CN110883592A - 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄 - Google Patents

一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄 Download PDF

Info

Publication number
CN110883592A
CN110883592A CN201911212427.7A CN201911212427A CN110883592A CN 110883592 A CN110883592 A CN 110883592A CN 201911212427 A CN201911212427 A CN 201911212427A CN 110883592 A CN110883592 A CN 110883592A
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid nitrogen
heat insulation
main body
knife handle
sealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201911212427.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110883592B (zh
Inventor
刘阔
班仔优
王永青
韩灵生
孔繁泽
王思琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201911212427.7A priority Critical patent/CN110883592B/zh
Priority to PCT/CN2020/077099 priority patent/WO2021109341A1/zh
Publication of CN110883592A publication Critical patent/CN110883592A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110883592B publication Critical patent/CN110883592B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/12—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for securing to a spindle in general
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1015—Arrangements for cooling or lubricating tools or work by supplying a cutting liquid through the spindle
    • B23Q11/1023—Tool holders, or tools in general specially adapted for receiving the cutting liquid from the spindle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • B23Q11/1038—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality
    • B23Q11/1061—Arrangements for cooling or lubricating tools or work using cutting liquids with special characteristics, e.g. flow rate, quality using cutting liquids with specially selected composition or state of aggregation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄。刀柄主体外侧的螺纹孔与外部隔热软管连接，实现超液氮从外部传输系统通入刀柄内部。中空刀柄主体外侧依次有金属外壳和外部隔热外壳，两者之间填充有隔热材料。多层密封结构包括外围迷宫密封结构、蜂窝密封结构、接触式密封圈以及中空内冷刀具与流道接触时的端面密封件，防止由于液氮泄漏或回流导致刀柄结霜、轴承停转。本发明实现了液氮从储存罐中通过刀柄内部运输到切削区域，解决了现有刀柄存在的液氮密封、隔热性能不足以及刀柄工作单端支撑导致的端面摩擦严重的问题，提高液氮利用效率及刀柄的使用性能和寿命，并且安全性高、操作便捷，能够应用于数控机床实现内喷式的超低温切削加工。

