CN108188421B - 一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削刀具 - Google Patents
一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削刀具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种直接作用于刀‑屑界面的切削润滑方法及切削刀具，涉及机械加工技术领域，所述方法是从刀具底面贯穿至刀‑屑界面的通道将润滑剂直接输送至刀‑屑界面，作用于刀具切削作业；切削刀具包括刀体和刀杆两部分，刀具内设从刀杆贯底面穿至刀体刀‑屑界面的通道，通道分成位于刀体的微通道和位于刀杆的润滑管道上下两段，刀具刀‑屑界面上，以微通道上开口处为中心设微织构，润滑管道下开口与润滑剂供给系统连接；微通道下端为主冷却腔，润滑管道上端为次冷却腔，次冷却腔下端设循环管道，循环管道下开口与润滑剂供给系统连接。本发明具有润滑剂直接作用于刀‑屑界面，润滑、冷却效果优良，减少润滑剂使用，降低成本，环保的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其是一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削刀具。
背景技术
切削加工伴随着强烈摩擦，由此导致切削刀具钝化，刀具工作面质量恶化，能量损耗大，为减小刀具切削加工时的磨损摩擦，延长刀具的寿命，切削行业，开始出现使用具有一定润滑作用的切削液，刀具切削加工时，润滑剂通过喷油管，喷至刀具切削加工处，缓和刀具摩擦磨损了，但是润滑剂的制造、使用、处理及排放需消耗大量的能源和资源，容易造成环境污染。随着全球环保要求不断提高，如何发展对环境无污染且可持续发展的现代制造模式已经成为我国制造业面临的最紧迫难题。为了解决切削液环境污染问题，干切削加工技术逐渐进入大家视线，引起国内工业界与学术界的广泛关注。与传统的湿切削相比，干切削存在以下问题：缺少润滑剂的润滑和冷却作用，刀具工具面-切屑，后刀面-工件之间存在剧烈的摩擦，切削过程温度高，可能使零件产生变形，加剧刀具磨损，刀具寿命下降，增加切削成本。
发明内容
本发明提供了一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削刀具，解决了现有技术中切削时润滑剂难进入刀屑界面，环境污染严重，刀具使用寿命短的技术问题。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：所述润滑方法是在切削过程中，润滑剂直接输送至刀具的刀-屑界面，作用于刀具切削作业。
传统的润滑方法，是在刀具切削加工金属时，从外部浇注大量润滑剂，润滑剂无法进入刀-屑界面，令润滑效果大打折扣。本发明选用润滑方法，改变传统润滑发模式，令润滑剂从刀具的刀-屑界面输出，刀-屑界面是刀具前刀面与切屑接触的表面，润滑剂可直接作用于切削作业，润滑效果好，减少润滑剂的使用量，减轻金属切削加工对环境产生的危害。
作为进一步地优选，所述刀具通过内设从所述刀具底面贯穿至刀-界面的通道，将润滑剂从所述刀具底面输送至刀-屑界面。
刀具内设有贯通的通道，通道作为润滑剂的流动通道，润滑剂从通道的下开口流入到通道设置在刀具刀-屑界面上的上开口，抵达刀-屑界面。
作为进一步地优选，所述通道下开口与润滑剂供给系统连接，所述刀具内设循环管道，所述循环管道一端与所述通道连接，另一端与润滑剂供给系统连接，润滑剂进入所述通道后，部分润滑剂可通过循环管道返回润滑剂供给系统。
增加循环通道，切削过程中，部分温度升高的润滑剂可以返回润滑剂供给系统，新的温度较低的润滑剂可进入通道中，吸收刀具切削过程中产生的热量，使刀具及时降温，延长刀具使用周期。
作为进一步地优选，所述刀具刀-屑界面上，以所述通道上开口为中心，设有使润滑剂均匀分布在刀-屑界面的微织构。
微织构扩大润滑剂的分布面积，优化切削、润滑效果，利于节省润滑剂。
一种切削刀具，所述刀具内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道 ，所述通道上开口位于刀-屑界面，所述通道下开口位于所述刀具底面。
作为进一步地优选，所述刀具包括可拆卸连接的刀体和刀杆，所述刀体位于所述刀杆前端，所述通道包括位于所述刀体范围内的微通道和位于所述刀杆范围内的润滑管道两部分，微通道的下端为主冷却腔，所述主冷却腔下开口位于所述刀体底面。
刀-屑界面是刀具前刀面与切屑接触的表面，进一步地说，刀-屑界面是刀体前刀面与切屑接触的表面。在切削过程中，刀体温度升高，易缩短刀体的使用寿命，通过在刀体内设主冷却腔，增大润滑剂的储存体积，暂时储存在其中的润滑剂温度低于刀体，因此可以吸收刀体因切削产生的热量，避免刀体温度升高带来的寿命缩短的问题出现。切削过程中，润滑剂是持续喷出的，所以主冷却腔内的润滑剂不断更新，实现持续吸收刀体热量，降低刀体温度。
