CN106270585B - 带过渡曲面的内循环冷却刀具及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带过渡曲面的内循环冷却刀具及冷却方法，刀片与刀片座安装后形成内循环流道，内循环流道两端分别与进液口和出液口连接；所述刀片内设有液体回旋窝，所述液体回旋窝与内循环流道连通。通过在液体回旋窝中的液体湍流，将刀具内产生的热量吸收，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。本发明通过液体回旋窝提高了冷却液的冷却效率，保证刀具可持续性使用。

Description

带过渡曲面的内循环冷却刀具及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种机加工刀具及冷却方法，具体涉及一种带过渡曲面的内循环冷却刀具及冷却方法。

背景技术

在切削过程中，切削液能起到冷却、润滑、清洗、排屑及防锈的作用，得到了广泛的应用。然而，切削液同时可导致环境污染，且回收或循环利用面临诸多难题。由于这些不利影响，近年来，世界及国内很多科研机构都对消除或减少切削液危害的切削技术进行了大量研究，并努力应用于生产实际。实践证明，大量浇注切削液的冷却方法不符合时代的发展需求，必须采取措施改变这种资源消耗型制造模式以实现绿色可持续生产。在所有的措施中，内冷刀具干切削可以从根本上解决切削液所带来的诸多负面影响。

内冷刀具的结构一般是在刀杆、刀垫或刀片里布置冷却液流道，冷却介质通过流道到达刀尖附件而带走大量切削热量而使得切削温度降低，从而提高刀具寿命。内冷刀具的内部流道是内冷车刀主体结构中的主要组成部分，它的合理设计是车刀冷却的必要条件；同时，车刀车削过程中受到大的车削力，对流道的合理设计可以减少刀具内部结构对车刀刚度的降低，保证车刀的力学性能。内冷车刀内部有冷却流体，通过冷却流体的流动达到刀具冷却的目的，显然，流体的流速、压力对刀具的热场有着很大的影响。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种带过渡曲面的内循环冷却刀具冷却方法，可以大大提高内冷刀具的冷却性能，降低刀尖最高温度，同时对流体的流速进行合理控制。

本发明的技术方案是这样实现的：一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，包括刀片、刀片座，所述刀片与刀片座固定在一起，所述刀片与刀片座安装在刀杆上，所述刀片与刀片座安装后形成内循环流道，所述内循环流道两端分别与进液口和出液口连接；所述刀片内设有液体回旋窝，所述液体回旋窝与内循环流道连通；所述液体回旋窝四周及底部封闭，顶部设有开口；所述的刀片座设有安装凸台，刀片设有安装凹槽，刀片座通过安装凸台扣合在刀片上的安装凹槽和液体回旋窝的开口上。

所述的安装凸台突出刀片座的高度尺寸小于安装凹槽的凹陷深度尺寸；安装凸台中间设有流道挡块，将刀片与刀片座之间形成的内循环流道分割成单向通道；所述的流道挡块距离刀片座安装面的高度尺寸和安装凹槽距离刀片安装面的深度尺寸相等。

所述的液体回旋窝距离刀片安装面的深度尺寸大于安装凹槽距离刀片安装面的深度尺寸，液体回旋窝开口处的面积小于底部面积。

所述的进液口通过液体回旋窝与内循环流道连通成流体通道，且进液口在液体回旋窝的出口位于液体回旋窝投影中心位置。

所述的安装凸台和安装凹槽均为环形结构且彼此形状相匹配。

所述的液体回旋窝靠近刀片的刀刃部分为圆弧形状；液体回旋窝底部靠近刀片的刀刃部分的圆弧半径小于液体回旋窝接近刀片安装面的圆弧半径，液体回旋窝靠近刀刃部分为倒锥形，与安装凸台配合安装的部分为直面；进液口与液体回旋窝连接处的开口中心位于刀片对角线上。

所述刀片采用耐热胶粘在刀片座上。

一种带过渡曲面的内循环冷却刀具的冷却方法，包括以下几个步骤：

1）将带有液体回旋窝的刀片和刀片座安装在一起，使刀片和刀片座之间形成密闭的内循环流道；

2）将冷却液由进液口流入内循环流道，使冷却液在液体回旋窝内形成涡旋；

3）冷却液由进液口进入流经内循环流道后自出液口流出，完成一个冷却周期；

4）重复上述步骤3，直至刀具不需要冷却。

综上所述，本发明的有益效果是：

本发明通过刀片设置的台阶和过渡曲面，使得从入液口进入到冷却内循环流道中的液体在曲面上产生反射流和涡旋，从而提高了冷却液的冷却效率，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；通过在液体回旋窝中的液体湍流，将刀具内产生的热量吸收，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；本发明通过液体回旋窝提高了冷却液的冷却效率，保证刀具可持续性使用。

