內(nèi)孔從刀體尾端延伸至刀頭內(nèi)部主刀刃和刀尖后端，刀體的內(nèi)孔前端位于主刀刃和刀尖后 端，與熱管的蒸發(fā)段頂端緊密接觸，內(nèi)孔前端之后的部分與熱管的絕熱段間隔連接，內(nèi)孔前 端后的直徑大于熱管絕熱段的直徑，刀體的內(nèi)孔末端設(shè)有支撐夾，用于固定熱管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱管刀具，其特征在于所述內(nèi)孔前端的直徑與熱管的蒸發(fā) 段直徑相同，并且內(nèi)孔前段與熱管的蒸發(fā)段外周之間涂有導(dǎo)熱膠；或者內(nèi)孔前段的直徑大 于熱管的蒸發(fā)段直徑，在內(nèi)孔壁與熱管蒸發(fā)段外表面之間灌注高導(dǎo)熱系數(shù)液體后局部封 裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、 緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上是指刀片的前刀面和刀柄上開(kāi)有連 通的明槽，明槽從刀片延伸到刀柄的末端，用于嵌裝熱管；明槽前端位于主刀刃和刀尖后 部，明槽的深度為熱管直徑的3/4-1倍；刀片上明槽的寬度與熱管蒸發(fā)段的外徑形同，刀柄 上明槽的寬度大于熱管絕熱段的外徑；熱管的蒸發(fā)段與刀片之間接觸界面涂有導(dǎo)熱膠；刀 片和熱管的蒸發(fā)段一起被夾緊杠桿和緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；刀柄的明槽內(nèi) 面與熱管的絕熱段之間設(shè)有1 2固定卡，固定并支撐熱管，使明槽內(nèi)面與熱管的絕熱段保 持間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、 緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上是指刀片通過(guò)夾緊杠桿和緊定螺釘 固定在刀柄前端的刀片座上；熱管固定在刀片的后刀面以及刀柄的側(cè)面，其中熱管的蒸發(fā) 段與刀片的后刀面的接觸界面涂敷導(dǎo)熱膠；熱管的絕熱段與刀柄之間設(shè)有第二固定卡，并 且在蒸發(fā)段和絕熱段連接處設(shè)有過(guò)渡轉(zhuǎn)折，使得絕熱段與刀柄保持間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管刀具，其特征在于所述刀具本體包括刀片、夾緊杠桿、 緊定螺釘和刀柄；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上是指刀片和熱管一起被夾緊杠桿和 緊定螺釘固定在刀柄前端的刀片座上；熱管固定在刀片的前刀面以及刀柄上端面，其中熱 管的蒸發(fā)段與刀片的前刀面之間接觸界面涂敷導(dǎo)熱膠，熱管的絕熱段與刀柄的上端面之間 設(shè)有固定卡，支撐和固定熱管，蒸發(fā)段和絕熱段連接處設(shè)有過(guò)渡轉(zhuǎn)折，使絕熱段與刀柄保持 間距。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種熱管刀具，該熱管刀具包括刀具本體、熱管和固定裝置，熱管沿?zé)峁茌S向分為依次連通的蒸發(fā)段、絕熱段和冷凝段；熱管通過(guò)固定裝置安裝在刀具本體上，其中，熱管的蒸發(fā)段位于主刀刃和刀尖后端，熱管的蒸發(fā)段與刀具緊密接觸，熱管的絕熱段與刀具設(shè)有間隔，熱管的冷凝段設(shè)置在刀具的外側(cè)。本實(shí)用新型刀頭主產(chǎn)生的熱量經(jīng)刀頭傳導(dǎo)到熱管蒸發(fā)段，熱管蒸發(fā)段內(nèi)工質(zhì)吸熱而沸騰，相變后攜帶熱量的高壓蒸氣經(jīng)過(guò)絕熱段到達(dá)冷凝段，在冷凝段冷凝而釋放潛熱，依靠吸液芯的毛細(xì)吸力液體又回流到蒸發(fā)段，完成一周期的傳熱過(guò)程，如此循環(huán)，使刀頭切削產(chǎn)生的熱量不斷由熱管蒸發(fā)段傳至冷凝段散發(fā)，有效防止刀頭溫度升高。
文檔編號(hào)B23C5/28GK201711551SQ20102025655
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者全燕鳴, 曾上銘, 梁良 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)