專利名稱：一種熱管式立銑刀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種屬于切削加工領域，尤其是一種熱管式立銑刀。
背景技術：
以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的高速切削加工技術作為21 世紀先進制造技術的重要組成部分，目前已在航空航天、汽車、機床、模具、等眾多領域得到廣泛應用。由于高速切削系統是復雜的動態系統，隨著切削速度的提高，在離心力和陀螺效應的影響下，主軸-刀柄間的夾緊力出現明顯的減小，導致主軸-刀柄間的聯結剛度降低， 影響加工精度。另一方面，在高速切削中，隨著材料去除率大幅的增加，加工過程所消耗的能量也大幅攀升，這些能量90%以上都轉化為熱并積聚在刀尖，若不能及時熱量傳出去，會很快造成刀具的失效。傳統的方法是使用切削液來降低切削區的溫度，但是切削液的使用增加了成本并且，切削液中含有的硫、磷等成分會污染環境。

發明內容
本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種熱管式立銑刀，其針對具有低導熱性、高粘性等特點的難加工材料進行高速或者超高速切削加工，此熱管式立銑刀利用熱管的原理促進刀具散熱，本發明的作用是減小切削熱在刀尖的積累、改善刀具散熱， 進而延長刀具壽命，增加主軸-刀柄間聯結剛度，提高切削穩定性，并且結構簡單、使用和維護方便、能耗低、保護環境、降低成本。為實現上述目的，本發明采用下述技術方案一種熱管式立銑刀，包括刀桿，所述刀桿的中心開有軸向的盲孔，盲孔的開口端朝向刀柄，所述盲孔的內壁上附著有吸液芯，盲孔的開口端用封口管密封，盲孔內裝有一部分液體工質，且盲孔內為真空狀態。所述盲孔沿軸向分成三段，靠近銑刀刀尖一側充滿液體工質的一段為蒸發段，靠近盲孔開口端一段為冷凝段，中間部分為絕熱段。所述吸液芯設置于冷凝段和絕熱段。本發明的熱管式立銑刀的外形結構與普通的立銑刀一樣，但是其刀桿的中心開有軸向的盲孔，孔內壁附著有吸液芯，孔內填充有一定量的液體，稱為工質。填充液體后盲孔抽成真空，用封口管將盲孔密封，將封口管夾扁并焊接好，以起到封口作用；在熱管式立銑刀內形成一個密閉的真空的內腔，使得銑刀整體成為一個熱管，即利用電子行業中常用熱管的原理改造了立銑刀。這樣工質的沸點就變低，容易吸熱蒸發。靠近刀尖的一側是蒸發段，靠近封口管的一側是冷凝段，中間部分是絕熱段，冷凝段在裝夾時與刀柄接觸。本發明利用熱管原理將刀尖的切削熱傳遞到刀柄，使得刀柄受熱膨脹，一定程度上增加主軸-刀柄間的聯結剛度。本發明利用熱管原理改造銑刀，將普通的立銑刀的刀桿中加工出盲孔，選擇合適
3沸點的液體作為工質密封在盲孔中，利用工質不斷循環的蒸發吸熱和凝結放熱，通過工質在刀具內的循環，刀尖進行散熱，改善刀具的散熱情況，對以達到強化散熱的目的，從而開發出一種適合高速干式切削的立銑刀。本發明的工作原理是在切削工件時，切削過程中刀尖產生的大量熱量傳到熱管式立銑刀的蒸發段，引起內部工質蒸發由液體變成氣體，氣體上浮，將經過熱管式立銑刀的絕熱段到達冷凝段，在此過程中氣體將會因遇冷不斷冷凝為液體，同時將部分熱量傳給冷凝段，液體在重力作用和吸液芯的毛細吸力作用下又流回蒸發段吸收熱量再次蒸發，這樣工質就在蒸發段和冷凝段之間反復進行蒸發和冷凝的循環；冷凝段與刀柄接觸，將熱量傳遞給刀柄。因為高速銑削產生的離心力和陀螺力，會使得主軸-刀柄間聯結剛度降低，工質將熱量傳遞給刀柄，能使得刀柄受熱膨脹，增加主軸-刀柄間聯結剛度，提高切削穩定性。 整個過程中，切削熱被不斷的從刀尖向刀柄傳遞，避免熱量在刀尖的積累，使得刀具整體溫度場分布較為均勻，改善刀具的散熱。本發明的有益效果是，本發明提出的技術方案，能使切削過程中產生的切削熱被工質快速傳遞到刀柄，避免熱量在刀尖的積累，同時刀柄受熱膨脹又增加了主軸-刀柄間聯結剛度，具有強化傳熱、提高切削穩定性、結構簡單、使用靈活、維護方便、降低成本等特