Description

一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄
技术领域
本发明属于数控机床刀具刀柄技术领域，特别涉及一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄。
背景技术
随着航天工业的发展，人们对航天设备的性能要求也越来越高，因此钛合金、高温合金等一些具备耐高温、抗腐蚀等优良特性的难加工材料成为航天等高端设备领域零部件制造时采用的关键材料。然而这些难加工材料通常呈现高粘、高韧、各向异性等特性，采用常规切削很难达到很好的切削效果。实验表明对切削局部区域施以超低温介质如液氮，能够有效降低钛合金等难加工材料在切削加工中极高的切削热，改善材料切削性能、提高刀具寿命，并代替传统切削液，实现绿色制造。这种采用液氮作为冷却剂、润滑剂的切削方式称为超低温切削。
对于目前的超低温切削而言，主要有两种超低温介质供给方式，内喷式和外喷式。外喷式供给由于仅需对刀柄进行改进设计就可以实现，成为目前超低温介质供给的主要方式。外喷式供给由于仅需外加介质供给、喷射装置就可以实现，成为目前低温介质供给的主要方式。但外喷式供给的冷却润滑效率不高，无法对切削区域准确、高效地进行冷却润滑。因此，在低温冷却润滑方式中采用外转内刀柄，即能解决冷却效率低的问题，又能够适用于传统数控机床的低温加工。
2014年，王凤彪等人在专利CN201410228633.8公开了一种液氮内喷式刀柄装置，刀柄与液氮供给系统直接相连实现超低温加工。但是该装置不能很好地解决液氮密封问题，容易导致刀柄内轴承润滑冻住以及外表面结霜而使刀柄停转，操作不便。2019年，王永青等人在CN201910084476.0中公开了一种适用于超低温介质冷却润滑的刀柄，该装置加入了迷宫密封结构解决液氮的密封问题。但是该刀柄结构采用单端轴承支撑，刀柄刚性不足并且在有限尺寸下迷宫密封的密封效果并不理想。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是克服现有刀柄装置的不足，针对已有外转内冷刀柄的轴承支撑刚性不足、密封效果不理想等难题，发明了一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄。
本发明的技术方案：
一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄包括刀柄主体1、外围静止结构、多层密封结构、隔热结构以及轴承两端支撑结构；
所述的刀柄主体1的左端为锥面1-d，用于与机床主轴头6.2配合实现刀柄的定位；锥面1-d端部垂直于锥面1-d设有刀柄内螺纹1-c；锥面1-d延伸处设有法兰盘1-b；刀柄主体1的右端为阶梯轴，设有阶梯轴的轴肩一1-e、阶梯轴的轴肩二1-j、刀柄外螺纹一1-f、刀柄外螺纹二1-k和刀柄外螺纹三1-m，刀柄外螺纹一1-f位于阶梯轴的轴肩一1-e和阶梯轴的轴肩二1-j之间，刀柄外螺纹二1-k和刀柄外螺纹三1-m位于阶梯轴的轴肩二1-j右端，用于刀柄主体1与刀柄其他结构之间的定位和安装；刀柄主体1右端阶梯轴表面设有轴上密封槽一1-g、轴上密封槽二1-i和环形槽1-h，环形槽1-h位于轴上密封槽一1-g和轴上密封槽二1-i之间；环形槽1-h连通内部流道一1-a，内部流道一1-a为与水平面倾斜角度θ的圆孔流道，其入口与环形槽1-h连通；内部流道一1-a的倾斜角度θ用于降低液氮在流动过程中压降损失；内部流道一1-a与内部流道二1-n相通，内部流道二1-n为水平方向的圆孔流道，位于刀柄主体内部的右端，从内部流道二1-n出去的液氮L将进入中空内冷刀具6.6的内部流道6.6-a；
所述的外围静止结构主要由金属外壳2.1、隔热外壳2.2和转接套2.3组成；金属外壳2.1内部有定位轴肩2.1-a，分别与左端轴承5.1和转接套2.3的外端面进行定位；隔热外壳2.2采用导热系数较低的材料制成，隔热外壳2.2上有密封齿结构2.2-a以及内部端面2.2-b，其中内部端面2.2-b用于右端轴承5.5的定位和压紧；转接套2.3采用导热系数低的材料制成，套装在刀柄主体1外表面环形槽1-h所在的轴表面的外侧；转接套2.3外表面开有内螺纹孔2.3-a，用于和外部液氮运输系统的运输隔热软管6.4的外螺纹接头6.4-a连接；转接套2.3内表面设有弧形槽2.3-c与刀柄主体1外表面环形槽1-h相配合，构成内部流动通道的一部分；液氮L通过内螺纹孔2.3-a流入，在弧形槽2.3-c内得到暂时的储存、缓冲，再流入刀柄主体的内部流道一1-a中；转接套2.3具有端面轴肩2.3-e，用于右端轴承5.5的定位支撑；转接套2.3的弧形槽2.3-c的左、右两侧分别安装有蜂窝带一2.3-b和蜂窝带二2.3-d；蜂窝带一2.3-b和蜂窝带二2.3-d采用薄板加工而成，由多排多列的内孔表面为蜂窝形状的六边形蜂窝孔组成，与转接套2.3之间采用过盈配合进行配合并采用焊接固定；
