1.本发明属于车刀散热技术领域，具体涉及一种基于半导体制冷的主动散热刀具及其工作方法。技术背景2.在车削加工过程中，车刀与工件材料因摩擦、材料塑性变形等产生大量的切削热，且切削热大量集中在刀具与工件之间的切削区域，切削区域的高温严重影响着刀具的耐用度与使用寿命，工件材料因热膨胀发生的变形，使工件的加工精度难以控制。同时，切削液的大量使用引发诸多负面影响，切削液的使用消耗大量的资源、处置回收等方面增加了加工成本，切削液中所包含的硫、磷、氯、碳氢化合物等众多化学成分对环境的污染非常严重。因此，通过主动散热加速切削区域热量的传导有效控制切削温度对刀具耐用度的影响，从而降低切削区域的温度，是提高刀具的使用寿命，并且减少切削液的使用，是提高工件加工精度实现绿色加工的关键。3.目前国内针对刀具主动散热的发明较少，且普遍采用外喷切削液的方法，如申请专利号“cnu”的发明公开了一种pcd刀具散热装置，该装置通过喷气管和喷水管对切削面残留的切屑进行清理，同时实现对切削面的降温；申请专利号“cn.3”的发明公开了一种提高刀具散热性能的立式铣床，通过喷洒头喷洒冷却液将铣刀热量以及切屑带出，从而实现高效散热；申请专利号“cn.3”的专利公开了一种利用热管改善切削刀具散热的方法，该方法通过热管将热量传导至散热片防止刀头温度升高。以上发明采用切削液来辅助散热，但是切削液对环境污染严重，制约着绿色加工的发展，而且仅采用热管加散热片的装置散热性能较低，无法高效的排出热量。因此亟需设计一种高效散热且明显减少或者停止切削液使用的刀具散热装置，实现刀具的高效散热及绿色加工。技术实现要素：4.本发明针对当前车削加工中车刀难以主动散热温度过高，导致车刀磨损加剧的问题，提供了一种基于半导体制冷的刀具主动散热方法与装置；该发明是一种基于半导体制冷效应辅助刀具散热的方法；是一种通过电磁自动伸缩锁止机构实现多刃刀片自动转位的方法；是一种通过导热管将热量及时转移的装置；是一种实时监测车刀温度变化并根据车刀温度主动排出热量的装置；是一种刀片自动转位更换磨损刀刃的自动伸缩锁止装置。5.本发明一种基于半导体制冷的主动散热刀具，包括刀柄、刀具散热模块和刀刃自动转位模块；刀刃自动转位模块安装在刀柄的头端。刀具散热模块安装在刀柄的侧部。所述的刀具主动散热模块包括导热管、半导体制冷片、散热鳍片和散热风扇。所述刀柄的尾端设置有热量释放安装区。由内至外依次排列的半导体制冷片、散热鳍片和散热风扇安装在热量释放安装区中。所述的刀柄内嵌有沿着刀柄长度方向设置的导热沟槽。导热沟槽中安装有导热管；半导体制冷片的制冷面与导热管贴合。6.沿着刀柄的头端到尾端的方向，导热管分为依次排列的蒸发区、冷凝区和冷却区。导热管内设置有自循环的环形流道。环形流道包括依次首尾连接成环形的冷却段、液相输入段、蒸发段和冷凝回流段。冷却段设置在冷却区；蒸发段设置在蒸发区。液相输入段和冷凝回流段位于冷凝区。液相输入段的两端与冷却段、蒸发段的底部分别连接。冷凝回流段的两端与冷却段、蒸发段的顶端分别连接。冷凝回流段倾斜设置，且连接蒸发段的端部高于连接冷却段的端部。环形流道内填充有换热介质。换热介质未充满环形流道。7.所述刀刃自动转位模块包括多刃刀片、电磁刀垫、弹出销、电磁线圈、固定销和压紧弹簧。电磁刀垫固定在刀柄的头端；电磁刀垫的中部开设有导向孔。固定销设置在导向孔内，并与电磁刀垫固定。开设有中心孔弹出销套置在固定销的外侧，并与导向孔构成滑动副。固定销远离电磁刀垫的端部设置有限位块。