CN107442791A - 机床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机床，其目的在于尽可能地减少切削加工中在切削刀具上产生的摩擦热，并且有效地冷却切削刀具，能够实现切削刀具的寿命的延长。该机床构成为：在对工件进行切削的切削刀具(1)的前端部上设置的刀尖部(2)的前刀面(3)上设置有流体排出口(4)，该流体排出口(4)排出从流体供应部供应的流体，从该流体排出口(4)朝向在所述前刀面(3)上进行压接滑动的所述工件的切屑的与所述前刀面(3)相对的面排出所述流体，并且，通过从所述流体排出口(4)排出的流体，在所述前刀面(3)上进行压接滑动的所述切屑对所述前刀面(3)的压接力减小，由于所述切屑在所述前刀面(3)上进行压接滑动而产生的摩擦热的产生量减少。
Description
技术领域
本发明涉及车床或刨床等进行切削加工的机床，尤其涉及具有抑制切削加工中的切削刀具的摩擦热导致的高温化的功能的机床。
背景技术
以往，在使用车床或刨床等机床对工件进行切削加工(车削加工)时，从工件切出的切屑在切削刀具的刀尖部的前刀面上进行压接滑动，从而产生摩擦热，该摩擦热被分配并传导给切削刀具和切屑，传导到切削刀具上的摩擦热使该切削刀具尤其是刀尖部变成高温，由于该高温，切削刀具的刀尖部软化，促进了磨损，从而使该切削刀具(刀尖部)的寿命变短。
此外，近年来，在工件的原材料中开始使用钛、钛合金、镍、镍合金等低热导材料的话，切屑本身也成为低热导性，由此，传导到切屑上的热量向切削刀具侧传导，向切削刀具的热流入量增大以往的4～5倍，成为切削刀具的刀尖部熔融的程度的高温状态，进一步促进了刀尖部的磨损从而寿命变短的问题进一步变得显著。
因此，为了抑制这样的切削加工中的切削刀具的刀尖部的高温化，目前，在进行切削加工的机床中具有对切削加工中的刀尖部进行冷却从而抑制高温化的刀尖部冷却机构。
以往，该刀尖部冷却机构一般是从设置于刀尖部附近的冷却液供应部朝向刀尖部和切屑注入冷却液的湿式刀尖部冷却机构。
然而，目前的刀尖部冷却机构不对产生摩擦热的切削刀具的刀尖部的前刀面直接进行冷却，其结果是，冷却效率较低，无法充分抑制切削刀具(刀尖部)的高温化，因此不能够完全解决刀尖部的寿命变短的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的现状而完成的，其目的在于提供一种划时代的机床，该机床能够尽可能地减少切削加工中在切削刀具上产生的摩擦热，并且高效地对切削刀具进行冷却，能够实现切削刀具的寿命的延长。
参照附图对本发明的主旨进行说明。
本发明涉及一种机床，其通过切削刀具1对工件W进行切削加工，该机床的特征在于，被构成为如下：在对工件W进行切削的切削刀具1的前端部上设置的刀尖部2的前刀面3上设置有流体排出口4，该流体排出口4排出从流体供应部供应的流体F，从该流体排出口4朝向在所述前刀面3上进行压接滑动的所述工件W的切屑D的与所述前刀面3相对的面排出所述流体F，通过从所述流体排出口4排出的流体F，在所述前刀面3上进行压接滑动的所述切屑D对所述前刀面3的压接力减小，由于所述切屑D在所述前刀面3上进行压接滑动而产生的摩擦热的产生量减少。
另外，根据第一方式所述的机床，其特征在于，该机床被构成为如下：在对于旋转的所述工件W切入所述刀尖部2的前端部而对该工件W进行切削加工时，沿着切入该工件W的所述刀尖部2的前刀面3而切出所述工件W的切屑D，在该切出的切屑D进行压接滑动的所述前刀面3上的所述工件W附近设置有所述流体排出口4，所述流体排出口4向从旋转的所述工件W切出的所述切屑D的根部排出所述流体F。
另外，根据第一方式所述的机床，其特征在于，该机床被构成为如下：所述流体供应部具有压送装置，该流体供应部被构成为通过该压送装置对流体F进行压送供应，从该流体供应部压送供应的流体F在如下这样的压力下从所述流体排出口4排出，该压力是能够使与所述前刀面3压接的所述切屑D从该前刀面3悬起的压力，或者能够切断与所述前刀面3压接的所述切屑D的压力。