附图说明

图1为本发明的带过渡曲面的内循环冷却刀具的立体结构示意图；

图2为分离状态的刀片和刀片座的立体示意图；

图3为安装在一起的刀片和刀片座剖视结构图；

图4为带过渡曲面的内循环冷却刀具的刀片立体结构图；

图5为带过渡曲面的内循环冷却刀具的刀片的剖视图；

图6为带过渡曲面的内循环冷却刀具的刀片座的立体结构图；

图7为带过渡曲面的内循环冷却刀具的刀片座的剖视图。

图中，1-刀片；2-刀片座；3-内循环流道；4-进液口；5-出液口；6-液体回旋窝；7-安装凸台；8-安装凹槽；9-流道挡块；10-刀刃；11-刀杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，包括刀片1、刀片座2、内循环流道3、进液口4、出液口5、刀杆11，所述刀片1与刀片座2固定在一起；刀片1与刀片座2安装后形成内循环流道3；内循环流道3两端分别与进液口4和出液口5连接；刀片1设有液体回旋窝6，液体回旋窝6与内循环流道3连通；刀片1与刀片座2安装在刀杆11上；所述液体回旋窝6四周及底部封闭，顶部设有开口；所述的刀片座2设有安装凸台7，刀片1设有安装凹槽8，刀片座2通过安装凸台7扣合在刀片1上的安装凹槽8和液体回旋窝6的开口上。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述的安装凸台7突出刀片座2的高度尺寸小于安装凹槽8凹陷的深度尺寸；安装凸台7中间有流道挡块9，所述的流道挡块9距离刀片座2安装面的高度尺寸和安装凹槽8距离刀片1安装面的深度尺寸相等；流道挡块9将安装在一起的刀片1和刀片座2之间形成的内循环流道3分割成单向通道。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述的液体回旋窝6距离刀片1安装面的深度尺寸大于安装凹槽8距离刀片1安装面的深度尺寸，液体回旋窝6开口处的面积小于底部面积。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述的进液口4通过液体回旋窝6与内循环流道3连通成流体通道，且进液口4在液体回旋窝6的出口位于液体回旋窝6投影中心位置。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述的安装凸台7安装凹槽8均为环形结构且彼此形状相匹配。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述的液体回旋窝6靠近刀刃10部分为圆弧形状；液体回旋窝6底部靠近刀刃10部分的圆弧半径小于液体回旋窝6接近刀片1安装面的圆弧半径，即液体回旋窝6靠近刀刃10部分为倒锥形，与安装凸台7配合安装的部分为直面；进液口4与液体回旋窝6连接处的开口中心位于刀片1对角线上。

进一步的，本发明所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，所述刀片1采用耐热胶粘在刀片座2上。

本发明的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具的冷却方法，包括以下几个步骤：

1）将带有液体回旋窝6的刀片1和刀片座2安装在一起；

2）刀片1和刀片座2之间形成密闭的内循环流道3；

3）所述的内循环流道3两端的进液口4和出液口5开启且冷却液由进液口4流入；

4）冷却液在液体回旋窝6形成涡旋；

5）冷却液由进液口4进入流经内循环流道3后自出液口5流出，完成一个冷却周期；

6重复上述步骤4，直至刀具不需要冷却。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，包括刀片（1）、刀片座（2），所述刀片（1）与刀片座（2）固定在一起，所述刀片（1）与刀片座（2）安装在刀杆（11）上，其特征在于：所述刀片（1）与刀片座（2）安装后形成内循环流道（3），所述内循环流道（3）两端分别与进液口（4）和出液口（5）连接；所述刀片（1）内设有液体回旋窝（6），所述液体回旋窝（6）与内循环流道（3）连通；所述液体回旋窝（6）四周及底部封闭，顶部设有开口；所述的刀片座（2）设有安装凸台（7），刀片（1）设有安装凹槽（8），刀片座（2）通过安装凸台（7）扣合在刀片（1）上的安装凹槽（8）和液体回旋窝（6）的开口上。

2.根据权利要求1所述的带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述的安装凸台（7）突出刀片座（2）的高度尺寸小于安装凹槽（8）的凹陷深度尺寸；安装凸台（7）中间设有流道挡块（9），将刀片（1）与刀片座（2）之间形成的内循环流道（3）分割成单向通道；所述的流道挡块（9）距离刀片座（2）安装面的高度尺寸和安装凹槽（8）距离刀片（1）安装面的深度尺寸相等。

3.根据权利要求1所述的带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述的液体回旋窝（6）距离刀片（1）安装面的深度尺寸大于安装凹槽（8）距离刀片（1）安装面的深度尺寸，液体回旋窝（6）开口处的面积小于底部面积。

4.根据权利要求1所述的带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述的进液口（4）通过液体回旋窝（6）与内循环流道（3）连通成流体通道，且进液口（4）在液体回旋窝（6）的出口位于液体回旋窝（6）投影中心位置。

5.根据权利要求2所述的带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述的安装凸台（7）和安装凹槽（8）均为环形结构且彼此形状相匹配。

6.根据权利要求3所述的带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述的液体回旋窝（6）靠近刀片（1）的刀刃（10）部分为圆弧形状；液体回旋窝（6）底部靠近刀片（1）的刀刃（10）部分的圆弧半径小于液体回旋窝（6）接近刀片（1）安装面的圆弧半径，液体回旋窝（6）靠近刀刃（10）部分为倒锥形，与安装凸台（7）配合安装的部分为直面；进液口（4）与液体回旋窝（6）连接处的开口中心位于刀片（1）对角线上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种带过渡曲面的内循环冷却刀具，其特征在于：所述刀片（1）采用耐热胶粘在刀片座（2）上。

8.一种带过渡曲面的内循环冷却刀具的冷却方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

1）将带有液体回旋窝（6）的刀片（1）和刀片座（2）安装在一起，使刀片（1）和刀片座（2）之间形成密闭的内循环流道（3）；

2）将冷却液由进液口（4）流入内循环流道（3），使冷却液在液体回旋窝（6）内形成涡旋；

3）冷却液由进液口（4）进入流经内循环流道（3）后自出液口（5）流出，完成一个冷却周期；

4）重复上述步骤3，直至刀具不需要冷却。