本发明属于金属切削刀具，更具体地说，本发明涉及一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具。
背景技术：
1、在现代金属切削过程中，为了实现对刀具的冷却与润滑，在众多现有技术中均公开了在刀具表面加工微织构结构或利用振荡热管的散热方法，例如在专利cn202311862922.9中，公开了一种微细热管辅助铣刀具，包括刀体，所述刀体前刀面靠近切削区域加工有微凹坑，刀体前刀面、后刀面与副后刀面靠近切削区域均加工有微凹槽，微凹槽的主要作用为将纳米流体切削液引入核心切削区域，从而降低刀具切削区域的温度，提高切削液的实际利用率，减少切削液的使用量；前刀面与后刀面上微凹槽的作用还有通过减小切削过程中刀具与切屑、刀具与工件之间的接触面积，从而降低刀具与切屑、刀具与工件间的摩擦力，减缓刀具的磨损速度，以达到延长刀具的使用寿命、提高加工工件的表面加工质量、实现绿色加工的目的。在专利cn 201610066547.0中，公开了一种振荡热管冷却刀柄及其改善刀具散热的方法,该振荡热管冷却刀柄包括刀柄本体、位于刀柄本体一侧且用于固定刀柄本体的固定装置、通过固定装置安装并嵌入刀柄本体的振荡热管；振荡热管从底端至顶端依次分为吸热段、绝热锻和冷凝段；其中振荡热管的吸热段位于可转位刀具下方,与刀具紧密接触,冷凝段设置在顶端,共三个弯头,形成振荡回路:振荡热管为紫铜薄壁毛细管,在冷凝段设置有供更换工质的塑料三通接头换液口。本发明有效防止刀具温度升高。
2、但是上述专利尽管在一定程度上实现了刀具切削区域的冷却效果，却依然存在冷却效果弱、润滑质量差以及应用范围较小等问题，特别是在专利cn 201610066547.0中公开的振荡热管冷却刀柄及其改善刀具，一般应用于车削加工过程，对于铣削、钻削等加工过程而言明显应用受限，因此在除车削外的其它切削加工领域中依旧未能解决刀具表面温度比较高、磨损速度比较严重等问题。因此如何在金属切削加工过程中通过合理地改善刀具结构、提高切削液实际利用率来降低切削温度与刀具磨损速度、改善加工表面质量、实现绿色加工是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、针对高速切削刀尖区域散热困难、切削力大的问题，本发明提出一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其目的是通过降低切削过程中切削区域温度，减小切削过程中的切削力，以提高刀具的使用寿命与被加工工件的表面质量，同时实现切削液的高效使用。
2、为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是这样实现的：
3、一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，包括：刀具基体，所述刀具基体的切削区域部分加工有第一微织构凹槽，并对刀具的第一微织构凹槽进行喷金处理，使得第一微织构凹槽底部完全被银膜覆盖；切削过程中纳米流体自喷嘴流出进入第一微织构凹槽，同时刀具与工件间切削区域的第一微织构凹槽在挤压作用下形成了以银膜为管壁、纳米流体切削液为工质的微细半封闭式振荡热管。
4、热管是一种利用内部工质的相变快速传送热量的元件，其传热能力比相同尺寸金属良导体(铜/铝)大几个数量级，还具有良好的热响应性和环境适应性，且其运行不需要外部驱动。因此本发明在刀具基体表面加工微织构凹槽，在切削过程中刀具与被加工工件接触从而形成微细半封闭式管道。
5、在本发明中，在刀具基体表面利用喷金技术覆盖一层银膜，银膜完全覆盖已加工微织构凹槽内部表面，即银膜将作为微细热管管壁，利用微织构凹槽内层银膜与内部纳米流体切削液共同作用将微细脉动热管集于刀具基体切削区域，能大大增加刀具自身的散热能力，降低切削区域温度。
6、作为进一步的技术方案，设置于所述刀具基体前刀面、后刀面与副后刀面上的微织构凹槽设置多条，且所述位于刀具后刀面上的微织构凹槽与主切削刃平行，副后刀面上的微织构凹槽与副切削刃平行，前刀面上的微织构凹槽与副切削刃垂直。
7、作为进一步的技术方案，所述位于前刀面、后刀面与副后刀面的第一微织构凹槽为条状结构，第一微织构凹槽的宽度为15～50μm，深度为5～30μm，间距为50μm。
8、作为进一步的技术方案，在刀具基体前刀面、后刀面与副后刀面靠近切削刃端各自加工有第二微织构凹槽，第二微织构凹槽与各自所在刀面的第一微织构凹槽垂直。
9、作为进一步的技术方案，所述的第二微织构凹槽底部完全被银膜覆盖。
10、作为进一步的技术方案，所述的第二微织构凹槽的宽度为15～50μm，深度为5～30μm。
