一种自适应主动控制热传导切削刀片、刀具及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自适应主动控制热传导切削刀片、刀具及制备方法，属于机械加工切削刀具设计与制造技术领域，包括刀体，所述刀体正反面均设置强化吸热刀头和热障阻热刀头，刀体每一面的强化吸热刀头和热障阻热刀头相对设置，强化吸热刀头和热障阻热刀头均设置于刀体的刀尖处；所述刀体两面的强化吸热刀头设置于刀体的同一侧，刀体两面的热障阻热刀头设置于刀体的同一侧。能够实现根据不同的加工工序选择刀具不同的吸热和阻热方式，从而降低加工中的刀具成本并且提高加工表面质量，具有结构简单、不使用切削液无污染、成本低和加工质量高的优点。高的优点。高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应主动控制热传导切削刀片、刀具及制备方法


[0001]本专利技术属于机械加工切削刀具设计与制造
，具体涉及一种自适应主动控制热传导切削刀片、刀具及制备方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]切削加工技术是机械制造业中非常重要且目前仍无法被完全替代的材料去除成型工艺。但是，材料在切削过程中由于剧烈的塑性变形会产生大量的热，刀具前刀面于切屑之间也会产生剧烈摩擦从而在刀具上生成热量；这些额外产生的热量如果没有及时消除或传导将会产生两方面的不利情况，一方面会降低刀具的寿命，另一方面会使已加工表面质量下降或加工精度降低。目前，在工业生产中最常使用切削液对工件和刀具进行降温和润滑。但是，使用之后的切削液如果没有进行有效处理会对地下水源和土壤产生巨大污染，切削液中的添加剂还会危害操作工人的身体健康。
[0004]近年来，在环保观念逐渐加强和环境保护立法不断完善的背景下，研究开发了替代切削液的多种冷却方式，如微量润滑、低温风冷冷却和液氮冷却等方式。虽然这些方法取得了一些进展，但仍然存在许多局限性，如微量润滑方法产生的油雾同样会危害操作人员的健康，另外低温风冷和液氮冷却的方法润滑效果会比较差。
[0005]目前，使用激光技术能生产出许多具有不同微织构的切削刀具，但微织构只是减少了切屑与刀具的接触面积，切削液喷射在织构表面对热量散失和传导效果并不明显，也摆脱不了切削液的使用。所以，目前研究出的大量微织构刀具很难大规模投入实际生产中。
[0006]机械加工过程分为粗加工和精加工两个阶段，这两个阶段对材料的加工效率和加工精度及质量要求不同，粗加工主要是大量去除多余材料，材料去除效率高，加工精度和质量要求较低，此时产生的大量切削热应通过可设计选择热障阻热刀头，阻止切削热输运到刀体，延长刀具寿命；而精加工是对材料进行精细加工，材料去除效率低，精度和加工质量要求较高，此时产生的少量切削热可通过设计选择强化吸热刀头，促使切削热输运到刀体，降低被加工工件温度，提高加工精度和加工质量。因此，根据粗加工和精加工阶段对材料表面的质量要求分别通过设计刀具几何结构改变其传热与导热状态，从而分别实现切削过程产生热量的两种输运方式，这不仅能延长刀具寿命、降低刀具成本，还能提高工件加工精度和表面质量。但是，目前还未有这种刀具结构及其设计方法。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种自适应主动控制热传导切削刀片、刀具及制备方法，能够实现根据不同的加工工序选择刀具不同的吸热和阻热方式，从而降低加工中的刀具成本并且提高加工表面质量，具有结构简单、不使用切削液无污染、成本低和加工质量高的优点。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种自适应主动控制热传导切削刀片，包括刀体，所述刀体正反面均设置强化吸热刀头和热障阻热刀头，刀体每一面的强化吸热刀头和热障阻热刀头相对设置，强化吸热刀头和热障阻热刀头均设置于刀体的刀尖处；所述刀体两面的强化吸热刀头设置于刀体的同一侧，刀体两面的热障阻热刀头设置于刀体的同一侧。
[0010]作为进一步的技术方案，所述强化吸热刀头包括从刀尖向内延伸的强化吸热凹槽，强化吸热凹槽内填充导热材料。在强化吸热凹槽内填充材料的导热系数要高于刀具基体和空气的导热系数，这样导热材料会将更多的工件上的热量从刀尖和前刀面传输到刀具基体中央部位，从而加强工件散热和导热。
