CN105397121A - 一种内冷却车刀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种内冷却车刀系统。其技术方案是：一种内冷却车刀系统，其特征是：它包括：计算机(13)，冷水机(14)，温度采集装置(16)，进液管路(17)，出液管路(18)，分离式内冷车刀(19)，热电偶(22)；本发明通过内冷却技术，将加工过程中刀具内产生的热量吸收并带走，从而有效降低刀具温度，在干切削过程中可以有效降低切削温度，提高刀具切削性能，保证加工质量和刀具寿命，实现高质、高效、低成本的可持续性制造；通过计算机监控冷却液进出口温度来监控刀具温度，实时控制冷却液流量，保证了冷却的实时性和高效性。

Description

一种内冷却车刀系统
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种内冷却车刀系统。
背景技术
切削液及添加剂在车削加工中具有冷却、润滑、清洗、排屑及防锈等作用，但也产生环境污染、危害人体健康并增加制造成本。干切削技术可以从根本上避免切削液所带来的诸多生态、卫生及经济影响，但是必须克服加工过程中车刀温度急剧上升而导致的刀具磨损严重、加工精度差等不利因素。采用内冷却技术以及涂层技术的刀具均可实现干切削加工工艺。通过内冷却技术，加工过程中刀具内产生的热量被吸收并带走，从而有效降低刀具温度。通过涂层技术，刀具前刀面与切屑以及后刀面与加工工件间的摩擦减小，切削力及切削温度随之降低。相对于涂层技术，内冷却技术在实际生产中更加经济可靠。因此，基于内冷却技术的车刀系统，在干切削过程中可以有效降低切削温度，提高刀具切削性能，保证加工质量和刀具寿命，实现高质、高效、低成本的可持续性制造。
内冷式车刀分为开环和闭环两种形式。开环内冷式刀具的工作原理是冷却液通过刀具内孔到达切削区域带走热量后直接被释放进入机床内部。该种方式冷却效果较明显，在工业中已有应用，但冷却液污染和处理问题还是未能解决，不能适应干切削加工的要求。闭环内冷式刀具的工作原理就是在刀片中布置冷却通道，冷却介质在通道内流动，到达切削高温区域带走热量而使切削温度降低，从而减少刀具磨损，提高刀具寿命。
发明内容
本发明的目的是：提供一种内冷却车刀系统，在干切削加工过程中实现对刀具的冷却，进而提高了刀具寿命，同时避免了冷却液对环境的污染。
本发明的技术方案是：一种内冷却车刀系统，它包括：计算机，冷水机，温度采集装置，进液管路，出液管路，内冷车刀以及热电偶；
冷水机通过进液管路向内冷车刀提供冷却液，冷却液通过出液管路返回冷水机，分别设置在内冷车刀进液口和出液口处的热电偶将采集到的温度数据传递给温度采集装置，温度采集装置再将接收的温度数据传递给计算机，由计算机监控进液口和出液口温度以此调节内冷车刀的切削温度，当出液口温度高于设定值时，则控制冷水机的增大进液口处的冷却液流量，使切削温度稳定在设定范围内。有益效果：本发明通过内冷却技术，将加工过程中刀具内产生的热量吸收并带走，从而有效降低刀具温度，在干切削过程中可以有效降低切削温度，提高刀具切削性能，保证加工质量和刀具寿命，实现高质、高效、低成本的可持续性制造；通过计算机监控冷却液进出口温度来监控刀具温度，实时控制冷却液流量，保证了冷却的实时性和高效性。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明中内冷车刀的结构示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为图2的分离状态结构示意图；
图5为本发明中内冷车刀的刀片的结构示意图；
图6为图5的剖视图；
图7为图5中本发明中内冷车刀的刀片座的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