压紧弹簧套置在固定销上，且两端分别抵住限位块和多刃刀片。8.所述的电磁刀垫内嵌有电磁线圈。弹出销设置在电磁线圈的内侧；电磁线圈通电时带动弹出销向电磁刀垫滑动。所述的多刃刀片上开设有中心孔。多刃刀片的中心孔与固定销构成圆柱副。多刃刀片的顶面设置有沿着固定销中心轴线的周向均布的n个切削刃，n≥2。9.以多刃刀片的切削刃的**向内部的旋转方向为换刀旋转方向。弹出销的顶部设置有沿固定销中心轴线的周向均布的n个三角状的**卡齿。多刃刀片的底面设置有沿固定销中心轴线的周向均布的n个三角状的第二卡齿。**卡齿与第二卡齿在固定销的径向上位置对应。各**卡齿的**与各第二卡齿的**分别错开；当弹出销升高时，将推动多刃刀片升高，并通过**卡齿和第二卡齿上的斜面带动多刃刀片向换刀旋转方向转动。10.所述的电磁刀垫的顶面开设有沿固定销中心轴线的周向均布的n个导向限位槽。多刃刀片的底面设置有沿固定销中心轴线的周向均布的n个导向限位齿。导向限位槽与导向限位齿在固定销的径向上位置对应。初始状态下，n个导向限位齿分别被限制在n个导向限位槽中。11.作为优选，所述刀柄的尾端安装有温度传感器；温度传感器的检测部伸入环形流道的冷却段内部。12.作为优选，所述的半导体制冷片与散热鳍片之间，散热鳍片与散热风扇之间均填充有导热膏。13.作为优选，所述的蒸发段呈蛇形排布。14.作为优选，所述的导热管的材质为铜。15.作为优选，刀柄的两端均设置有一组散热压片。同一组的四块散热压片与刀柄的四个侧面分别通过固定。接触导热管的散热压片与导热管之间填充有导热膏。导热压片的外侧面上开设有散热沟槽。16.作为优选，所述导向孔的内侧面设置有滑槽。弹出销外侧面的凸起与导向孔上的滑槽滑动连接。17.作为优选，所述的弹出销内部设置有永磁体或整体采用永磁体；且永磁体的磁极排布方向为弹出销的轴线方向。18.作为优选，所述的导向限位槽内设置有**导向面和**限位面。**导向面呈螺旋状。在换刀旋转方向上，**导向面逐渐远离电磁刀垫的顶面。**限位面与**导向面远离电磁刀垫顶面的端部连接。导向限位齿上设有第二导向面和第二限位面。第二导向面的形状与**导向面对应。第二限位面的形状与**限位面对应。当一个导向限位齿的第二导向面与一个导向限位槽上的**导向面贴合时，多刃刀片受到引导，沿着**导向面进行螺旋转动，直到**限位面与第二限位面贴合。19.作为优选，所述的**导向面与电磁刀垫的顶面的连接处设置有倒角。20.该基于半导体制冷的主动散热刀具的工作方法，包括以下步骤：21.步骤一、将主动散热刀具装夹到车削设备上进行切削加工。22.步骤二、切削过程中，导热管内的换热介质在温差的推动下发生蒸发和冷凝，形成热交换循环，将刀柄头端的热量传导至尾端，并通过半导体制冷片、散热鳍片和散热风扇散发至外界环境。23.步骤三、当温度传感器测得的导热管冷却段温度高于温度上限值时，增大半导体制冷片和散热风扇的功率；当半导体制冷片和散热风扇的功率达到阈值时，若导热管冷却段温度依然无法降低到温度上限值以下，则判定切削刃过度磨损，需要更换磨损过度的切削刃。24.更换切削刃的具体过程如下：25.①.将主动散热刀具退至安全位置。26.②.自动转位模块内的电磁线圈通电，弹出销向外滑动，推动多刃刀片升高，并使得多刃刀片发生单向旋转。27.③.电磁线圈断电，多刃刀片和弹出销在压紧弹簧的弹力作用下向内滑动；多刃刀片底部的各导向限位齿依次被导入下一个导向限位槽；多刃刀片在向内滑动的过程中，受到各导向限位槽的引导而继续转动，直到各导向限位齿上的**限位面与各导向限位槽上的第二限位面接触；多刃刀片相对于更换切削刃前转动360°/n。