[发明专利]一种热管阻尼器铣刀

说明书

技术领域

本发明涉及一种属于切削加工领域，尤其是一种热管阻尼器铣刀。

背景技术

目前高速切削技术已被广泛应用于航空航天、汽车、模具、能源、轨道交通等众多领域，已成为21世纪先进制造技术重点研究开发的关键基础技术之一。在这样的高效加工中，伴随着材料去除率大幅的增加，加工过程所消耗的能量也随之大幅攀升，这些能量90％以上都转化为热并积聚在加工区中，若不能及时地将积聚在加工区的热疏导出去，将导致加工区温度的急剧升高，并很快造成刀具的失效和零件的报废。为达到及时冷却的目的，加工过程中都要采用一定的冷却方法(如切削液冷却、液氮冷却等)来降低切削区的温度。热管作为一种新型、高效的导热组件，可将大量热量通过其很小的截面积，远距离地传输而无需外加动力。

另外，从动力学的观点看，高速切削系统是复杂的动态系统，随着切削速度的提高，在离心力和陀螺效应的影响下，主轴-刀柄间的夹紧力出现明显的减小，导致主轴-刀柄间的联结刚度降低，甚至导致两者部分或完全分离；同时，刀具-工件间相互作用引起的切削颤振是限制工件实现高速、高效和高精度切削的又一关键因素之一。切削颤振降低加工质量与切削效率，降低刀具、机床的使用寿命，产生污染周围环境的切削噪声，因此，对颤振的抑制和控制同样显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种热管阻尼器铣刀，其针对具有高温、高粘性、低导热性等特点的难加工材料进行高速铣削加工，其将热管和机械阻尼器合而为一，构成热管阻尼器，兼有传热和阻尼的双重效果。该铣刀利用高效的导热组件——热管将大量切削热通过其很小的截面积传输而无需外加动力；同时，利用热管与铣刀盲孔内壁产生的摩擦力做功，以及阻尼液的阻尼效果，以消耗刀具的振动能量，达到抑制颤振的目的，它具有强化传热、阻尼减振、结构简单、使用灵活、维护方便、耐用等优点，

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种热管阻尼器铣刀，包括铣刀，所述铣刀的刀杆的中心开有轴向的盲孔，盲孔的开口端朝向夹持端，热管阻尼器的下半部分伸入到所述盲孔中，且热管阻尼器与盲孔开口处密封连接，盲孔中设置阻尼液。

所述盲孔为阶梯孔或者直孔。

所述热管阻尼器包括由若干根围绕所述刀杆中心轴线均匀布置的热管组成的热管束，所述热管束一端固定在冷凝盖上，另一端插入刀杆的盲孔中，冷凝盖与刀杆通过螺纹联结，冷凝盖的外侧设有若干散热片。

所述热管形状为圆柱形或者扁平形直管。

所述热管包括一封闭的管壳和设于其内的工质和毛细结构，且管壳内为真空状态。

所述盲孔中各热管之间、热管与盲孔内壁之间设有阻尼液。

所述热管上靠近铣刀自由端(即刀齿端)的一侧是蒸发段，另一侧(冷凝盖附近)是冷凝段，中间部分是绝热段，冷凝段通过一个外径与铣刀直径相同的冷凝盖与刀柄接触。

本发明由铣刀和热管阻尼器组成。此铣刀的外形结构与传统的铣刀一样，但其内部根据不同的情况开有不同大小和形状的盲孔；热管阻尼器主要由若干根热管围绕铣刀的轴线均匀布置而成，多根热管统称为热管束，其的外径与铣刀(夹持端是开孔，自由端是盲孔)的中空刀杆内径相匹配，每根热管的直径、长度可以相同也可以不同。每根热管是由一封闭的管壳和工质(即工作液体)组成，且热管之间、热管与铣刀内侧壁之间加有高导热系数和高粘度的阻尼液，且阻尼液将热管蒸发段浸没，阻尼液可以减小刀尖与热管蒸发段之间的热阻，提高传热效率；同时刀具旋转时阻尼液与铣刀内壁产生摩擦力，起到阻尼作用。热管阻尼器沿铣刀轴线插入中空的刀杆内，靠近铣刀自由端的一侧是蒸发段，另一侧是冷凝段，中间部分是绝热段，冷凝段通过一个外径与铣刀直径相同的冷凝盖与刀柄接触，铣刀的刀杆末端加工有螺纹，用于与冷凝盖的螺纹联结。冷凝盖上装有散热片。