CN106424786A - 一种高压冷却车刀 - Google Patents

Abstract

一种高压冷却车刀，它涉及一种车刀。本发明为解决现有车刀在车削难加工材料时，冷却润滑能力不足，导致切削液不能充分喷射到切削区域，而且断屑能力不足，导致切屑缠绕在工件难以折断的问题。一种高压冷却车刀包括刀柄、刀头和刀片，刀头固接在刀柄的前端，刀片嵌装在刀头上端面的前端，刀片通过紧固机构与刀头固接，刀头的下端面上设有螺纹盲孔，刀头通过螺纹盲孔与高压管头连接，刀头内设有多个冷却液通道，多个冷却液通道的一端均与螺纹盲孔相贯通，多个冷却液通道的另一端均朝向刀片的前端设置。本发明用于难加工金属材料的车削加工。

Description

一种高压冷却车刀

技术领域

本发明涉及一种车刀，具体涉及一种高压冷却车刀。

背景技术

采用合理的冷却结构，能够使切削液充分发挥作用，对于提高切削效率和产品表面质量至关重要。采用常规的冷却方法，会产生切屑缠绕在工件难以折断的现象，而且压力不足使得切削液不能充分喷射到切削区域。如果采用高压冷却的方式，在很高的压强下，切削液能够精准到达刀片前刀面与切屑之间的切削区域，能够有效地延长刀具的使用寿命，而且切削过程的可靠性得以保证。金属切削过程中的冷却的关键是在加工过程中，切削液应与切削区域之间存在交汇点。高压射流喷口数量越少，对其位置精度的要求就越高，否则会导致切削液无法有效、准确地到达切削区域的最佳位置，导致无法获得最大效益。而且，刀具高速切削时所产生的高温对刀具的使用寿命以及整个生产过程会有一定的影响。

从外置高压泵输出的切削液，流经直径较小的通道和斜孔，孔的横截面积大大减小，因此从喷口出来的切削液压强非常大，在切削难加工材料时，降低了切削温度，保护切削刃免受热冲击的影响。同时，由于切削液的冲击作用，使得切屑易于折断，从而使切屑及时断开。避免了长切屑缠绕在工件周围的现象，简化了人工清理切屑的步骤。

目前在切削液通道的设计中，如果通道的空间结构过于复杂，会造成加工困难等问题，而且过多的通道会相应地减小整个刀头的强度。同时，孔径的大小也决定了切削液喷射时压强的大小(70-300bar)。因此，合理地选择通道数目及其几何参数会在很大程度上提高断屑和冷却效果。现有车刀在车削难加工材料时(如不锈钢、高温合金和钛合金等)，一是存在冷却润滑能力不足，导致切削液不能充分喷射到切削区域的问题；二是断屑能力不足，会产生切屑缠绕在工件难以折断的现象

发明内容

本发明为了解决现有车刀在车削难加工材料时，冷却润滑能力不足，导致切削液不能充分喷射到切削区域，而且断屑能力不足，导致切屑缠绕在工件难以折断的问题，进而提出一种高压冷却车刀。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种高压冷却车刀包括刀柄、刀头和刀片，刀头固接在刀柄的前端，刀片嵌装在刀头上端面的前端，刀片通过紧固机构与刀头固接，刀头的下端面上设有螺纹盲孔，刀头通过螺纹盲孔与高压管头连接，刀头内设有多个冷却液通道，多个冷却液通道的一端均与螺纹盲孔相贯通，多个冷却液通道的另一端均朝向刀片的前端设置。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

1、本发明在切削过程中提高刀具的断屑性能，同时保证切削液充分注入切削区域，提高切削区域的冷却润滑效果，减小刀具磨损，从而延长刀具寿命。在刀头部分设计一种与底部高压管接头螺纹孔相连接的冷却液通道，实现切削液进入刀头内部最终到达高压射流喷口，实现冷却的过程。同时，完成断屑、润滑过程，防止连续切屑的产生，提高产品的表面质量。