作为进一步地优选，所述润滑管道上端为次冷却腔，所述次冷却腔与所述主冷却腔适配，所述刀杆与所述刀体连接时，所述主冷却腔与所述次冷却腔组成一个腔室；所述次冷却腔下端延伸出循环管道，所述循环管道下开口处位于所述刀杆底面，所述循环管道下开口通过输出管与润滑剂供给系统可拆卸连接。
主冷却腔与次冷却腔组合成一个腔室，扩大润滑剂的储存空间，可以储存更多的润滑剂，优化冷却效果，缩短冷却时间；实现润滑剂的循环使用，由于润滑剂的暂时贮存腔数目为两个，包括主冷却腔和次冷却腔，腔室容积增大，润滑剂喷出速度较低时，高温的润滑剂会短暂停留在主冷却腔和次冷却腔，无法及时吸收刀体产生的热量，进而降低冷却效果。增加循环管道，切削过程中，部分温度升高的润滑剂可以返回润滑剂储存系统，新的温度较低的润滑剂可进入主冷却腔与次冷却腔中，吸收刀体产生的热量，实现刀体及时降温，利于延长刀体使用周期。
作为进一步地优选，所述刀具刀-屑界面上，以微通道上开口为中心设微织构。
作为进一步地优选，所述刀杆前端设有可放置刀体的刀槽，所述刀杆上表面设螺纹紧固孔，所述压板中心处设上下贯通的螺孔，所述压板通过螺栓拧入所述螺孔与所述螺纹紧固孔与所述刀杆连接，所述压板通过所述螺栓固定于所述刀杆上时，所述压板靠近刀体的一端底面与所述刀体上表面紧密接触；所述刀杆，在与所述刀体底面连接的一面，以所述润滑管道上开口为中心，设有一环状凹槽，所述环状凹槽内设密封圈。
在刀杆上设置环状凹槽与密封圈，加强刀杆与刀体之间的紧密连接，加强主冷却腔与冷却腔连接的密封性，避免润滑剂外漏。
作为进一步地优选，所述微通道内径为50-800um，优选100um。
本发明专利的工作原理：润滑剂进入刀具，通过贯穿刀具的微通道，经由微通道位于刀体刀-屑界面的上开口输出；主冷却腔与次冷却腔短暂储存有一定量的润滑剂，润滑剂温度低于工作过程中的刀体温度，润滑剂可吸收刀体多余的热量，令刀体降温；润滑剂进入主冷却腔与次冷却腔后，吸收刀体多于的热量后，部分温度升高的润滑剂通过循环管道、输出管回到润滑剂供给系统，新的、温度较低的润滑剂再通过输入管进入主冷却腔与次冷却腔，形成冷却循环通道；润滑剂从微通道上开口输出后，经过设置微通道上开口处的微织构向四周扩散。
本发明专利的有益效果，在刀具内部加工出通道，通道从刀具底面贯穿至刀-屑界面，通道包括位于刀体部分的微通道和位于刀杆部分的润滑管道上下两段，通道上开口位于刀具刀-屑界面，即微通道上开口位于刀具刀-屑界面。通过通道将润滑剂直接输送至刀-屑接触界面，作用于切削作业，优化润滑、切削工序，节省润滑剂、润滑剂的使用量，降低切削成本，切削方式环保；以微通道上开口为中心，在刀体的刀-屑界面加工出微织构，利用的微织构提高润滑剂的填充分布能力，提高润滑冷却效果。刀具内设的通道将润滑剂输送至刀具刀-屑界面，即刀具前刀面与切屑接触的表面，润滑剂可直接作用于刀具切削加工，切削过程中无需再从外部浇注润滑剂，无环境污染，最大限度地减少润滑剂的使用；主冷却腔、次冷却腔可以储存一定量的润滑剂，切削作业中，持续供给润滑剂，润滑剂可以吸收刀体因切削工作产生的热量，令刀体温度降低，切削工作进行时，主冷却腔、次冷却腔内的润滑剂不断更新，实现持续冷却效果；次冷却腔下端增设循环管道，循环管道通过输出管与润滑储存系统连接，部分温度升高的润滑剂可通过循环管道、输出管回到润滑剂供给系统中，优化冷却效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明刀具结构示意图；
图3是本发明刀杆结构示意图；
图4是本发明刀体的剖面图；
图5是本发明刀具的剖面图。
附图标识：1-刀具；101-润滑剂供给系统；2-微通道；3-刀杆；31-环状凹槽；4-刀体；5-刀槽；6-压板；7-润滑管道；8-主冷却腔；9-次冷却腔；10-循环管道；11-输入管；12-输出管。
具体实施例
下面将结合附图，阐述本发明的实施例，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作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。
实施例1
参阅图1，图2和图3，一种切削刀具，刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽5，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板6中心处设上下贯通的螺孔，压板6通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板6通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板6靠近刀体4的一端底面与刀体4紧密接触。