28.本发明的有益效果是：29.1.本发明利用刀具散热模块进行降低车刀温度；同时，根据换热介质的温度变化判断切削刃的磨损程度，配合刀刃自动转位模块实现自动监测切削刃磨损程度，并在磨损过度时自动换刀。30.2.本发明通过半导体制冷片、导热管、散热鳍片、散热风扇组成的散热模块，及时高效地将车削加工时产生的热量排出，从而减少或者避免切削液的使用；31.3.本发明中的刀刃自动转位模块具有电磁驱动的自动伸缩锁止结构，能够完成多刃刀片的自动转位，且在车削加工时能够保证切削刃的稳定性。附图说明32.图1为本发明的整体结构示意图。33.图2为本发明中导热管的内部结构示意图。34.图3为本发明中刀片自动转位模块的示意图。35.图4为本发明中刀片自动转位模块的切削刃转位流程图。具体实施方式36.以下结合附图对本发明作进一步说明。37.如图1所示，一种基于半导体制冷的主动散热刀具，包括刀具散热模块和刀刃自动转位模块；刀刃自动转位模块安装在刀柄1的头端用于根据需要更换切削刃。刀具散热模块安装在刀柄1的侧部，用于转移切削过程中产生的热量。38.刀具主动散热模块包括导热管2、半导体制冷片3、散热鳍片4、散热风扇5、导热压片6和温度传感器7。刀柄1的尾端设置有热量释放安装区。由内至外依次排列的半导体制冷片3、散热鳍片4和散热风扇5安装在热量释放安装区中。半导体制冷片3与散热鳍片4之间，散热鳍片4与散热风扇5之间均填充有导热膏。半导体制冷片3的两侧为陶瓷材料，中间填充为n型半导体与p型半导体交错排列，根据珀尔帖效应，温度从一侧被半导体制冷片传递至另一侧。39.如图1和2所示，刀柄1内嵌有沿着刀柄1长度方向设置的导热沟槽。导热沟槽的一端靠近刀柄1头端的刀刃自动转位模块；导热沟槽的另一端与刀柄1尾端的热量释放安装区连接。导热沟槽中嵌有导热管2.沿着刀柄1的头端到尾端的方向，导热管2分为依次排列的蒸发区、冷凝区和冷却区。导热管2内设置有自循环的环形流道。环形流道包括依次首尾连接成环形的冷却段、液相输入段、蒸发段和冷凝回流段。冷却段设置在冷却区；蒸发段设置在蒸发区，其且呈蛇形排布，以便于增大蒸发段与刀具之间的换热面积。液相输入段和冷凝回流段位于冷凝区。液相输入段的两端与冷却段、蒸发段的底部分别连接。冷凝回流段的两端与冷却段、蒸发段的顶端分别连接。冷凝回流段倾斜设置，且连接蒸发段的端部高于连接冷却段的端部。环形流道内填充有换热介质。换热介质未充满环形流道，使得环形流道的顶部区域(即冷凝回流段)能够为换热介质气化后提供空间，使得换热介质能够在环形流道中自动形成循环。40.导热管2的材质为铜；在车削加工的过程中，刀刃自动转位模块上的切削刃对工件进行切削，产生热量，蒸发段内的换热介质受热蒸发，并带走热量，蒸汽从冷凝回流段向冷却段移动，并受冷逐渐降温，凝结成液体，同时放出潜热；液体沿着冷凝回流段回流至冷却段；半导体制冷片3的制冷面贴合导热管2，吸收冷却段内的换热介质的热量，半导体制冷片3的热量散出面将热量传递至散热鳍片4，并由散热风扇5将热量散发至外界环境。温度降低后的换热介质再次通过液相输入段流向蒸发段；这样就完成了一个导热闭合循环。由此，即可在不依赖切削液的情况下实现对车刀的持续冷却。41.刀柄1的尾端安装有温度传感器；温度传感器的检测部伸入环形流道的冷却段内部，用于实时监测冷却段的换热介质的温度。