CN109551384A - 一种具有自冷却润滑结构的磨刀 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种具有自冷却润滑结构的磨刀。其包括磨刀刀柄、磨刀刀头以及引导部分，磨刀刀头表面附着有磨粒；还包括冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道；冷却润滑液主流道沿轴向方向设置在磨刀刀柄以及磨刀刀头内；冷却润滑液副流道设在磨刀刀头内，并沿着冷却润滑液主流道中冷却润滑液流向依次设置有多组；每一组冷却润滑液副流道由圆周方向均匀分布的多条分支冷却润滑流道组成；多条分支冷却润滑流道将冷却润滑液主流道与磨削区域连通；磨刀刀柄、磨刀刀头、引导部分、冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道均采用3D打印的方式加工成型。该磨刀不仅能够对刀柄、刀头以及磨削区域进行均匀冷却，且冷却成本低。

Description

一种具有自冷却润滑结构的磨刀

技术领域

本发明涉及一种机械加工刀具，具体涉及一种具有自冷却润滑结构的磨刀。

背景技术

切削加工过程按加工类型主要分为：车削、钻削、铣削、镗削以及磨削加工；

车削是指利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸；钻削是指利用刀具在工件上加工孔的工艺方法；铣削是指将毛坯固定，利用旋转的多刃刀具在毛坯上走刀，将工件切出需要的形状和尺寸；镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的切削工艺；磨削是指用磨料切除工件上多余材料的加工方法，属于机械加工的精加工；

其中，磨削加工属于精加工的范畴，主要应用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面，以及螺纹、齿轮和花键等特殊复杂的成型表面。

磨削加工时需要对磨刀进行冷却，传统的冷却方式是主要采用浇注式(外冷)的方式，这种方式采用大量切削液浇注在技工区域保证实际加工需要，但是此种方式明显导致加工成本的上升，并且在深孔加工等特殊加工方式时润滑冷却液往往无法不能很好的进入到磨削加工区域而导致冷却效果不佳，且大量切削液的使用易造成环境污染，对设备操作人员身体健康有害。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种冷却润滑结构简单、能够对刀柄、刀头以及切削区域进行冷却，且冷却均匀性好，冷却效果显著的一种具有自冷却润滑结构的磨刀。

本发明的基本原理是：

本发明基于3D打印技术，在进行磨刀制造过程中在刀具内部分别制造出冷却润滑液主流道与冷却润滑液副流道，从而在确保了切削过程能够保证在适宜的温度下进行，大大提升了磨刀在加工过程中的冷却效率以及成形孔表面质量。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种具有自冷却润滑结构的磨刀，磨刀包括磨刀刀柄、磨刀刀头以及引导部分，磨刀刀头表面附着有磨粒；其改进之处是：还包括冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道；

冷却润滑液主流道沿轴向方向设置在磨刀刀柄以及磨刀刀头内；

冷却润滑液副流道设在磨刀刀头内，并沿着冷却润滑液主流道中冷却润滑液流向依次设置有多组；每一组冷却润滑液副流道由圆周方向均匀分布的多条分支冷却润滑流道组成；多条分支冷却润滑流道将冷却润滑液主流道与磨削区域连通；

所述磨刀刀柄、磨刀刀头、引导部分、冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道均采用3D打印的方式加工成型。

针对上述磨刀，本发明还做出了一下优化设计：

为了提高各组冷却润滑液副流道中流出的冷却润滑液更加均匀，上述磨刀还包括设置在磨刀刀头内的冷却润滑液暂存区；所述冷却润滑液暂存区包括设置在冷却润滑液主流道和每组冷却润滑液副流道之间的基体，基体上设有由其中心向全部外表面连通多个孔隙，所述多个孔隙将冷却润滑液主流道和所述多组冷却润滑副流道连通；所述基体通过3D打印的方式成型，且基体的材质与所述磨刀刀头的材质一致。

进一步地，为了进一步的提高刀柄处的冷却效果，所述冷却润滑液主流道的形状为螺旋形。

进一步地，受到3D打印技术的影响，为了满足润滑流道通畅，冷却润滑主流道的直径为1mm-1.2mm，分支冷却润滑流道直径为0.5mm至0.75mm，孔隙的直径小于分支冷却润滑流道直径。