[0011]作为进一步的技术方案，所述强化吸热凹槽设置多个，多个强化吸热凹槽呈辐射状由刀尖向刀体散开分布。
[0012]作为进一步的技术方案，所述热障阻热刀头包括与两刀尖连线相垂直的热障阻热凹槽，热障阻热凹槽内填充绝热材料。在热障阻热凹槽内填充材料的导热系数要低于刀具基体和空气的导热系数，绝热材料会阻止或减缓热量传入刀具的速度和数量，从而减少传入到刀具上的热量。
[0013]作为进一步的技术方案，所述热障阻热凹槽设置多个，多个热障阻热凹槽依次平行布置，每一热障阻热凹槽均与两刀尖连线相垂直。
[0014]作为进一步的技术方案，所述热障阻热凹槽的长度由刀尖向刀体逐渐增大。
[0015]作为进一步的技术方案，所述刀体中部设有中央安装孔，刀体平面的四角关于中央安装孔的中心轴对称。
[0016]第二方面，本专利技术提供了一种车削刀具，包括如上所述的自适应主动控制热传导切削刀片和车削刀杆，车削刀杆端部安设自适应主动控制热传导切削刀片。
[0017]第三方面，本专利技术提供了一种铣削刀具，包括如上所述的自适应主动控制热传导切削刀片和铣削刀盘，铣削刀盘的铣削工作区域安设自适应主动控制热传导切削刀片。
[0018]第四方面，本专利技术提供了一种如上所述的自适应主动控制热传导切削刀片的制备方法，包括如下步骤：
[0019]将刀片原料放入刀片模具中，对其压制成型；
[0020]对压制成型的初始刀片进行烧制；使用激光器对烧制完成的刀片刀头处加工出强化吸热凹槽和热障阻热凹槽；
[0021]在强化吸热凹槽中填充导热材料，热障阻热凹槽中填充绝热材料。
[0022]上述本专利技术的有益效果如下：
[0023]本专利技术的切削刀片，其在刀体的一端设置强化吸热刀头，另一端设置热障阻热刀头，克服了现有切削刀具要依赖被动传热的缺点，可以实现主动控制切削热的传导输运方式，根据实际加工条件和需求选择不同的传热和阻热方式。
[0024]本专利技术的切削刀片，通过特殊的刀片结构和填充导热材料和热障绝热材料，既能在粗加工时热障阻热降低刀具温度、延长刀具寿命，从而降低刀具成本，又能在精加工中强化吸热降低被加工工件温度，提高工件加工精度和表面质量。
[0025]本专利技术结构简单易实现，可根据实际加工需要填充不同参数的导热材料和热障绝热材料。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术自适应主动控制热传导切削刀片整体示意图；
[0028]图2是本专利技术自适应主动控制热传导切削刀片剖视图；
[0029]图3是本专利技术应用自适应主动控制热传导切削刀片的车削刀具示意图；
[0030]图4是本专利技术应用自适应主动控制热传导切削刀片的铣削刀具示意图；
[0031]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0032]其中，1、热障阻热凹槽；2、中央安装孔；3、强化吸热凹槽；4、自适应主动控制热传导切削刀片；5、车削刀杆；6、铣削刀盘。
具体实施方式
[0033]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应主动控制热传导切削刀片，其特征是，包括刀体，所述刀体正反面均设置强化吸热刀头和热障阻热刀头，刀体每一面的强化吸热刀头和热障阻热刀头相对设置，强化吸热刀头和热障阻热刀头均设置于刀体的刀尖处；所述刀体两面的强化吸热刀头设置于刀体的同一侧，刀体两面的热障阻热刀头设置于刀体的同一侧。2.如权利要求1所述的自适应主动控制热传导切削刀片，其特征是，所述强化吸热刀头包括从刀尖向内延伸的强化吸热凹槽，强化吸热凹槽内填充导热材料。3.如权利要求2所述的自适应主动控制热传导切削刀片，其特征是，所述强化吸热凹槽设置多个，多个强化吸热凹槽呈辐射状由刀尖向刀体散开分布。4.如权利要求1所述的自适应主动控制热传导切削刀片，其特征是，所述热障阻热刀头包括与两刀尖连线相垂直的热障阻热凹槽，热障阻热凹槽内填充绝热材料。5.如权利要求4所述的自适应主动控制热传导切削刀片，其特征是，所述热障阻热凹槽设置多个，多个热障阻热凹槽依次平行布置，每一热障阻热凹槽均与两刀尖连线相垂直。6.如权利要求5所述的自适应主动...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘战强，刘澍岳，马凯，赵金富，王兵，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：