11、作为进一步的技术方案，在刀具表面上经喷金处理覆盖一层150～200nm的银膜。
12、作为进一步的技术方案，所述位于后刀面与副后刀面的第一微织构凹槽长度为1.5～2mm，前刀面的第一微织构凹槽长度则为3～5mm。
13、作为进一步的技术方案，一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，可以在车床、铣床、钻床以及加工中心上使用。
14、在切削加工过程中，刀具表面微织构凹槽的设置通过减少了刀具与被加工工件以及切屑的接触面积从而减少了刀具与被加工工件以及切屑之间的摩擦力，使得刀具受到的切削力减小，使用寿命增加。
15、在切削加工过程中，切削液喷嘴将纳米流体切削液送至刀具切削区域，在纳米流体的冷却润滑作用下对已加工表面进行再次修整，可以提高被加工工件的表面质量。
16、作为进一步的技术方案，纳米流体切削液在切削过程中会流至刀具切削区域上的微织构凹槽中，所述微织构凹槽在切削过程中靠近切削区域部分受挤压分别在前刀面、后刀面与副后刀面上形成微细半封闭式管道结构，微织构凹槽内层银膜与进入微织构凹槽的纳米流体共同构成了微细半封闭式振荡热管，从而大大提高切削液的利用率，实现绿色高效加工。
17、与现有技术相比，本发明中基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具具有以下优点：
18、在刀具切削区域加工出微织构凹槽，并对表面进行喷金处理，主要作用其一微织构凹槽通过减小了刀具与工件的接触面积减小了刀具与工件间的切削力，同时起到储存、分散纳米流体切削液的作用，进而提高切削液利用率；其二覆盖在刀具表面的银膜可以提高刀具的散热能力，在切削过程中，刀具与工件的挤压作用形成了以银膜为管壁、纳米流体切削液为工质的微细半封闭式振荡热管，能快速提升刀具的散热能力，起到延长刀具寿命、保证工件加工质量的目的。进一步的，在本发明中分别在刀具基体前刀面、后刀面与副后刀面靠近切削刃端加工出与第一微织构凹槽垂直的另外一条第二微织构凹槽，与第一微织构凹槽在底部构成相连通的微细热管，使得切削液在脉动热管底部可以相互流通，提高了热管实际工作效率。
1.一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于，包括：刀具基体，所述刀具基体的切削区域部分加工有第一微织构凹槽，并对刀具的第一微织构凹槽进行喷金处理，使得第一微织构凹槽底部完全被银膜覆盖；切削过程中纳米流体自喷嘴流出进入第一微织构凹槽，同时刀具与工件间切削区域的第一微织构凹槽在挤压作用下形成了以银膜为管壁、纳米流体切削液为工质的微细半封闭式振荡热管。
2.根据权利要求1所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：位于刀具后刀面上的第一微织构凹槽与主切削刃平行，副后刀面上的第一微织构凹槽与副切削刃平行，前刀面上的第一微织构凹槽与副切削刃垂直。
3.根据权利要求2所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：所述位于前刀面、后刀面与副后刀面的第一微织构凹槽为条状结构，第一微织构凹槽的宽度为15～50μm，深度为5～30μm，间距为50μm。
4.根据权利要求2所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：在刀具基体前刀面、后刀面与副后刀面靠近切削刃端各自加工有第二微织构凹槽，第二微织构凹槽与各自所在刀面的第一微织构凹槽垂直。
5.根据权利要求4所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：所述的第二微织构凹槽底部完全被银膜覆盖。
6.根据权利要求4所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：所述的第二微织构凹槽的宽度为15～50μm，深度为5～30μm。
7.根据权利要求2所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：所述位于后刀面与副后刀面的第一微织构凹槽长度为1.5～2mm，前刀面的第一微织构凹槽长度则为3～5mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：所述银膜的厚度为150～200nm。
9.根据权利要求1～8任一所述的一种基于微细热管冷却与润滑的脉动式银管辅助切削刀具，其特征在于：可以在车床、铣床、钻床以及加工中心上使用。