参见附图1，一种内冷却车刀系统，它包括：计算机13，冷水机14，温度采集装置16，进液管路17，出液管路18，内冷车刀19以及热电偶22；
冷水机14通过进液管路17向内冷车刀19提供冷却液，冷却液通过出液管路18返回冷水机14，分别设置在内冷车刀19进液口3和出液口4处的热电偶22将采集到的温度数据传递给温度采集装置16，温度采集装置16再将采集接收的温度数据传递给计算机13，由计算机13监控进液口3和出液口4温度来以此监控调节内冷车刀19的切削温度，当进液口3温度一定,出液口4温度高于设定值时，则实时控制冷水机14增大进液口3处的冷却液流量，使切削温度稳定在设定范围内。
较优的,进液管路17上还设置有流量调节装置15。
参见图2、3、4，上述方案中，所述内冷车刀19为分离式结构，它包括：刀片1、刀片座2、圆形密封圈23、异形密封圈24；在刀片座2上的上表面设有环向的刀片座外凸台25；刀片1和刀片座2均有中心安装孔5，且大小、位置相同，安装时采用螺栓穿过中心安装孔5将刀片1和刀片座2紧密贴合，圆形密封圈23将刀片座外凸台25内侧密封，异形密封圈24将刀片座外凸台25外侧密封；刀片1与刀片座2的相对面上，与刀片座外凸台25相对应的位置设有横截面为矩形或U形的内循环通道6，进液口3和出液口4设置在刀片座2上；在进液口3和出液口4之间的刀片座外凸台25上设置有用于隔断内循环通道6的隔断凸台27，确保进液口3和出液口4在内循环通道6内不直接相通。
参见附图5、6、7，内循环通道6设有两个以上用以增加换热面积的凸起26；刀片1上设置有刀片凹腔7，在中心安装孔5周边的刀片凹腔7上设有刀片内密封凹槽11；刀片座2上表面与刀片凹腔7对应的位置设有刀片座内凸台8，在中心安装孔5周边的刀片座内凸台8上设有刀片座内密封凹槽12，刀片内密封凹槽11与刀片座内密封凹槽12对齐扣合形成的空腔截面的尺寸小于圆形密封圈23的截面尺寸，刀片内密封凹槽11与刀片座内密封凹槽12对齐扣合后将圆形密封圈23紧密压紧在形成的环形空腔内；刀片1边缘位置设置有刀片外密封凹槽9，刀片座2边缘设置有刀片座外密封凹槽10，刀片外密封凹槽9和刀片座外密封凹槽10对齐扣合形成的空腔截面小于异形密封圈24的截面尺寸，刀片外密封凹槽9和刀片座外密封凹槽10对齐扣合后使得异形密封圈24产生变形并紧密压紧在形成的环形空腔内起到密封作用。
圆形密封圈23和异形密封圈24的材料为耐高温的退火铜丝或其他耐高温材料。
刀片座内凸台8截面为菱形或其他非圆形状，刀片凹腔7截面形状与之对应，以防止刀片1相对刀片座2转动；刀片座外凸台25深入内循环通道6内，以封闭内循环通道6。
刀片1、刀片座2均为菱形或者其他对称形状，以确保刀片1相对于刀片座2在安装平面内旋转180度情况下形状完全相同，从而不因安装方向而影响使用。
一种内冷却车刀冷却方法，它使用如上所述的内冷却车刀系统，包括以下几个步骤：
A.将内冷却车刀的刀片1及圆形密封圈23、异形密封圈24安装在刀片座2上并紧密贴合；
B.紧密贴合后的刀片1和刀片座2，使得分离式内冷车刀19的内循环通道6和刀片座外凸台25形成封闭的冷却流道；
C.进液口3和出液口4上的两个热电偶22将温度参数分别通过数据线传递给温度采集装置16，温度采集装置16再将采集的温度数据通过数据线传递给计算机13，由计算机13完成对温度数据的分析处理，计算机13通过进出口热电偶22温度差数据来实时监控分离式内冷车刀19切削温度，进而控制冷水机14的冷却液流量；
D.冷却液由进液口3进入流经内循环通道6后自出液口4流出，完成一个冷却周期；
E.重复上述步骤C-D，直至刀片1不需要冷却。

Claims (7)

1.一种内冷却车刀系统，其特征是：它包括：计算机(13)，冷水机(14)，温度采集装置(16)，进液管路(17)，出液管路(18)，内冷车刀(19)以及热电偶(22)；
