本實(shí)用新型屬于納米精密車削領(lǐng)域，尤其涉及一種雙循環(huán)蜂窩式自適應(yīng)車刀溫度調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的納米精密車削加工時(shí)切削加工過程中所產(chǎn)生的熱量在外冷式強(qiáng)制式冷卻中以及切削帶走一大部分熱量后，還有一部分集積在刀具部分，刀具部分冷卻不足，導(dǎo)致刀具溫度升高，由于熱脹冷縮導(dǎo)致刀具產(chǎn)生尺寸、位置刀體結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致以下幾點(diǎn)問題：

1、由于在開始切削時(shí)刀具處于常溫或溫控20℃狀態(tài)下進(jìn)行切削參數(shù)調(diào)整，刀體尺寸、位置變化直接影響到精密切削的切削精度，后果是零件的加工后納米精度無法達(dá)到要求，導(dǎo)致后期處理麻煩?？梢圆捎瞄g歇性切削方式，但會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，增加成本。

2、由于熱脹冷縮車刀發(fā)生反復(fù)式變化，導(dǎo)致車刀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生蠕動(dòng)變形，現(xiàn)有的車刀結(jié)構(gòu)難以準(zhǔn)確測(cè)量到具體的蠕動(dòng)變形量，導(dǎo)致溫度變化的不可控制性。車刀的蠕動(dòng)變形無法準(zhǔn)確的測(cè)量和控制，這對(duì)后續(xù)的切削加工產(chǎn)生了不可估量的結(jié)果，只得對(duì)車刀進(jìn)行重復(fù)修正，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

申請(qǐng)?zhí)?3201225X的實(shí)用新型專利公開了一種內(nèi)冷卻車刀，如圖1所示，刀體2內(nèi)部鉆成冷卻液通道孔7，刀頭內(nèi)部為長(zhǎng)方體大容積儲(chǔ)液空間4，前刀面的刀體上或背面刀體上鉆制一排滿溢式排液孔8，從而在刀體內(nèi)形成內(nèi)冷卻通道，供冷卻液流通，達(dá)到冷卻刀體的效果。

申請(qǐng)?zhí)?016109417762的實(shí)用新型專利公開了一種內(nèi)循環(huán)冷卻與切削溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)的集成車刀系統(tǒng)，如圖2所示，包括刀桿1、刀頭2、刀片3、刀墊4和設(shè)置在刀頭2內(nèi)部的冷卻組件，冷卻組件包括進(jìn)液口6、進(jìn)液管7、出液口8、出液管9和冷水機(jī)10，進(jìn)液口6和出液口8均平行設(shè)置在刀桿1的一側(cè)，進(jìn)液管7穿過刀頭2后連接垂直設(shè)置在刀墊4上的進(jìn)液管7，出液管9穿過刀頭2后連接垂直設(shè)置在刀墊4上的出液管9，冷卻組件還外接監(jiān)控組件，包括溫度傳感器15和、CPU16。在刀頭部分，特別是刀片下形成局部冷卻循環(huán)回路，達(dá)到冷卻車刀的效果。

申請(qǐng)?zhí)?016111537141的實(shí)用新型專利公開了一種高壓冷卻車刀，如圖3所示，刀頭部分設(shè)有多個(gè)冷卻液通道包括第一通道15、第二通道16、第三通道17、第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20，第一通道15、第二通道16、第三通道17的一端與螺紋盲孔7的孔底相貫通，第一通道15與第一斜孔18貫通，第二通道16與第二斜孔19貫通，第三通道17與第三斜孔20貫通，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20均勻分布于刀頭上，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20的端口即為高壓射流噴口。在切削過程中提高刀具的斷屑性能，保證切削液注入切削區(qū)域提高切削區(qū)域的冷卻潤(rùn)滑效果。