参阅图1，图4和图5，刀具1内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道，通道包括位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道7上下两段，当刀体4与刀杆3连接时，微通道2的下开口与润滑管道7的上开口连接；微通道2内径为100um，微通道2上开口位于刀-屑界面；刀杆3，与刀体4底面连接的一面上，以润滑管道7上开口为中心，设环状凹槽31，环状凹槽31内设密封圈。润滑管道7下开口位于刀杆底面，润滑管道7下开口与通过输入管11与润滑剂供给系统101可拆卸连接，润滑剂供给系统为现有技术，润滑剂可以依次通过通道的两部分润滑管道7和微通道2，抵达刀具刀-屑界面，直接作用于刀具切削工作。
参阅图4和图5，微通道2下端为主冷却腔8，主冷却腔8下开口位于刀体4底面；润滑管道7上端为次冷却腔9，次冷却腔9与主冷却腔8适配，当刀体4与刀杆3连接时，次冷却腔9与主冷却腔8组成一个腔室，可短暂存储一定量的润滑剂。次冷却腔9下端延伸出循环管道10，循环管道10下开口处位于刀杆3底面，循环管道10通过输出管12与润滑剂供给系统可拆卸连接。
刀具1刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心，设有微织构，微织构为现有技术；微织构令输出的润滑剂均匀分布在刀-屑界面。
切削加工作业时，开启润滑剂供给系统101，借助贯通刀具1的通道，将润滑剂输送到刀具1刀-屑界面，直接用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。
实施例2
参阅图1，图2和图3，一种切削刀具，刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽5，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板6中心处设上下贯通的螺孔，压板6通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板6通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板6靠近刀体4的一端底面与刀体4紧密接触。
参阅图1，图4和图5，刀具1内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道，通道包括位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道7上下两段，当刀体4与刀杆3连接时，微通道2的下开口与润滑管道7的上开口连接；微通道2内径为50um，微通道2上开口位于刀-屑界面；刀杆3，与刀体4底面连接的一面上，以润滑管道7在刀杆3顶面上的上开口为中心，设环状凹槽31，环状凹槽31内设密封圈。润滑管道7下开口位于刀杆底面，润滑管道7下开口与通过输入管11与润滑剂供给系统101可拆卸连接，润滑剂供给系统为现有技术，润滑剂可以依次通过通道的两部分润滑管道7和微通道2，抵达刀具刀-屑界面，直接作用于刀具切削工作。
参阅图4和图5，微通道2下端为主冷却腔8，主冷却腔8下开口位于刀体4底面；润滑管道7上端为次冷却腔9，次冷却腔9与主冷却腔8适配，当刀体4与刀杆3连接时，次冷却腔9与主冷却腔8组成一个腔室，可短暂存储一定量的润滑剂。次冷却腔9下端延伸出循环管道10，循环管道10下开口处位于刀杆3底面，循环管道10通过输出管12与润滑剂供给系统可拆卸连接。
刀具1刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心，设有微织构，微织构为现有技术；微织构令输出的润滑剂均匀分布在刀-屑界面。
切削加工作业时，开启润滑剂供给系统101，借助贯通刀具1的通道，将润滑剂输送到刀具1刀-屑界面，直接用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。
实施例3
参阅图1，图2和图3一种切削刀具，刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽5，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板6中心处设上下贯通的螺孔，压板6通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板6通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板6一端底面与刀体4紧密接触。