2、现有的螺纹连接以及喷嘴结构，会导致刀片在安装过程中不方便。因此，本发明避免了这些结构所带来的弊端，并在很大程度上简化了整体结构。

3、本发明增加了高压射流喷口的数量，相比单个高压射流喷口的冷却装置，能够增加切削液的压强，而且可以从多个角度完成喷射过程，使切削液充分接触刀具的切削区域，防止连续切屑的产生从而划伤已加工区域，提高产品的表面质量。同时，在切削过程中简化了人工清理切屑的步骤，减少了停机的次数。

4、该结构中所设计冷却液通道在刀头中分布均匀，能够在高压射流喷口进行冷却的同时，使内部结构强度得到保证，进而增加了刀具的使用寿命。

5、本发明高压冷却车刀能够在切削过程中有效断屑，防止其划伤工件表面，保证了工件的表面质量；该高压冷却方式的冷却润滑作用能够显著减少刀具的磨损，不仅提高了工件的表面质量，而且能够提高刀具使用寿命，从而提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是图1的仰视图；

图5是本发明整体结构的爆炸图；

图6是本发明中刀柄1和刀头2的结构示意图；

图7是本发明中刀头2的左视图；

图8是图7中的A-A向剖视图；

图9是本发明中刀头2内部冷却液通道几何特征图；

图10是图9中的I处放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述一种高压冷却车刀包括刀柄1、刀头2和刀片3，刀头2固接在刀柄1的前端，刀片3嵌装在刀头2上端面的前端，刀片3通过紧固机构与刀头2固接，刀头2的下端面上设有螺纹盲孔7，刀头2通过螺纹盲孔7与高压管头连接，刀头2内设有多个冷却液通道，多个冷却液通道的一端均与螺纹盲孔7相贯通，多个冷却液通道的另一端均朝向刀片3的前端设置。

本实施方式中螺纹盲孔7的孔径为8mm，深度为10mm，与多个冷却液通道相通，完成整个冷却结构空间几何结构的布置，将来自高压管接头的切削液输送到多个冷却液通道中，多个冷却液通道的另一端均朝向刀片3的前端设置，实现刀片3的冷却降温，同时，完成断屑、润滑过程，防止连续切屑的产生，提高产品的表面质量。

刀柄1的横截面为25×25mm的正方形，整个刀柄1的长度为120mm。刀头2的上端面与刀片3的上端面平行，刀头2的上端面与水平基面之间的夹角为5°。

具体实施方式二：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述刀头2上端面的前端设有菱形槽9，刀片3设置在菱形槽9内。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

本实施方式中菱形槽9的槽深为13mm，刀片3的横截面为锐角是80°的菱形，刀片3的边长为12mm，厚度为6mm。

具体实施方式三：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述紧固机构包括紧固拉杆5和紧固螺栓6，紧固拉杆5的形状为L形，紧固拉杆5的竖直端插装在刀片3的中部，刀头2上端面的后端沿竖直方向设有螺纹通孔8，紧固螺栓6旋装在螺纹通孔8内，紧固螺栓6的末端顶在紧固拉杆5的水平端的上端面上。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。

本实施方式中紧固拉杆5为标准件，旋紧紧固螺栓6之后，紧固拉杆5的位置发生倾斜，压紧刀片3，起到固定作用。紧固螺栓6采用内六孔螺栓，紧固螺栓6的中间部分开有梯形槽，在旋紧紧固螺栓6的过程中随着其位置的改变调节紧固拉杆5的偏斜程度。

具体实施方式四：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述菱形槽9的槽底设有圆形槽10和键形槽11，圆形槽10沿竖直方向设置，键形槽11沿水平方向设置，键形槽11的前端与圆形槽10连接，键形槽11的后端与螺纹通孔8连接，紧固拉杆5的竖直端设置在圆形槽10内，紧固拉杆5的水平端设置在键形槽11内。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。