进一步地，为了保证在磨削加工过程中不会出现堵塞以及烧伤现象，所述每组冷却润滑液副流道中的多条分支冷却润滑流道出口均低于磨刀刀头的磨粒表面，从而形成一个容屑槽。

进一步地，为了使该磨刀能适用不同的加工要求，所述磨刀刀头为圆柱状或圆柱状加圆锥状。

同时，本发明还提供了一种磨床，包括具有内冷却流道的刀柄夹持部，刀柄夹持部上装夹上述的具有自冷却润滑结构的磨刀；磨刀上的冷却润滑液主流道与刀柄夹持部上的内冷却流道连通。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用3D打印技术制造出一种在磨刀内部分别设有冷却润滑液主流道和多组冷却润滑液副流道的冷却润滑机构，不仅降低了磨削加工加工过程的冷却润滑成本，并且该冷却润滑机构冷却均匀，冷却效果显著，同时降低了冷却润滑造成的环境污染。

2、本发明的磨刀内设置冷却润滑液暂存区，使得冷却润滑液在刀具准备磨削之前冷却润滑液能够在该位置进行暂存，刀具开始进行磨削后冷却润滑液在压力与离心力的作用下能够均匀通过冷却润滑液副流道向外流出，使得每组冷却润滑液副流道中流出的冷却润滑液流量一致，进一步地提升了冷却均匀性，确保了冷却效果。

3、本发明将磨刀刀柄处的冷却润滑液主流道设计成螺旋状，由于增加了磨刀刀柄处的冷却面积，使得磨削所产的热量对刀柄或外部刀柄夹持部的影响极小，确保了磨刀以及与其配合零件的使用寿命。

4、本发明在磨削区域设计有容削槽，避免了磨削加工过程中出现的砂轮堵塞以及烧伤现象，提高了加工过程的可靠性。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

图3为图2的E部放大图。

附图标记如下：

1-冷却润滑液主流道、2-冷却润滑液副流道、21-分支冷却润滑液流道、3-冷却润滑液暂存区、31-基体。

01-磨刀刀柄、02-磨刀刀头、03-容削槽、04-磨粒、05-引导部分。

具体实施方式

下面利用两个实施例以及附图对本发明提供的磨刀做进一步的介绍。

实施例1

如图1所示，一种具有自冷却润滑结构的磨刀，其包括磨刀刀柄01、磨刀刀头02以及引导部分05(导引部分的作用是在使用磨刀进行加工过程中，磨削外圆能够与预钻孔保持同心)；磨刀刀头02的表面附着有磨粒04；磨刀刀柄01以及磨刀刀头02内沿轴向设置有冷却润滑液主流道1、磨刀刀头02内设有多组冷却润滑液副流道2，多组冷却润滑液副流道2沿着冷却润滑液主流道1中冷却润滑液流向依次设置，每一组冷却润滑液副流道2由圆周方向均匀分布的多条分支冷却润滑流道21(每条分支冷却润滑流道21均沿径向开设)组成；多条分支冷却润滑流道21将冷却润滑液主流道与外部磨削区域连通；冷却润滑液先从冷却润滑液主流道1流下来，再从每组冷却润滑液副流道2流向每个磨削区域，实现磨刀的冷却润滑。

实施例2

如图2和图3所示，实施例3是本发明磨刀的基本设计构架，在此的基础上，本发明的磨刀还有更进一步的优化设计：

1、在磨刀刀头02内设置有冷却润滑液暂存区3，冷却润滑液暂存区3包括设置在冷却润滑液主流道1和多组冷却润滑液副流道2之间的基体31，基体31上设有由其中心向全部外表面连通多个孔隙。多个孔隙将冷却润滑液主流道1和所述多组冷却润滑副流道2连通；基体通过3D打印的方式成型，且基体31的材质与所述磨刀刀头02的材质一致。冷却润滑液通过冷却润滑液主流道1流向冷却润滑液暂存区3，使得冷却润滑液在刀具准备切削之前冷却润滑液能够在该位置进行暂存，刀具开始进行磨削后冷却润滑液在压力与离心力的作用下能够通过多条分支冷却润滑液流道21流向每个切削区域，实现磨刀的冷却润滑。这种设计的目的是：1、使得各组冷却润滑液副流道流出的冷却润滑液流量更加均匀，提升冷却效果。2、减少刀具的质量。