點ο


圖1是本發明的主要結構示意圖；圖2是本發明與刀柄的裝夾示意圖；圖中1-熱管式立銑刀，2-工質，3-吸液芯，4-封口管，5-冷凝段，6-絕熱段，7-蒸發段，8-刀尖，9-刀桿，10-刀柄，11盲孔。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1、2所示，一種熱管式立銑刀1，包括刀桿9，所述刀桿9的中心開有軸向的盲孔11，盲孔11的開口端朝向刀柄10，所述盲孔11的內壁上附著有吸液芯3，盲孔11的開口端用封口管4密封，盲孔11內裝有一部分液體工質2，且盲孔11內為真空狀態。所述盲孔11沿軸向分成三段，靠近銑刀刀尖一側充滿液體工質2的一段為蒸發段 7，靠近盲孔開口端一段為冷凝段5，中間部分為絕熱段6。所述吸液芯3設置于冷凝段5和絕熱段6。本發明的熱管式立銑刀1的外形結構與普通的立銑刀一樣，但是其刀桿9的中心開有軸向的盲孔11，孔內壁附著有吸液芯3，孔內填充有一定量的液體，稱為工質2。填充液體后盲孔11抽成真空，用封口管4將盲孔11密封，在熱管式立銑刀1內形成一個密閉的真空的內腔，這樣工質2的沸點就變低，容易吸熱蒸發。靠近刀尖8的一側是蒸發段7，靠近封口管4的一側是冷凝段5，中間部分是絕熱段6，冷凝段5在裝夾時與刀柄10接觸。在切削工件時，切削過程中刀尖8產生的大量熱量傳到熱管式立銑刀1的蒸發段 7，引起內部工質2蒸發由液體變成氣體，氣體上浮，將經過熱管式立銑刀1的絕熱段6到達冷凝段5，在此過程中氣體將會因遇冷不斷冷凝為液體，同時將部分熱量傳給冷凝段5，液
4體在重力作用和吸液芯3的毛細吸力作用下又流回蒸發段7吸收熱量再次蒸發，這樣工質2 就在蒸發段7和冷凝段5之間反復進行蒸發和冷凝的循環；冷凝段5與刀柄10接觸，將熱量傳遞給刀柄10。因為高速銑削產生的離心力和陀螺力，會使得主軸-刀柄間聯結剛度降低，工質將熱量傳遞給刀柄10，能使得刀柄10受熱膨脹，增加主軸-刀柄間聯結剛度，提高切削穩定性。整個過程中，切削熱被不斷的從刀尖8向刀柄10傳遞，避免熱量在刀尖8的積累，使得刀具整體溫度場分布較為均勻。 上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
權利要求
1.一種熱管式立銑刀，包括刀桿，其特征是，所述刀桿的中心開有軸向的盲孔，盲孔的開口端朝向刀柄，所述盲孔的內壁上附著有吸液芯，盲孔的開口端用封口管密封，盲孔內裝有一部分液體工質，且盲孔內為真空狀態。
2.如權利要求1所述的一種熱管式立銑刀，其特征是，所述盲孔沿軸向分成三段，靠近銑刀刀尖一側充滿液體工質的一段為蒸發段，靠近盲孔開口端一段為冷凝段，中間部分為絕熱段。
3.如權利要求2所述的一種熱管式立銑刀，其特征是，所述吸液芯設置于冷凝段和絕熱段。
全文摘要
本發明公開了一種熱管式立銑刀，包括刀桿，所述刀桿的中心開有軸向的盲孔，盲孔的開口端朝向刀柄，所述盲孔的內壁上附著有吸液芯，盲孔的開口端用封口管密封，盲孔內裝有一部分液體工質，且盲孔內為真空狀態。本發明提出的技術方案，能使切削過程中產生的切削熱被工質快速傳遞到刀柄，避免熱量在刀尖的積累，同時刀柄受熱膨脹又增加了主軸-刀柄間聯結剛度，具有強化傳熱、提高切削穩定性、結構簡單、使用靈活、維護方便、降低成本等特點。
文檔編號B23C5/10GK102430790SQ20111034652
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者唐委校, 宋清華, 鞠華偉 申請人:山東大學