綜合分析上述現(xiàn)有技術(shù)可知，僅考慮在車刀刀頭部位的發(fā)熱冷卻，將刀頭部位的冷卻作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)，并通過長(zhǎng)方體大容積儲(chǔ)液空間、內(nèi)冷卻刀墊槽、高壓噴口等方法對(duì)刀頭部分進(jìn)行冷卻，而忽略了車刀刀體、刀柄部分的溫度控制。在普通加工環(huán)境中，對(duì)精度要求較低，可以忽略刀體、刀柄部位熱脹冷縮、蠕動(dòng)變形對(duì)加工精度的影響，但在精密車削加工中，車刀刀體、刀柄部位熱脹冷縮、蠕動(dòng)變形是不容忽略的，需要考慮通過特殊方法同時(shí)控制刀頭、刀體、刀柄部分的溫度，減少變形量，提高加工精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型公開了一種用于精密車削加工的雙循環(huán)蜂窩式自適應(yīng)車刀溫度調(diào)節(jié)裝置。

本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種雙循環(huán)蜂窩式自適應(yīng)車刀溫度調(diào)節(jié)裝置，包括車刀、溫度檢測(cè)單元、溫度與流量處理單元、加熱與冷卻處理單元、衡溫控制單元；所述溫度檢測(cè)單元設(shè)置在車刀表面，溫度檢測(cè)單元連接溫度與流量處理單元，溫度與流量處理單元連接加熱與冷卻處理單元、衡溫控制單元，恒溫控制單元設(shè)置車刀內(nèi)；

所述車刀內(nèi)設(shè)有多條相互隔離的循環(huán)回路，循環(huán)回路分別設(shè)置在車刀前側(cè)壁、后側(cè)壁內(nèi)，其中，車刀同一位置對(duì)應(yīng)前側(cè)壁、后側(cè)壁內(nèi)的兩條循環(huán)回路相互對(duì)稱設(shè)置，并構(gòu)成雙循環(huán)回路；

所述循環(huán)回路包括依次連通的介質(zhì)輸入口、若干個(gè)貯液腔、介質(zhì)輸出口，以及貫通相鄰貯液腔的介質(zhì)通道，介質(zhì)輸入口、介質(zhì)輸出口分布在車刀側(cè)壁上，并通過介質(zhì)導(dǎo)管連接至加熱與冷卻處理單元，所述貯液腔并列設(shè)置在車刀的前側(cè)壁或后側(cè)壁內(nèi)。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選，所述貯液腔為六棱柱形空腔，多個(gè)貯液腔在車刀內(nèi)部呈蜂窩式設(shè)置。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選，所述車刀包括依次連接的刀頭、刀身、刀柄，所述刀頭、刀身、刀柄內(nèi)分別設(shè)有刀頭雙循環(huán)回路、刀身雙循環(huán)回路、刀柄雙循環(huán)回路，所述刀頭雙循環(huán)回路包括第一循環(huán)回路、第二循環(huán)回路，刀身雙循環(huán)回路包括第三循環(huán)回路、第四循環(huán)回路，刀柄雙循環(huán)回路包括第五循環(huán)回路、第六循環(huán)回路；

