[发明专利]双循环蜂窝式自适应车刀温度调节装置及工作方法

说明书

本发明公开了一种双循环蜂窝式自适应车刀温度调节装置，包括车刀、温度检测单元、温度与流量处理单元、加热与冷却处理单元、衡温控制单元；车刀内设有多条相互隔离的循环回路，两条循环回路相互对称设置，并构成双循环回路；循环回路包括依次连通的介质输入口、若干个贮液腔、介质输出口，以及贯通相邻贮液腔的介质通道，介质输入口、介质输出口连接至加热与冷却处理单元，贮液腔并列设置在车刀的前侧壁或后侧壁内。本发明可以保证车刀在切削开始时就处于其所需控制的温度，并及时地对车刀各位置的温度进行调节，保证车刀各位置处于一个平衡的温度下，避免由于各位置点上温度的不同产生形变，采用双循环系统可以确保温度控制的准确性。

技术领域

本发明属于纳米精密车削领域，尤其涉及一种双循环蜂窝式自适应车刀温度调节装置及工作方法。

背景技术

现有的纳米精密车削加工时切削加工过程中所产生的热量在外冷式强制式冷却中以及切削带走一大部分热量后，还有一部分集积在刀具部分，刀具部分冷却不足，导致刀具温度升高，由于热胀冷缩导致刀具产生尺寸、位置刀体结构变化，导致以下几点问题：

1、由于在开始切削时刀具处于常温或温控20℃状态下进行切削参数调整，刀体尺寸、位置变化直接影响到精密切削的切削精度，后果是零件的加工后纳米精度无法达到要求，导致后期处理麻烦。可以采用间歇性切削方式，但会导致生产效率低下，增加成本。

2、由于热胀冷缩车刀发生反复式变化，导致车刀结构产生蠕动变形，现有的车刀结构难以准确测量到具体的蠕动变形量，导致温度变化的不可控制性。车刀的蠕动变形无法准确的测量和控制，这对后续的切削加工产生了不可估量的结果，只得对车刀进行重复修正，费时费力。

申请号03201225X的实用新型专利公开了一种内冷却车刀，如图1所示，刀体2内部钻成冷却液通道孔7，刀头内部为长方体大容积储液空间4，前刀面的刀体上或背面刀体上钻制一排满溢式排液孔8，从而在刀体内形成内冷却通道，供冷却液流通，达到冷却刀体的效果。

申请号2016109417762的发明专利公开了一种内循环冷却与切削温度实时检测的集成车刀系统，如图2所示，包括刀杆1、刀头2、刀片3、刀垫4和设置在刀头2内部的冷却组件，冷却组件包括进液口6、进液管7、出液口8、出液管9和冷水机10，进液口6和出液口8均平行设置在刀杆1的一侧，进液管7穿过刀头2后连接垂直设置在刀垫4上的进液管7，出液管9穿过刀头2后连接垂直设置在刀垫4上的出液管9，冷却组件还外接监控组件，包括温度传感器15和、CPU16。在刀头部分，特别是刀片下形成局部冷却循环回路，达到冷却车刀的效果。

申请号2016111537141的发明专利公开了一种高压冷却车刀，如图3所示，刀头部分设有多个冷却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的一端与螺纹盲孔7的孔底相贯通，第一通道15与第一斜孔18贯通，第二通道16与第二斜孔19贯通，第三通道17与第三斜孔20贯通，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20均匀分布于刀头上，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20的端口即为高压射流喷口。在切削过程中提高刀具的断屑性能，保证切削液注入切削区域提高切削区域的冷却润滑效果。

综合分析上述现有技术可知，仅考虑在车刀刀头部位的发热冷却，将刀头部位的冷却作为设计重点，并通过长方体大容积储液空间、内冷却刀垫槽、高压喷口等方法对刀头部分进行冷却，而忽略了车刀刀体、刀柄部分的温度控制。在普通加工环境中，对精度要求较低，可以忽略刀体、刀柄部位热胀冷缩、蠕动变形对加工精度的影响，但在精密车削加工中，车刀刀体、刀柄部位热胀冷缩、蠕动变形是不容忽略的，需要考虑通过特殊方法同时控制刀头、刀体、刀柄部分的温度，减少变形量，提高加工精度。

发明内容

为克服现有技术中存在的不足，本发明公开了一种用于精密车削加工的双循环蜂窝式自适应车刀温度调节装置。