另外，根据第二方式所述的机床，其特征在于，该机床别构成为如下：所述流体供应部具有压送装置，该流体供应部被构成为通过该压送装置对流体F进行压送供应，从该流体供应部压送供应的流体F在如下这样的压力下从所述流体排出口4排出，该压力是能够使与所述前刀面3压接的所述切屑D从该前刀面3悬起的压力，或者能够切断与所述前刀面3压接的所述切屑D的压力。
另外，根据第一～四方式中的任意一项所述的机床，其特征在于，所述流体F是冷却液F。
另外，根据第五方式所述的机床，其特征在于，所述冷却液F是强碱性离子水F。
另外，根据第五方式所述的机床，其特征在于，在所述冷却液F中混入有空气。
另外，根据第六方式所述的机床，其特征在于，在所述冷却液F中混入有空气。
发明效果
切削刀具的刀尖部处产生的摩擦热的产生量大幅减少，飞跃性地抑制了该刀尖部的高温化，由此，抑制了刀尖部的高温化导致的软化，从而抑制了该刀尖部的磨损的促进。因此，是一种与以往相比，实现了切削刀具尤其是刀尖部的寿命的延长并且实用性良好的机床。
附图说明
图1是示出本实施例的切削刀具的说明立体图。
图2是示出本实施例的使用状态的说明立体图。
图3是图2的主要部分说明示意图。
图4是示出本实施例的效果确认实验结果的图。
标号说明
1：切削刀具；2：刀尖部；3：前刀面；4：流体排出口；D：切屑；F：流体、冷却液、强碱性离子水；W：工件。
具体实施方式
根据附图示出本发明的作用而简单地说明认为优选的本发明的实施方式。
在切削加工中，向切削刀具1的刀尖部2的前刀面3与从工件W切出的、在刀尖部2的前刀面3上进行压接滑动的切屑D之间排出从流体供应部供应的流体F，该排出的流体F例如介于该前刀面3与切屑D之间而作为润滑剂发挥作用，减少了前刀面3与切屑D之间产生的摩擦力(摩擦阻力)，从而使摩擦热的产生量减少。
由此，抑制了切削刀具1的刀尖部2的摩擦热导致的高温化，抑制了刀尖部2的软化，因此抑制了磨损的促进，从而切削刀具1(刀尖部2)的寿命延长。
另外，由于摩擦热的产生量减少，向工件W传导的热量也减少，因此也抑制工件W的高温化导致的表面特性的恶化，不会使加工精度变差，能够进行高精度的切削加工。
另外，例如，如果从流体供应部压送供应高压流体F，该高压流体F在能够使与前刀面3压接的切屑D从该前刀面3悬起的压力下从流体排出口4排出，或者该高压流体F以在能够切断与前刀面3压接的切屑D的压力下从流体排出口4排出，则从该流体排出口4排出的高压流体F抬起(使切屑D悬起)与前刀面3压接的切屑D，至少该流体排出口4之后，即供切屑D在前刀面3上进行压接滑动的压接滑动部的比流体排出口4更靠里侧的之后的前刀面3(压接滑动部)上的切屑D的压接滑动消失，尽可能地减少了由于切屑D在前刀面3上进行压接滑动而产生的摩擦热的产生量，进一步抑制了切削刀具1的刀尖部2的摩擦热导致的高温化，切削刀具1(刀尖部2)的寿命进一步延长。
此外，例如，通过使用冷却液F作为从流体排出口4排出的流体F，从流体排出口4排出的冷却液F由于摩擦热而进行汽化，通过该汽化热对刀尖部2产生冷却作用，抑制了刀尖部2的高温化，并且刀尖部2被冷却从而进一步抑制了切削刀具1(刀尖部2)的高温化，实现了切削刀具1的寿命的进一步的延长。
实施例
根据附图对本发明的具体的实施例进行说明。
本实施例是通过以更换自如的方式安装在刀架上的切削刀具1对旋转的工件W进行切削加工的车床类的机床，该机床具有刀尖部高温化抑制功能，该机床被构成为如下：在对工件W进行切削的切削刀具1的前端部上设置的刀尖部2的前刀面3上设置有流体排出口4，该流体排出口4排出从流体供应部供应的流体F，从该流体排出口4朝向在前刀面3上进行压接滑动的工件W的切屑D的与前刀面3相对的面排出流体F，通过从流体排出口4排出的流体F，在前刀面3上进行压接滑动的切屑D对前刀面3的压接力减小，由于切屑D的压接滑动而在前刀面3上产生的摩擦热的产生量减少。