所述第一循環(huán)回路包括五個(gè)貯液腔，其對(duì)應(yīng)的第一介質(zhì)輸入口設(shè)于刀頭前側(cè)壁，第一介質(zhì)輸出口設(shè)于刀頭底部；所述第二循環(huán)回路、第五循環(huán)回路、第六循環(huán)回路分別包括四個(gè)貯液腔，第三循環(huán)回路、第四循環(huán)回路分別包括三個(gè)貯液腔；所述第二循環(huán)回路對(duì)應(yīng)的第二介質(zhì)輸入口、第二介質(zhì)輸出口設(shè)于刀頭后側(cè)壁；所述第三循環(huán)回路、第五循環(huán)回路對(duì)應(yīng)的第三介質(zhì)輸入口、第三介質(zhì)輸出口、第五介質(zhì)輸入口、第五介質(zhì)輸出口分別設(shè)于刀身、刀柄前側(cè)壁，所述第四循環(huán)回路、第六循環(huán)回路對(duì)應(yīng)的第四介質(zhì)輸入口、第四介質(zhì)輸出口、第六介質(zhì)輸入口、第六介質(zhì)輸出口分別設(shè)于刀身、刀柄后側(cè)壁。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選，所述第一介質(zhì)輸入口、第三介質(zhì)輸入口、第五介質(zhì)輸入口設(shè)于前側(cè)壁上部，所述第三介質(zhì)輸出口、第五介質(zhì)輸出口設(shè)于前側(cè)壁下部；所述第二介質(zhì)輸入口、第四介質(zhì)輸入口、第六介質(zhì)輸入口設(shè)于后側(cè)壁上部，所述第二介質(zhì)輸出口、第四介質(zhì)輸出口、第六介質(zhì)輸出口設(shè)于后側(cè)壁下部。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1.保證車刀在切削開始時(shí)就處于其所需控制的溫度；

2.及時(shí)地對(duì)車刀各位置的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證車刀各位置處于一個(gè)平衡的溫度下，避免由于各位置點(diǎn)上溫度的不同產(chǎn)生形變；

3.采用雙循環(huán)系統(tǒng)可以確保溫度控制的準(zhǔn)確性；

4.采用蜂窩式六棱柱的貯液腔結(jié)構(gòu)形式可以保證車刀的整體強(qiáng)度、剛度，避免車刀由于內(nèi)部開設(shè)循環(huán)回路而造其強(qiáng)度、剛度的下降。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)用新型專利03201225X的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)用新型專利2016109417762的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)實(shí)用新型專利2016111537141的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖5為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)俯視圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖4、5所示，一種雙循環(huán)蜂窩式自適應(yīng)車刀溫度調(diào)節(jié)裝置，包括車刀1、溫度檢測(cè)單元2、溫度與流量處理單元3、加熱與冷卻處理單元4、衡溫控制單元5；所述溫度檢測(cè)單元2設(shè)置在車刀1表面，溫度檢測(cè)單元2連接溫度與流量處理單元3，溫度與流量處理單元3連接加熱與冷卻處理單元4、衡溫控制單元5，恒溫控制單元5設(shè)置車刀1內(nèi)；

所述車刀1內(nèi)設(shè)有多條相互隔離的循環(huán)回路6，循環(huán)回路6分別設(shè)置在車刀前側(cè)壁104、后側(cè)壁105內(nèi)，其中，車刀1同一位置對(duì)應(yīng)前側(cè)壁104、后側(cè)壁105內(nèi)的兩條循環(huán)回路6相互對(duì)稱設(shè)置，并構(gòu)成雙循環(huán)回路。雙循環(huán)回路較普通循環(huán)回路相比，其所處的位置對(duì)稱，對(duì)車刀的溫度控制更加準(zhǔn)確。

所述循環(huán)回路6包括依次連通的介質(zhì)輸入口601、若干個(gè)貯液腔602、介質(zhì)輸出口603，以及貫通相鄰貯液腔的介質(zhì)通道604，介質(zhì)輸入口601、介質(zhì)輸出口603分布在車刀前側(cè)壁104或者后側(cè)壁105上，并通過介質(zhì)導(dǎo)管7連接至加熱與冷卻處理單元4，所述貯液腔602并列設(shè)置在車刀的前側(cè)壁104或者后側(cè)壁105內(nèi)。

在本實(shí)施例中，所述車刀1包括依次連接的刀頭101、刀身102、刀柄103，所述刀頭101、刀身102、刀柄103內(nèi)分別設(shè)有刀頭雙循環(huán)回路、刀身雙循環(huán)回路、刀柄雙循環(huán)回路，所述刀頭雙循環(huán)回路包括第一循環(huán)回路8、第二循環(huán)回路9，刀身雙循環(huán)回路包括第三循環(huán)回路10、第四循環(huán)回路11，刀柄雙循環(huán)回路包括第五循環(huán)回路12、第六循環(huán)回路13。