所述的隔热结构主要由隔热填充材料3.1、内流道隔热衬套一3.2、内流道隔热衬套二3.3和隔热外壳2.2组成；隔热结构均采用低导热系数的材料制成，其主要是防止液氮L流经内部流道一1-a和内部流道二1-b时其低温对刀柄结构的影响；隔热填充材料3.1包裹在金属外壳2.1的外侧，并由隔热外壳2.2压紧；内流道隔热衬套一3.2安装在刀柄主体1的倾斜的内部流道一1-a中、内流道隔热衬套二3.3安装在水平的内部流道二1-n中，用于减少液氮L在刀柄主体1内流动时的热损失；隔热外壳2.2安装在隔热填充材料3.1的外侧，通过螺栓连接金属外壳2.1以压实；隔热外壳2.2有助于防止从中空内冷刀具6.6的刀具内流道6.6-a喷出的液氮L对右端轴承5.5的影响，防止其结霜停转；
所述的多层密封结构主要由端面密封件4.1、外围迷宫密封结构4.2、外围密封环4.3、密封圈右压盖4.4、接触式密封圈一4.5、内部蜂窝密封结构一4.6、内部蜂窝密封结构二4.7、接触式密封圈二4.8以及密封圈左压盖4.9组成；端面密封件4.1采用耐高温、导热系数低的材料制成，用于防止液氮L和中空内冷刀具6.6接触配合时泄漏；外围迷宫密封结构4.2由隔热外壳2.2的密封齿结构2.2-a和外围密封环4.3构成，用于增加泄漏流动的阻力防止从中空内冷刀具6.6喷出的液氮L对右端轴承5.5的影响；外围密封环4.3由导热系数低的材料制成，并通过内螺纹和刀柄主体1轴端上的刀柄外螺纹二1-k相连接；内部蜂窝密封结构一4.6由轴上密封槽二1-i和蜂窝带二2.3-d组成，用于增加泄漏流动的阻力提高对液氮L的密封效果；内部蜂窝密封结构二4.7由轴上密封槽一1-g和蜂窝带一2.3-b组成，用于增加泄漏流动的阻力提高对液氮L的密封效果；密封圈右压盖4.4和密封圈左压盖4.9分别分布在转接套2.3外表面的两侧，与转接套2.3之间分别用螺栓连接，以压紧接触式密封圈一4.5和接触式密封圈二4.8；接触式密封圈一4.5和接触式密封圈二4.8采用导热系数较低且耐高温的材料制成，用于防止液氮泄漏到内部轴承系统，保证轴承组件正常工作；
所述的轴承两端支撑结构主要由左端轴承5.1、轴承压盖5.2、轴承套筒5.3、紧定螺母5.4以及右端轴承5.5组成；轴承两端支撑结构采用两端支撑的方式，提高该刀柄动力学性能；左端轴承5.1安装在刀柄主体1的阶梯轴的轴肩一1-e上，从刀柄主体1的右端依次套入轴承套筒5.3并通过紧定螺母5.4锁紧，产生预紧力，实现左端轴承5.1在刀柄主体阶梯轴外表面上的固定；右端轴承5.5端面与转接套2.3的端面轴肩2.3-e接触实现定位，并依靠隔热外壳2.2的内部端面2.2-b实现压紧；左端轴承5.1和右端轴承5.5均采用带有接触密封圈型的轴承。
所述的刀柄连接架6.3，一端固定在隔热外壳2.2的外圆面上，另一端和机床静止的组件连接，保证低温微量润滑刀柄的外部结构和机床保持静止；机床主轴头6.2位于机床主轴末端，当液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄使用时，通过拉钉6.1使得刀柄主体1的锥面1-d和机床主轴头6.2定位、安装；运输隔热软管6.4外部连接液氮L供给系统，并通过隔热软管接头外螺纹6.4-a和刀柄相连接，使得液氮L从供给系统进入刀柄；液氮L最终进入安装在刀柄末端的中空内冷刀具6.6，并通过刀具内部流道6.6-a喷射到切削区域；中空内冷刀具6.6依靠弹性筒夹6.5的锥面和刀柄主体1右端的内部锥面进行定位，然后依靠螺纹和刀柄外螺纹三1-m进行夹紧安装。
本发明的有益效果是，解决了现有液氮内喷式刀柄对液氮密封、隔热性能不足以及刀柄工作单端支撑导致的端面摩擦严重的问题，提高了液氮的利用率，提高了刀柄的使用性能和寿命，并且安全性高、操作便捷，能够应用于数控机床实现内喷式的超低温切削加工。
附图说明
图1是用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄主体内部剖视图；
图2是用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄内部剖视图；
图3是用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄的转接套2.3剖视图；
图4是转接套2.3蜂窝带2.3-b的A向视图；
图5是转接套2.3和刀柄主体1之间蜂窝密封结构的局部视图；
图6是用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄装配示意图；