具体而言，如图所示，本实施例的切削刀具1被构成为如下：由刀尖部2和设置有该刀尖部2的刀柄部5构成，在刀尖部2上设置有与在前刀面3上形成的流体排出口4连通的刀尖部侧流路6，另外，在刀柄部5上设置有与刀尖部2的刀尖部侧流路6连通的刀柄部侧流路7，通过由该刀尖部侧流路6和刀柄部侧流路7形成的流体导入通路8，从流体供应部供应的流体F从前刀面3上设置的流体排出口4排出。
更具体地，构成为，在以下这样的位置处设置1个流体排出口4：在向旋转的工件W的外周部切入刀尖部2的前端部而对该工件W进行切削加工时，从该工件W切出的切屑D进行压接滑动的刀尖部2的前刀面3上的、不降低该刀尖部2的耐久性且尽可能靠近工件W的位置，换言之，在切屑D进行压接滑动的前刀面3上的切屑滑动路径的、尽可能靠近切屑D进入该前刀面3的进入口的位置处设置1个该流体排出口4，向从旋转的工件W切出的切屑D的根部排出流体F。另外，流体排出口4不限于1个(不限于1个位置)，也可以设置多个。
另外，构成为，对上述这样构成的切削刀具1供应流体F的流体供应部供应具有冷却功能的冷却液F，具体地，构成为供应水溶性冷却液F。
另外，构成为，在本实施例的流体供应部上具有压送单元(泵)，通过该压送单元将上述的水溶性冷却液F向切削刀具1侧进行压送供应。
具体地，被构成为如下，流体供应部以如下方式对水溶性冷却液F进行压送供应：在该压送供应的水溶性冷却液F从流体排出口4排出时，以能够使在前刀面3上进行压接滑动的切屑D从该前刀面3悬起的几MPa～几十MPa的高压排出。
即，在本实施例中，被构成为如下：在工件W的切削加工中，从切削刀具1的刀尖部2的前刀面3上的靠近前端部的位置处设置的流体排出口4朝向通过切削加工从工件W切出的、在刀尖部2的前刀面3上进行压接滑动的切屑D的根部部分的与前刀面3相对的面(与前刀面3接触的接触面)以几MPa～几十MPa的高压喷出水溶性冷却液F，通过从该流体排出口4喷出的水溶性冷却液F从切屑D的根部部分、相对面侧进行按压，使该切屑D从根部附近悬起，从而使切屑D对前刀面3的压接力减小，使该切屑D与前刀面3的接触面积换言之使压接滑动面积(压接滑动距离)减小，抑制了由于该切屑D在前刀面3上进行压接滑动而产生的摩擦热的产生量从而抑制了刀尖部2的高温化。
此外，水溶性冷却液F与油性冷却液相比运动粘度系数较小，因此能够发挥冷却效率良好的特性。在本实施例中，构成为：利用该水溶性冷却液F的特性，通过该水溶性冷却液F使切屑D悬起，水溶性冷却液F被供应到该切屑D与前刀面3之间产生的空间部处，通过该水溶性冷却液F对前刀面3直接进行冷却而有效地对刀尖部2(前刀面3)进行冷却从而抑制了该刀尖部2的高温化。
另外，从流体供应部供应的流体F并不限于本实施例中列举的水溶性冷却液F，例如也可以是气体(空气)或油性冷却液。
另外，也可以构成为，使用冷却效果较高的强碱性离子水作为该水溶性冷却液F。
另外，也可以构成为，在水溶性冷却液F或上述的强碱性离子水F中混入空气，进一步提高汽化冷却功能，从而更加有效地进行刀尖部2的冷却。
另外，在本实施例中，构成为通过从流体排出口4排出水溶性冷却液F使切屑D悬起，但也可以是，将从流体排出口4排出的水溶性冷却液F在更高压的条件下排出(喷出)从而切断切屑D。通过切断该切屑D，能够防止由于切屑D卷入切削刀具1等而导致的不良现象的发生。
接着，由于进行了确认上述的本实施例的切削加工中抑制切削刀具1(刀尖部2)的高温化的刀尖部高温化抑制效果(刀尖部冷却效果)的效果确认实验，因此对该实验条件和实验结果进行说明。
在本效果确认实验中，在切削加工时对切削刀具1不进行冷却的情况下(以下称为干燥方式)、在切削加工时通过现有的冷却方法(从外侧注入水溶性冷却液的方法)对切削刀具1进行冷却的情况下(以下称为现有方式)、以及在切削加工时通过实施例的冷却方法对切削刀具1进行冷却的情况下(以下称为本实施例)，分别对切削刀具1的刀尖部2的温度进行测定，并且对该测定结果进行比较，从而确认本实施例的高温化抑制效果(冷却效果)。
在本效果确认实验中，对于进行切削加工的工件W，使用难切削材料并且在切削时容易产生摩擦热的铬镍铁合金(具体为铬镍铁合金718)材料。
另外，切削刀具1采用刀尖部2由超硬合金构成，刀柄部5由铬钼钢构成的切削刀具。