参阅图1，图4和图5，刀具1内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道，通道包括位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道7，当刀体4与刀杆3连接时，微通道2的下开口与润滑管道7的上开口连接；微通道2内径为800um，微通道2上开口位于刀-屑界面；刀杆3，与刀体4底面连接的一面上，以润滑管道7在刀杆3顶面上的上开口为中心，设环状凹槽31，环状凹槽31内设密封圈。润滑管道7下开口位于刀杆底面，润滑管道7下开口与通过输入管11与润滑剂供给系统101可拆卸连接，润滑剂供给系统为现有技术，润滑剂可以依次通过通道的两部分润滑管道7和微通道2，抵达刀具刀-屑界面，直接作用于刀具切削工作。
参阅图4和图5，微通道2下端为主冷却腔8，主冷却腔8下开口位于刀体4底面；润滑管道7上端为次冷却腔9，次冷却腔9与主冷却腔8适配，当刀体4与刀杆3连接时，次冷却腔9与主冷却腔8组成一个腔室，可短暂存储一定量的润滑剂。次冷却腔9下端延伸出循环管道10，循环管道10下开口处位于刀杆3底面，循环管道10通过输出管12与润滑剂供给系统可拆卸连接。
刀具1刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心，设有微织构，微织构为现有技术；微织构令输出的润滑剂均匀分布在刀-屑界面。
切削加工作业时，开启润滑剂供给系统101，借助贯通刀具1的通道，将润滑剂输送到刀具1刀-屑界面，直接用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。
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 (6)
1.一种切削刀具，其特征在于，刀具(1)内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道，所述刀-屑界面是刀具前刀面与切屑接触的表面，所述通道上开口位于刀-屑界面，所述通道下开口位于所述刀具(1)的底面，所述刀具(1)包括可拆卸连接的刀体(4)和刀杆(3)，所述通道分为位于所述刀体(4)范围内的微通道(2)和位于所述刀杆(3)范围内的润滑管道(7)两部分，所述微通道(2)的下端是主冷却腔(8)，所述主冷却腔(8)下开口位于所述刀体(4)底面；所述润滑管道(7)上端为次冷却腔(9)，所述次冷却腔(9)与所述主冷却腔(8)适配，所述刀杆(3)与所述刀体(4)连接时，所述主冷却腔(8)与所述次冷却腔(9)组成一个腔室；所述次冷却腔(9)下端延伸出循环管道(10)，所述循环管道(10)下开口处位于所述刀杆(3)底面，所述循环管道(10)下开口通过输出管(12)与润滑剂供给系统(101)可拆卸连接，所述刀杆(3)，在与所述刀体(4)底面连接的一面上，以所述润滑管道(7)上开口为中心，设有一环状凹槽(31)，所述环状凹槽(31)内设密封圈，所述微通道(2)内径为50-800um。
2.根据权利要求1所述的切削刀具，其特征在于，所述刀具(1)刀-屑界面上，以微通道(2)上开口为中心设微织构；所述刀杆(3)前端设有可放置刀体(4)的刀槽(5)，所述刀杆(3)上表面设螺纹紧固孔，压板(6)中心处设上下贯通的螺孔，所述压板(6)通过螺栓拧入所述螺孔与所述螺纹紧固孔与所述刀杆(3)连接，所述压板(6)通过所述螺栓固定于所述刀杆(3)上时，所述压板(6)靠近刀体的一端底面与所述刀体(4)上表面紧密接触。
3.根据权利要求2所述的切削刀具，其特征在于，所述微通道(2)内径为100um。
4.使用权利要求1所述的切削刀具的一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法，其特征在于，所述润滑方法是在切削过程中，润滑剂通过所述刀具(1)内设的从所述刀具(1)底面贯穿至刀-屑界面的通道，从所述刀具(1)的底面输送至刀-屑界面。
5.根据权利要求4所述的一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法，其特征在于，所述通道下开口与润滑剂供给系统(101)连接，所述刀具内设一端与所述通道连接的循环管道(10)，所述循环管道(10)一端与所述通道连接，另一端与润滑剂供给系统(101)连接，润滑剂进入所述通道后，部分润滑剂可通过循环管道(10)返回润滑剂供给系统(101)。
6.根据权利要求5所述的一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法，其特征在于，所述刀具(1)刀-屑界面上，以所述通道上开口为中心，设有使润滑剂均匀分布在刀-屑界面的微织构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20191210 Termination date: 20210112 |