当冷却段的换热介质温度过高时，说明散热功率不足或车刀刀刃过度磨损，借此进行散热风扇5的功率调整和刀刃切换控制。42.刀柄1的两端均设置有一组散热压片6。同一组的四块散热压片6与刀柄1的四个侧面分别通过螺栓固定。接触导热管2的散热压片6与导热管2之间填充有导热膏，从而实现热量的高效传导，导热压片6的外侧面上开设有散热沟槽。43.车刀产生切削热时会在刀柄1上产生温度梯度从而发生热量的转移，单位时间内刀柄传递的热量为其表达式如下：[0044][0045]其中，λ为刀柄1材料的导热系数，主要与其材料种类及组成、温度以及结构有关。[0046]换热介质流至热端时发生强制对流换热，其换热过程遵循牛顿冷却定律：[0047]q＝h(ts-tb)[0048]其中，q为刀柄1与换热介质接触面的法向表面流出的热流密度，h为对流换热系数，ts、tb分别为刀柄1的温度与换热介质的温度。[0049]安装在散热鳍片4外侧的下压式的散热风扇5，能够将散热鳍片4表面的热量及时散出。半导体散热片3两侧为陶瓷材料，中间填充为n型半导体与p型半导体交错排列，根据珀尔帖效应，温度从一侧被半导体制冷片传递至另一侧。[0050]本发明中半导体制冷效果主要受工作电流与材料影响作用，制冷效率η处于极值时的*佳电流imaxη为：[0051][0052]*大制冷效率ηmax为：[0053][0054]其中，tm为冷端温度tc与热端温度th的算术平均值；αab为半导体制冷片3的温差电动势(塞贝克系数)；z为n型及p型半导体材料的优值系数，其中δt为冷热端温度差，k为导体的总热导率、r为半导体制冷片3的总电阻。[0055]如图2所示，所述刀刃自动转位模块包括多刃刀片8、电磁刀垫9、弹出销10、电磁线圈11、固定销和压紧弹簧13。电磁刀垫9固定在刀柄的头端；电磁刀垫9的中部开设有轴线竖直设置的导向孔。固定销同轴设置在导向孔内，并与电磁刀垫9固定。导向孔的内侧面设置有滑槽。弹出销10的中心孔套置在固定销的外侧。弹出销10滑动连接在导向孔内，且导向孔内的滑槽实现周向限位。固定销远离电磁刀垫9的端部设置有限位块。压紧弹簧13套置在固定销上，且两端分别抵住限位块和多刃刀片8。[0056]电磁刀垫9内嵌有电磁线圈11。电磁线圈11具体通过粘接的方式固定在电磁刀垫9内部的空腔内。弹出销10设置在电磁线圈11的内侧；弹出销10内部设置有永磁体或整体采用永磁体；且永磁体的磁极排布方向为弹出销10的轴线方向。当电磁线圈11正向通电时，弹出销10会因为楞次定律向上弹出，推动多刃刀片8克服压紧弹簧13的弹力升高。[0057]多刃刀片8上开设有中心孔。多刃刀片8的中心孔与固定销构成圆柱副。多刃刀片8的顶面呈正方形，其顶面四个角上均设置有切削刃；多刃刀片8每转动90°，即可切换用于加工的切削刃。[0058]以多刃刀片8的切削刃的**(即外端)向内部(内端)的旋转方向为换刀旋转方向。弹出销10的顶部设置有沿固定销中心轴线的周向均布的四个三角状的**卡齿。多刃刀片8的底面设置有沿固定销中心轴线的周向均布的四个三角状的第二卡齿。**卡齿与第二卡齿在固定销的径向上位置对应。各**卡齿的**与各第二卡齿的**分别错开；**卡齿的**位于自身*接近的第二卡齿的**远离换刀旋转方向的一侧。当弹出销10升高时，将推动多刃刀片8升高，并通过**卡齿和第二卡齿上的斜面带动多刃刀片8向换刀旋转方向转动预设角度θ(转动后，每个**卡齿均卡入到相邻的两个第二卡齿之间的凹陷处，从而保持稳定)。