图中：1刀柄主体；1-a内部流道一；1-b法兰盘；1-c刀柄内螺纹；1-d锥面；1-e阶梯轴的轴肩；1-f刀柄外螺纹一；1-g轴上密封槽一；1-h环形槽；1-i轴上密封槽二；1-j阶梯轴的轴肩二；1-k刀柄外螺纹二；1-m刀柄外螺纹三；1-n内部流道二；θ内部流道一1-a的倾斜角度；2.1金属外壳；2.1-a定位轴肩；2.2隔热外壳；2.2-a密封齿结构；2.2-b内部端面；2.3转接套；2.3-a内螺纹孔；2.3-b蜂窝带一；2.3-c弧形槽；2.3-d蜂窝带二；2.3-e端面轴肩；3.1隔热填充材料；3.2内流道隔热衬套一；3.3内流道隔热衬套二；4.1端面密封件；4.2外围迷宫密封结构；4.3外围密封环；4.4密封圈右压盖；4.5接触式密封圈一；4.6内部蜂窝密封结构一；4.7内部蜂窝密封结构二；4.8接触式密封圈二；4.9密封圈左压盖；5.1左端轴承；5.2轴承压盖；5.3轴承套筒；5.4紧定螺母；5.5右端轴承；6.1拉钉；6.2机床主轴头；6.3刀柄连接架；6.4运输隔热软管；6.4-a外螺纹接头；6.5弹性筒夹；6.6中空内冷刀具；6.6-a刀具内流道；L液氮。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。
一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄是在传统刀柄结构的基础上进行改进的。如图2所示，包括刀柄主体、外围静止结构、多层密封结构和隔热结构、以及轴承两端支撑结构。
如图2所示，安装时，将内流道隔热衬套一3.2在低温下冷装入刀柄内部流道一1-a，将内流道隔热衬套二3.3在低温下冷装入刀柄内流道二1-n，然后将端面密封件4.1和内流道隔热衬套二3.3相配合，完成内部流道中的隔热密封结构安装；将左端轴承5.1按照刀柄主体1的阶梯轴的轴肩1-e进行定位，依次装入轴承套筒5.3，紧定螺母5.4为左端轴承5.1提供预紧力；将蜂窝带一2.3-b、蜂窝带二2.3-d结构装入基体即转接套2.3中，然后将弧形槽2.3-c和轴上环形槽1-h对应配合，并利用密封圈右压盖4.4和密封圈左压盖4.9分别将接触式密封圈一4.5和接触式密封圈二4.8压紧在转接套2.3的左右两侧；依靠金属外壳2.1内部定位轴肩2.1-a和左端轴承5.1的配合装入金属外壳2.1；利用转接套2.3的端面轴肩2.3-e定位安装右端轴承5.5；依靠外围密封环4.3的内螺纹和刀柄外螺纹二1-k的配合，拧紧外围密封环4.3；在金属外壳2.1外围包裹上隔热填充材料3.1，装入隔热外壳2.2，并拧紧所有外壳上的螺栓提供足够的压紧力。以上步骤，完成了用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄的安装。
如图1、2、3、4、5、6为了保证装配好的刀柄能够满足实际加工中的性能需要如密封要求、加工精度等，需保证各零部件之间的装配精度。1、轴承内圈和刀柄主体之间及接触式密封圈和刀柄之间均为过盈配合，并具有同轴度要求。2、和轴承定位、接触的端面需要保证其端面垂直度要求；3、端面密封件4.1和中空内冷刀具6.6的接触表面要有平面度要求，保证刀具定位精度。4、刀柄主体内部流道一1-a的设计。合理设计流道倾斜角度θ可以减少液氮在流道中的压力损失。5、蜂窝带一2.3-b、蜂窝带二2.3-d和转接套2.3之间采用过盈配合。6、蜂窝带的加工要求。蜂窝带需要保证完整的表面形状和强度，以达到密封的要求。
该刀柄装置的操作方式如下：
(1)如图5所示，加工时，将中空内冷刀具6.6沿弹性筒夹6.5的中心孔插入，通过刀柄外螺纹三1-m旋紧弹性筒夹6.5即可完成刀具的安装；
(2)如图1、图6所示，将装有刀具的刀柄安装至机床主轴头6.2的锥孔内，将拉钉6.1旋入刀柄内螺纹1-c后拉紧刀柄，使刀柄主体1的锥面1-d与机床主轴头6.2的锥面紧密接触配合，完成刀柄安装定位；将刀柄通过刀柄连接架6.3固定在机床床身上；
(3)打开主轴电机，刀柄主体1、轴承两端支撑结构、内流道隔热衬套一3.2、内流道隔热衬套二3.3、端面密封件4.1、弹性筒夹6.5以及中空内冷刀具6.6随主轴旋转、进给实现切削；外围主体结构、多层密封结构及运输隔热软管6.4、随机床床身保持静止；
(4)如图5所示，打开液氮L的传输控制系统自动输送介质，液氮流经内部流道一1-a、内部流道二1-n后进入中空内冷刀具6.6，最后通过中空内冷刀具6.6的刀具内流道6.6-a喷到切削区域，实现液氮的外转内流动，进行低温加工。
应该说明的是，本发明的上述具体实施方式仅用于示例性阐述本发明的原理和流程，不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明精神和范围的情况下所做的任何修改和等同替换，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄包括刀柄主体(1)、外围静止结构、多层密封结构、隔热结构以及轴承两端支撑结构；