本实施方式中紧固拉杆5设置在圆形槽10和键形槽11内，旋紧紧固螺栓6之后，紧固拉杆5的位置在圆形槽10和键形槽11中发生倾斜，压紧刀片3，起到固定作用。圆形槽10的槽深为6mm，直径为5mm，键形槽11的槽深为5mm，宽度为5mm，便于紧固拉杆5的安装。其中键形槽11的数量是两个，一个键形槽11沿水平方向设置，另一个键形槽11沿竖直方向设置，水平方向的键形槽11设置在圆形槽10和竖直方向的键形槽11之间。

具体实施方式五：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式菱形槽9的第一侧壁13上设有半圆槽12，半圆槽12的外侧壁与菱形槽9的第二侧壁14相平。其它组成和连接方式与具体实施方式二、三或四相同。

如此设计留出足够的空间，能防止刀片在整个切削过程中因受热出现局部应力而导致刀片变形，延长刀具的使用寿命。

具体实施方式六：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述菱形槽9的第一侧壁13和第二侧壁14的高度高于刀片3的上端面。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。

本实施方式中菱形槽9的第一侧壁13和第二侧壁14的高度高于刀片3的上端面3mm，以便冷却液通道的设置和喷射。

具体实施方式七：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式所述多个冷却液通道包括第一通道15、第二通道16、第三通道17、第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20，第一斜孔18设置在第一侧壁13上，第二斜孔19设置在第二侧壁14上，第三斜孔20设置在半圆槽12的槽底上，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20均设置在刀片3的上端，第一通道15、第二通道16和第三通道17的一端与螺纹盲孔7的孔底相贯通，第一通道15的另一端与第一斜孔18相贯通，第二通道16的另一端与第二斜孔19相贯通，第三通道17的另一端与第三斜孔20相贯通。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。

本实施方式中第一通道15、第二通道16、第三通道17、第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20均匀分布于刀头2中，避免与螺纹盲孔7发生干涉，其布局尽量相对于刀头2部分均匀，保证在冷却过程达到良好的效果的同时，刀头结构强度满足要求。第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20的端口即为高压射流喷口，第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20所能承受的压强为0-300bar，高压切削液的压强范围是70-300bar。

第一通道15、第二通道16、第三通道17、第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20的孔径为1mm，保证切削液在喷射时压强足够大，能够达到70-300bar。

具体实施方式八：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20的中心线在水平面上的投影的延长线交汇于一点P。其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。

如此设计保证切削液在喷射时能够集中在切削区域，实现冷却和润滑的作用，有助于切屑与工件的分离。断屑过程中，高压切削液对切屑的冲击力会使得切屑断裂形成细小的碎屑。

具体实施方式九：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20相邻两个中心线在水平面上的投影之间的夹角α为20°。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。

如此设计使第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20分布均匀，保证切削液能够集中并且充分喷射在切削区域，避免由于喷射压力不足导致切屑不能断开的现象。实现均匀喷射切削液的过程，同时均匀结构能够保证刀头部分结构的强度。

具体实施方式十：结合图1至图3和图5说明本实施方式，本实施方式所述一种高压冷却车刀还包括刀垫4，刀垫4的形状与刀片3的形状相同，刀垫4设置在刀片3与菱形槽9的槽底之间。其它组成和连接方式与具体实施方式二、三、四、六、七、八或九相同。

本实施方式中刀垫4的横截面为锐角是80°的菱形，边长为12mm，厚度为4.5mm。

工作原理

本发明设计了一种用于难加工材料车削专用高压冷却车刀。本设计将高压射流喷口开设在与刀片3相接触的两侧平面(即第一侧壁13和第二侧壁14)上。在刀片3安装固定完成后，刀头2的上表面高于前刀面，高压射流喷口以一定的角度分布在第一侧壁13、第二侧壁14半圆槽12上。第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20中心线的延长线汇聚于切削区域，以保证喷射出来的切削液能够有效冲击刀-屑接触区域，从而保证断屑和冷却润滑效果。冷却液通道与刀头2下端的高压管接口连接。切削过程中，切削液由刀头2下端的高压管接口进入，进入到第一斜孔18、第二斜孔19和第三斜孔20，喷射到刀片3的切削区域。本发明可实现高压力(70-300bar)的切削液通过喷射口冲击刀具切削区域，能够显著提高刀具的断屑性能；同时保证切削液充分注入刀-屑接触区域，提高切削区域的冷却润滑效果，减小刀具磨损，延长刀具寿命，从而提高生产效率，降低加工成本。