另外，切削加工条件是切入量t：1.2mm，进给速度b：0.1mm/rev、切削速度v：56m/min。
图4是在上述实验条件下的本效果确认实验的实验结果。如该图4所示，本实施例与比较条件(干燥方式、现有方式)相比，切屑D对前刀面3的接触面积(滑动压接面积)减小，并且切屑D对前刀面3的压接力下降，对刀尖部2的流入热量变得非常少。
由此，能够确认：干燥方式的刀尖部2的温度为1205K(932℃)，另外，现有方式的刀尖部2的温度为602K(329℃)～691K(418℃)，与此相对，本实施例的刀尖部2的温度为474K(201℃)～562K(289℃)，因此，与其他方式相比，本实施例的温度较低，能够抑制刀尖部2的高温化。
这样，本实施例是一种能够尽可能地减少在切削加工中由于切屑D而在切削刀具1(刀尖部2的前刀面3)上产生的摩擦热，并且有效地对由于摩擦热而温度上升的切削刀具1(刀尖部2)进行冷却，从而抑制了该切削刀具1(刀尖部2)的高温化，防止了切削刀具1的早期磨损，能够实现切削刀具1尤其是刀尖部2的寿命的延长的划时代的机床。
另外，本发明不限于本实施例，各结构要件的具体结构能够通过适当设计而获得。
Claims (8)
1.一种机床，其通过切削刀具对工件进行切削加工，其特征在于，该机床被构成为如下：
在对工件进行切削的切削刀具的前端部上设置的刀尖部的前刀面上设置有流体排出口，该流体排出口排出从流体供应部供应的流体，从该流体排出口朝向在所述前刀面上进行压接滑动的所述工件的切屑的与所述前刀面相对的面排出所述流体，通过从所述流体排出口排出的流体，在所述前刀面上进行压接滑动的所述切屑对所述前刀面的压接力减小，由于所述切屑在所述前刀面上进行压接滑动而产生的摩擦热的产生量减少。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，该机床被构成为如下：
在向旋转的所述工件切入所述刀尖部的前端部而对该工件进行切削加工时，沿着切入该工件的所述刀尖部的前刀面而切出所述工件的切屑，在该切出的切屑进行压接滑动的所述前刀面上的所述工件附近设置有所述流体排出口，所述流体排出口向从旋转的所述工件切出的所述切屑的根部排出所述流体。
3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，该机床被构成为如下：
所述流体供应部具有压送装置，该流体供应部被构成为通过该压送装置对流体进行压送供应，从该流体供应部压送供应的流体在如下这样的压力下从所述流体排出口排出，该压力是能够使与所述前刀面压接的所述切屑从该前刀面悬起的压力，或者能够切断与所述前刀面压接的所述切屑的压力。
4.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，该机床被构成为如下：
所述流体供应部具有压送装置，该流体供应部被构成为通过该压送装置对流体进行压送供应，从该流体供应部压送供应的流体在如下这样的压力下从所述流体排出口排出，该压力是能够使与所述前刀面压接的所述切屑从该前刀面悬起的压力，或者能够切断与所述前刀面压接的所述切屑的压力。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的机床，其特征在于，
所述流体是冷却液。
6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，
所述冷却液是强碱性离子水。
7.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，
在所述冷却液中混入有空气。
8.根据权利要求6所述的机床，其特征在于，
在所述冷却液中混入有空气。
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Application publication date: 20171208 |
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