所述的刀柄主体(1)的左端为锥面(1-d)，用于与机床主轴头(6.2)配合实现刀柄的定位；锥面(1-d)端部垂直于锥面(1-d)设有刀柄内螺纹(1-c)；锥面(1-d)延伸处设有法兰盘(1-b)；刀柄主体(1)的右端为阶梯轴，设有阶梯轴的轴肩一(1-e)、阶梯轴的轴肩二(1-j)、刀柄外螺纹一(1-f)、刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)，刀柄外螺纹一(1-f)位于阶梯轴的轴肩一(1-e)和阶梯轴的轴肩二(1-j)之间，刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)位于阶梯轴的轴肩二(1-j)右端，用于刀柄主体(1)与刀柄其他结构之间的定位和安装；刀柄主体(1)右端阶梯轴表面设有轴上密封槽一(1-g)、轴上密封槽二(1-i)和环形槽(1-h)，环形槽(1-h)位于轴上密封槽一(1-g)和轴上密封槽二(1-i)之间；环形槽(1-h)连通内部流道一(1-a)，内部流道一(1-a)为与水平面倾斜角度θ的圆孔流道，其入口与环形槽(1-h)连通；内部流道一(1-a)的倾斜角度θ用于降低液氮在流动过程中压降损失；内部流道一(1-a)与内部流道二(1-n)相通，内部流道二(1-n)为水平方向的圆孔流道，位于刀柄主体内部的右端，从内部流道二(1-n)出去的液氮(L)将进入中空内冷刀具(6.6)的内部流道(6.6-a)；
所述的外围静止结构主要由金属外壳(2.1)、隔热外壳(2.2)和转接套(2.3)组成；金属外壳(2.1)内部有定位轴肩(2.1-a)，分别与左端轴承(5.1)和转接套(2.3)的外端面进行定位；隔热外壳(2.2)采用导热系数较低的材料制成，隔热外壳(2.2)上有密封齿结构(2.2-a)以及内部端面(2.2-b)，其中内部端面(2.2-b)用于右端轴承(5.5)的定位和压紧；转接套(2.3)采用导热系数低的材料制成，套装在刀柄主体(1)外表面环形槽(1-h)所在的轴表面的外侧；转接套(2.3)外表面开有内螺纹孔(2.3-a)，用于和外部液氮运输系统的运输隔热软管(6.4)的外螺纹接头(6.4-a)连接；转接套(2.3)内表面设有弧形槽(2.3-c)与刀柄主体(1)外表面环形槽(1-h)相配合，构成内部流动通道的一部分；液氮(L)通过内螺纹孔(2.3-a)流入，在弧形槽(2.3-c)内得到暂时的储存、缓冲，再流入刀柄主体的内部流道一(1-a)中；转接套(2.3)具有端面轴肩(2.3-e)，用于右端轴承(5.5)的定位支撑；转接套(2.3)的弧形槽(2.3-c)的左、右两侧分别安装有蜂窝带一(2.3-b)和蜂窝带二(2.3-d)；蜂窝带一(2.3-b)和蜂窝带二(2.3-d)采用薄板加工而成，由多排多列的内孔表面为蜂窝形状的六边形蜂窝孔组成，与转接套(2.3)之间采用过盈配合进行配合并采用焊接固定；
所述的隔热结构主要由隔热填充材料(3.1)、内流道隔热衬套一(3.2)、内流道隔热衬套二(3.3)和隔热外壳(2.2)组成；隔热结构均采用低导热系数的材料制成，其主要是防止液氮(L)流经内部流道一(1-a)和内部流道二1-b时其低温对刀柄结构的影响；隔热填充材料(3.1)包裹在金属外壳(2.1)的外侧，并由隔热外壳(2.2)压紧；内流道隔热衬套一(3.2)安装在刀柄主体(1)的倾斜的内部流道一(1-a)中、内流道隔热衬套二(3.3)安装在水平的内部流道二(1-n)中，用于减少液氮(L)在刀柄主体(1)内流动时的热损失；隔热外壳(2.2)安装在隔热填充材料(3.1)的外侧，通过螺栓连接金属外壳(2.1)以压实；隔热外壳(2.2)有助于防止从中空内冷刀具(6.6)的刀具内流道(6.6-a)喷出的液氮(L)对右端轴承(5.5)的影响，防止其结霜停转；
所述的多层密封结构主要由端面密封件(4.1)、外围迷宫密封结构(4.2)、外围密封环(4.3)、密封圈右压盖(4.4)、接触式密封圈一(4.5)、内部蜂窝密封结构一(4.6)、内部蜂窝密封结构二(4.7)、接触式密封圈二(4.8)以及密封圈左压盖(4.9)组成；端面密封件(4.1)采用耐高温、导热系数低的材料制成，用于防止液氮(L)和中空内冷刀具(6.6)接触配合时泄漏；外围迷宫密封结构(4.2)由隔热外壳(2.2)的密封齿结构(2.2-a)和外围密封环(4.3)构成，用于增加泄漏流动的阻力防止从中空内冷刀具(6.6)喷出的液氮(L)对右端轴承(5.5)的影响；外围密封环(4.3)由导热系数低的材料制成，并通过内螺纹和刀柄主体(1)轴端上的刀柄外螺纹二(1-k)相连接；内部蜂窝密封结构一(4.6)由轴上密封槽二(1-i)和蜂窝带二(2.3-d)组成，用于增加泄漏流动的阻力提高对液氮(L)的密封效果；内部蜂窝密封结构二(4.7)由轴上密封槽一(1-g)和蜂窝带一(2.3-b)组成，用于增加泄漏流动的阻力提高对液氮(L)的密封效果；密封圈右压盖(4.4)和密封圈左压盖(4.9)分别分布在转接套(2.3)外表面的两侧，与转接套(2.3)之间分别用螺栓连接，以压紧接触式密封圈一(4.5)和接触式密封圈二(4.8)；接触式密封圈一(4.5)和接触式密封圈二(4.8)采用导热系数较低且耐高温的材料制成，用于防止液氮泄漏到内部轴承系统，保证轴承组件正常工作；