所述第一循環(huán)回路8包括五個(gè)貯液腔603，其對(duì)應(yīng)的第一介質(zhì)輸入口801設(shè)于刀頭101前側(cè)壁104，第一介質(zhì)輸出口802設(shè)于刀頭101底部；所述第二循環(huán)回路9、第五循環(huán)回路12、第六循環(huán)回路13分別包括四個(gè)貯液腔603，第三循環(huán)回路10、第四循環(huán)回路11分別包括三個(gè)貯液腔693；所述第二循環(huán)回路9對(duì)應(yīng)的第二介質(zhì)輸入口901、第二介質(zhì)輸出口902設(shè)于刀頭101后側(cè)壁105；所述第三循環(huán)回路10、第五循環(huán)回路13對(duì)應(yīng)的第三介質(zhì)輸入口1001、第三介質(zhì)輸出口1002、第五介質(zhì)輸入口1201、第五介質(zhì)輸出口1202分別設(shè)于刀身102、刀柄103的前側(cè)壁104，所述第四循環(huán)回路11、第六循環(huán)回路13對(duì)應(yīng)的第四介質(zhì)輸入口1101、第四介質(zhì)輸出口1102、第六介質(zhì)輸入口1301、第六介質(zhì)輸出口1302分別設(shè)于刀身102、刀柄103后側(cè)壁105。

所述第一介質(zhì)輸入口801、第三介質(zhì)輸入口1001、第五介質(zhì)輸入口1201設(shè)于前側(cè)壁104上部，所述第三介質(zhì)輸出口1002、第五介質(zhì)輸出口1202設(shè)于前側(cè)壁104下部；所述第二介質(zhì)輸入口901、第四介質(zhì)輸入口1101、第六介質(zhì)輸入口1301設(shè)于后側(cè)壁105上部，所述第二介質(zhì)輸出口902、第四介質(zhì)輸出口1102、第六介質(zhì)輸出口1302設(shè)于后側(cè)壁105下部。

本實(shí)用新型雙循環(huán)蜂窩式自適應(yīng)車刀溫度調(diào)節(jié)裝置的工作方法，具體工作方法如下：

步驟一，車削加工前，設(shè)定車削加工要求的加工溫度T₀；

步驟二，溫度檢測(cè)單元2實(shí)時(shí)測(cè)量出車刀1不同位置的實(shí)測(cè)溫度T_n、各點(diǎn)介質(zhì)輸出口603的溫度T_n1、介質(zhì)輸入口601的溫度T_n2，并反饋至溫度與流量處理單元3，溫度與流量處理單元3進(jìn)行處理，輸出車刀1不同位置循環(huán)回路6所需的介質(zhì)流量Q_n和介質(zhì)溫度補(bǔ)償量；

步驟三，加熱與冷卻處理單元4接受溫度與流量處理單元3信號(hào)，向車刀1不同位置的循環(huán)回路6輸送不同流量和溫度補(bǔ)償后的介質(zhì)；

步驟四，車刀1不同位置的衡溫控制單元5接受溫度與流量處理單元3信號(hào)，對(duì)車刀1不同位置進(jìn)行不同的溫度補(bǔ)償；

步驟五，車削加工開始后，重復(fù)步驟二、三、四，直至車削完成。

所述介質(zhì)流量Q_n通過下式確定：

式中G_n為各檢測(cè)部分車刀的質(zhì)量，T₀為根據(jù)車削加工要求加工溫度，C為介質(zhì)的比熱，T_n為車刀不同位置實(shí)測(cè)溫度、T_n1為車刀不同位置循環(huán)回路介質(zhì)輸出口的溫度、T_n2為車刀不同位置循環(huán)回路介質(zhì)輸入口的溫度。

所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。