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申请/专利权人：中国科学院工程热物理研究所

摘要：本发明公开了一种适用于难加工材料可实现高效换热的热管刀具结构，主要解决在高速切削、大深度切削及复杂结构切削过程中，由于切削热积累导致的冷却效率低及刀具磨损失效等问题。本发明在刀杆内部设置同心套管式旋转热管结构，通过在蒸发端和冷凝端引入多孔点阵结构，增大工质接触面积，并结合高速旋转的扰流作用提高相变换热效率。同心套管通过液相趋壁效应和烟囱效应，实现气液分流，避免气相阻碍液相回流的问题。螺旋输液槽道确保液态工质即使在反重力环境下亦能高效回流，从而形成稳定的循环。通过上述设计，本发明显著提高了热管的临界热流密度和换热性能，延长了刀具寿命，适用于高温、高速、复杂加工工况的难加工材料切削。

主权项：1.一种适用于难加工材料可实现高效换热的热管刀具结构，至少包括一刀杆本体，其特征在于：所述刀杆本体整体为一沿轴向延伸的杆状结构体，其轴向的第一端部与旋转驱动件传动连接，其轴向的第二端部的外壁面加工形成为刀具工作面，所述刀具工作面用于与工件接触并实现切削操作；所述刀杆本体的内部加工形成有一沿其轴线延伸的热管管腔，所述热管管腔沿刀杆本体的轴线方向贯穿设置，并包括一在轴向上临近所述刀具工作面位置布置并具有轴向长度的蒸发端以及一在轴向上远离所述刀具工作面位置并具有轴向长度的冷凝端，所述蒸发端及冷凝端内均加工布置有具有大比表面积的多孔点阵结构，其中：所述热管管腔整体加工形成为一锥形管段，其在轴向上临近冷凝端的第一端的内径小于其在轴向上临近所述蒸发端的第二端的内径，且其内壁上加工形成有螺旋输液槽道，所述螺旋输液槽道的第一端在轴向上延伸至所述冷凝端内、第二端在轴向上延伸至所述蒸发端内，所述热管管腔中还加工设置有一与其同心布置并沿轴向延伸的套管，所述套管的第一端在轴向上延伸至所述冷凝端内、第二端在轴向上延伸至临近所述蒸发端且二者之间具有一预设轴向间隔，且所述套管的第一端的外径小于其第二端的外径，并且其第一端的内径大于其第二端的内径，所述热管管腔内充装有预设量的换热工质，所述换热工质在刀具高速旋转时受离心力作用沿热管管腔内壁和螺旋输液槽道流动，并在蒸发端吸收热量气化后通过套管内部向冷凝端流动，在冷凝端冷凝释放热量后再次沿热管管腔内壁和螺旋输液槽道回流至蒸发端，从而形成持续的热量传递循环。

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