所述冷水机(14)通过所述进液管路(17)向所述内冷车刀(19)提供冷却液，冷却液通过所述出液管路(18)返回所述冷水机(14)，分别设置在所述内冷车刀(19)进液口(3)和出液口(4)处的所述热电偶(22)将采集到的温度数据传递给所述温度采集装置(16)，所述温度采集装置(16)再将接收的温度数据传递给所述计算机(13)，由所述计算机(13)监控所述进液口(3)和所述出液口(4)温度以此调节所述内冷车刀(19)的切削温度，当所述进液口(3)温度一定,所述出液口(4)温度高于设定值时，则控制所述冷水机(14)增大所述进液口(3)处的冷却液流量，使切削温度稳定在设定范围内。
2.根据权利要求1所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述进液管路(17)上还设置有流量调节装置(15)。
3.根据权利要求1所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述内冷车刀(19)为分离式结构，它包括：刀片(1)、刀片座(2)、圆形密封圈(23)、异形密封圈(24)；在所述刀片座(2)的上表面设有环向的刀片座外凸台(25)；所述刀片(1)和所述刀片座(2)均有中心安装孔(5)，且大小、位置相同，安装时采用螺栓穿过所述中心安装孔(5)将所述刀片(1)和所述刀片座(2)紧密贴合，所述圆形密封圈(23)将所述刀片座外凸台(25)内侧密封，所述异形密封圈(24)将所述刀片座外凸台(25)外侧密封；所述刀片(1)与所述刀片座(2)的相对面上，与所述刀片座外凸台(25)相对应的位置设有横截面为矩形或U形的内循环通道(6)，所述进液口(3)和所述出液口(4)设置在所述刀片座(2)上；在所述进液口(3)和所述出液口(4)之间的所述刀片座外凸台(25)上设置有用于隔断所述内循环通道(6)的隔断凸台(27)。
4.根据权利要求3所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述内循环通道(6)设有两个以上用以增加换热面积的凸起(26)；所述刀片(1)上设置有刀片凹腔(7)，在所述中心安装孔(5)周边的所述刀片凹腔(7)上设有刀片内密封凹槽(11)；所述刀片座(2)上表面与所述刀片凹腔(7)对应的位置设有刀片座内凸台(8)，在所述中心安装孔(5)周边的所述刀片座内凸台(8)上设有刀片座内密封凹槽(12)，所述刀片内密封凹槽(11)与所述刀片座内密封凹槽(12)对齐扣合形成的空腔截面的尺寸小于所述圆形密封圈(23)的截面尺寸，所述刀片内密封凹槽(11)与所述刀片座内密封凹槽(12)对齐扣合后将所述圆形密封圈(23)紧密压紧在形成的环形空腔内；所述刀片(1)边缘位置设置有刀片外密封凹槽(9)，所述刀片座(2)边缘设置有刀片座外密封凹槽(10)，所述刀片外密封凹槽(9)和所述刀片座外密封凹槽(10)对齐扣合形成的空腔截面小于所述异形密封圈(24)的截面尺寸，所述刀片外密封凹槽(9)和所述刀片座外密封凹槽(10)对齐扣合后使得所述异形密封圈(24)产生变形并紧密压紧在形成的环形空腔内起到密封作用。
5.根据权利要求3或4所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述圆形密封圈(23)和所述异形密封圈(24)的材料为耐高温的退火铜丝。
6.根据权利要求4所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述刀片座内凸台(8)截面为菱形或其他非圆形状，所述刀片凹腔(7)截面形状与之对应。
7.根据权利要求3或4所述的一种内冷却车刀系统，其特征是：所述刀片(1)、所述刀片座(2)均为菱形或者其他对称形状，所述刀片(1)相对于所述刀片座(2)在安装平面内水平对称。
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