[0059]电磁刀垫9的顶面开设有沿固定销中心轴线的周向均布的四个导向限位槽。多刃刀片8的底面设置有沿固定销中心轴线的周向均布的四个导向限位齿。导向限位槽与导向限位齿在固定销的径向上位置对应。[0060]导向限位槽内设置有**导向面和**限位面。**导向面呈螺旋状。**限位面为平面，且在固定销的轴截面内。在换刀旋转方向上，**导向面逐渐远离电磁刀垫9的顶面。**限位面与**导向面远离电磁刀垫9顶面的位置连接。[0061]四个导向限位齿设置有第二导向面和第二限位面。第二导向面的形状与**导向面对应。第二限位面的形状与**限位面对应。当一个导向限位齿的第二导向面与一个导向限位槽上的**导向面贴合时，多刃刀片8受到引导，向换刀旋转方向进行螺旋转动，直到**限位面与第二限位面贴合。在车削过程中，多刃刀片8受到的切削力使得**限位面与第二限位面紧密贴合，**导向面与第二导向面紧密贴合，故具有切换切削刃功能的多刃刀片8能够在车削加工时保持稳定。[0062]在各导向限位槽中，相邻两个导向限位槽之间的间隙(即前一个导向限位槽的**限位面与后一个导向限位槽的**导向面之间的间隙)相对于固定销中心轴线的角度小于θ，使得多刃刀片8被弹出销10顶起后各导向限位齿均能够被导入下一个导向限位槽，实现多刃刀片8上切削刃的切换。[0063]作为一个非必要的优选方案，**导向面与电磁刀垫9的顶面的连接处设置有倒角，以便于弹出销10推高多刃刀片8时，多刃刀片8能够及时发生转动，避免多刃刀片8出现大幅度骤变的转动状态。[0064]该基于半导体制冷的主动散热刀具的工作方法，包括以下步骤：[0065]步骤一、车床开始切削加工时，多刃刀片8与加工件开始接触，同时产生大量的切削热，热量传递至导热管2的蒸发区。[0066]步骤二、安装于刀柄1内的导热管2内的换热介质在温差的推动下发生蒸发和冷凝，并进行循环流动，及时将刀柄1刀头处的热量传导至刀柄1尾端。[0067]步骤三、导热管2将热量传递至半导体制冷片3的制冷面，半导体制冷片3通电后，制冷片3的制冷面开始将热量搬运至散热面。[0068]步骤四、半导体制冷片3的散热面将热量及时传递至散热鳍片4；散热鳍片4的表面积较大，加快了散热速度；同时，散热风扇5将高速流动的空气吹向散热鳍片4，及时带走产生的热量，从而完成一个散热循环。[0069]步骤五、用于车削加工的切削刃磨损后，切削温度会异常增高，使得换热管2内的冷却段的换热介质温度随之异常升高；当散热风扇5调整至*大功率时，若温度传感器测得的温度值依然高于阈值，需要更换磨损过度的切削刃；更换切削刃的具体过程如下：[0070]①.将刀具退至安全位置。[0071]②.自动转位模块内的电磁线圈11通过瞬时的高压电流，弹出销10在楞次定律的作用下被向上弹出，弹出销10通过电磁刀垫9的导向槽向上移动。弹出销10上的**卡齿抵住多刃刀片8底部的第二卡齿，推动多刃刀片8升高。由于多刃刀片8的第二卡齿与弹出销10的**卡齿错开一定角度；故刀片8被压紧弹簧13向下压紧时发生单向旋转。[0072]③.电磁线圈11断电，多刃刀片8和弹出销10在压紧弹簧13的弹力作用下回落；由于多刃刀片8在升高时发生转动，多刃刀片8底部的各导向限位齿依次被导入下一个导向限位槽；多刃刀片8在向下滑动的过程中，受到各导向限位槽的引导而继续转动，直到各导向限位齿上的**限位面与各导向限位槽上的第二限位面接触；多刃刀片8相对于换刀前转动90°，完成用于加工的切削刃的更换。