2、为了进一步的避免切削过程中磨刀刀头的热量传递至磨刀刀柄01或与磨刀刀柄01连接的其他零件上，导致刀具或其他零件的损坏，所述冷却润滑液主流道设置为螺旋状，以增大冷却面积，提高冷却效率。

3、由于受到3D打印制造技术的限制，分支冷却润滑流道21孔径为0.5-0.75mm，在加上由于常规电主轴内冷却流道孔径尺寸的影响，以及冷却润滑液出口数量的影响，为了保证冷却润滑液出口压力，保证冷却润滑液能够作用在加工区域，冷却润滑液主流道1直径应该控制在1.2mm以内。具体尺寸以加工时，不同直径下磨削加工量的不同，产生的热不同而决定。

4、每组冷却润滑液副流道2中的多条分支冷却润滑流道21出口均低于磨刀刀头的磨粒04表面，从而形成一个容屑槽03，确保在磨削加工过程中不会出现砂轮堵塞以及烧伤现象。

本发明的磨刀在制造时采用3D打印技术，主要包括以下步骤：

【1】利用三维建模软件对磨刀刀柄和磨刀刀头进行三维建模设计；

【2】利用流体仿真软件对冷却润滑液主流道和多组冷却润滑液副流道的参数进行设计优化；保证润滑冷却流道在刀具加工过程中，润滑冷却液流量满足刀具的整体冷却要求，能够将润滑冷却液顺利输送至刀具切削加工区域；

【3】采用切片处理软件对磨刀刀柄和磨刀刀头模型进行分层切片处理，并对冷却润滑液暂存区域添加支撑，保证磨刀刀柄和磨刀刀头的整体刚性的同时，润滑冷却液能够顺利进入、流出暂存区域；后导入到3D打印设备中，利用3D打印技术对磨刀刀柄和磨刀刀头进行制造；

【4】最后通过增材制造(同轴送粉)或者电镀将磨粒5结合在磨刀刀头的磨削区域。

Claims (7)

1.一种具有自冷却润滑结构的磨刀，磨刀包括磨刀刀柄、磨刀刀头以及引导部分，磨刀刀头表面附着有磨粒；其特征在于：

还包括冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道；

冷却润滑液主流道沿轴向方向设置在磨刀刀柄以及磨刀刀头内；

冷却润滑液副流道设在磨刀刀头内，并沿着冷却润滑液主流道中冷却润滑液流向依次设置有多组；每一组冷却润滑液副流道由圆周方向均匀分布的多条分支冷却润滑流道组成；多条分支冷却润滑流道将冷却润滑液主流道与磨削区域连通；

所述磨刀刀柄、磨刀刀头、引导部分、冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道均采用3D打印的方式加工成型。

2.根据权利要求1所述的具有自冷却润滑结构的磨刀，其特征在于：磨刀还包括设置在磨刀刀头内的冷却润滑液暂存区；所述冷却润滑液暂存区包括设置在冷却润滑液主流道和多组冷却润滑液副流道之间的基体，基体上设有由其中心向全部外表面连通多个孔隙，所述多个孔隙将冷却润滑液主流道和所述多组冷却润滑副流道连通；所述基体通过3D打印的方式成型，且基体的材质与所述磨刀刀头的材质一致。

3.根据权利要求2所述的具有自冷却润滑结构的磨刀，其特征在于：所述冷却润滑液主流道的形状为螺旋形。

4.根据权利要求3所述的具有自冷却润滑结构的磨刀，其特征在于：冷却润滑主流道的直径为1mm-1.2mm，分支冷却润滑流道直径为0.5mm至0.75mm，孔隙的直径小于分支冷却润滑流道直径。

5.根据权利要求4所述的具有自冷却润滑结构的磨刀，其特征在于：所述每组冷却润滑液副流道中的多条分支冷却润滑流道出口均低于磨刀刀头的磨粒表面，从而形成一个容屑槽。

6.根据权利要求5所述的具有自冷却润滑结构的磨刀，其特征在于：所述磨刀刀头为圆柱状结构或圆柱状加圆锥状结构。

7.一种磨床，其特征在于：包括具有内冷却流道的刀柄夹持部，刀柄夹持部上安装如权利要求1-6任一权利要求所述的磨刀；磨刀上的冷却润滑液主流道与刀柄夹持部上的内冷却流道连通。