Claims (10)

1.一种高压冷却车刀，其特征在于：所述一种高压冷却车刀包括刀柄(1)、刀头(2)和刀片(3)，刀头(2)固接在刀柄(1)的前端，刀片(3)嵌装在刀头(2)上端面的前端，刀片(3)通过紧固机构与刀头(2)固接，刀头(2)的下端面上设有螺纹盲孔(7)，刀头(2)通过螺纹盲孔(7)与高压管头连接，刀头(2)内设有多个冷却液通道，多个冷却液通道的一端均与螺纹盲孔(7)相贯通，多个冷却液通道的另一端均朝向刀片(3)的前端设置。

2.根据权利要求1所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述刀头(2)上端面的前端设有菱形槽(9)，刀片(3)设置在菱形槽(9)内。

3.根据权利要求2所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述紧固机构包括紧固拉杆(5)和紧固螺栓(6)，紧固拉杆(5)的形状为L形，紧固拉杆(5)的竖直端插装在刀片(3)的中部，刀头(2)上端面的后端沿竖直方向设有螺纹通孔(8)，紧固螺栓(6)旋装在螺纹通孔(8)内，紧固螺栓(6)的末端顶在紧固拉杆(5)的水平端的上端面上。

4.根据权利要求3所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述菱形槽(9)的槽底设有圆形槽(10)和键形槽(11)，圆形槽(10)沿竖直方向设置，键形槽(11)沿水平方向设置，键形槽(11)的前端与圆形槽(10)连接，键形槽(11)的后端与螺纹通孔(8)连接，紧固拉杆(5)的竖直端设置在圆形槽(10)内，紧固拉杆(5)的水平端设置在键形槽(11)内。

5.根据权利要求2、3或4所述一种高压冷却车刀，其特征在于：菱形槽(9)的第一侧壁(13)上设有半圆槽(12)，半圆槽(12)的外侧壁与菱形槽(9)的第二侧壁(14)相平。

6.根据权利要求5所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述菱形槽(9)的第一侧壁(13)和第二侧壁(14)的高度高于刀片(3)的上端面。

7.根据权利要求6所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述多个冷却液通道包括第一通道(15)、第二通道(16)、第三通道(17)、第一斜孔(18)、第二斜孔(19)和第三斜孔(20)，第一斜孔(18)设置在第一侧壁(13)上，第二斜孔(19)设置在第二侧壁(14)上，第三斜孔(20)设置在半圆槽(12)的槽底上，第一斜孔(18)、第二斜孔(19)和第三斜孔(20)均设置在刀片(3)的上端，第一通道(15)、第二通道(16)和第三通道(17)的一端与螺纹盲孔(7)的孔底相贯通，第一通道(15)的另一端与第一斜孔(18)相贯通，第二通道(16)的另一端与第二斜孔(19)相贯通，第三通道(17)的另一端与第三斜孔(20)相贯通。

8.根据权利要求7所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述第一斜孔(18)、第二斜孔(19)和第三斜孔(20)的中心线在水平面上的投影的延长线交汇于一点P。

9.根据权利要求8所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述第一斜孔(18)、第二斜孔(19)和第三斜孔(20)相邻两个中心线在水平面上的投影之间的夹角(α)为20°。

10.根据权利要求2、3、4、6、7、8或9所述一种高压冷却车刀，其特征在于：所述一种高压冷却车刀还包括刀垫(4)，刀垫(4)的形状与刀片(3)的形状相同，刀垫(4)设置在刀片(3)与菱形槽(9)的槽底之间。