所述的轴承两端支撑结构主要由左端轴承(5.1)、轴承压盖(5.2)、轴承套筒(5.3)、紧定螺母(5.4)以及右端轴承(5.5)组成；轴承两端支撑结构采用两端支撑的方式，提高该刀柄动力学性能；左端轴承(5.1)安装在刀柄主体(1)的阶梯轴的轴肩一(1-e)上，从刀柄主体(1)的右端依次套入轴承套筒(5.3)并通过紧定螺母(5.4)锁紧，产生预紧力，实现左端轴承(5.1)在刀柄主体阶梯轴外表面上的固定；右端轴承(5.5)端面与转接套(2.3)的端面轴肩(2.3-e)接触实现定位，并依靠隔热外壳(2.2)的内部端面(2.2-b)实现压紧；左端轴承(5.1)和右端轴承(5.5)均采用带有接触密封圈型的轴承；
所述的刀柄连接架(6.3)，一端固定在隔热外壳(2.2)的外圆面上，另一端和机床静止的组件连接，保证低温微量润滑刀柄的外部结构和机床保持静止；机床主轴头(6.2)位于机床主轴末端，当液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄使用时，通过拉钉(6.1)使得刀柄主体(1)的锥面(1-d)和机床主轴头(6.2)定位、安装；运输隔热软管(6.4)外部连接液氮(L)供给系统，并通过隔热软管接头外螺纹(6.4-a)和刀柄相连接，使得液氮(L)从供给系统进入刀柄；液氮(L)最终进入安装在刀柄末端的中空内冷刀具(6.6)，并通过刀具内流道(6.6-a)喷射到切削区域；中空内冷刀具(6.6)依靠弹性筒夹(6.5)的锥面和刀柄主体(1)右端的内部锥面进行定位，然后依靠螺纹和刀柄外螺纹三(1-m)进行夹紧安装。
CN201911212427.7A 2019-12-02 2019-12-02 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄 Active CN110883592B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911212427.7A CN110883592B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄
PCT/CN2020/077099 WO2021109341A1 (zh) 2019-12-02 2020-02-28 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911212427.7A CN110883592B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110883592A true CN110883592A (zh) 2020-03-17
CN110883592B CN110883592B (zh) 2021-04-20

Family

ID=69749815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911212427.7A Active CN110883592B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110883592B (zh)
WO (1) WO2021109341A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210178542A1 (en) * 2019-09-12 2021-06-17 Dalian University Of Technology Toolholder Matched with the Internal Jet Cooling Spindle for Cryogenic Coolant
CN113118481A (zh) * 2021-04-07 2021-07-16 大连理工大学 一种超低温冷却介质内喷式机械主轴

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030152431A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Wto Werkzeug-Einrichtungen Gmbh Tool Head for Holding a Tool in a Machine Tool
CN201471206U (zh) * 2009-08-19 2010-05-19 嘉兴永佳精密机械制造有限公司 一种中心出水铣削头的回转密封装置
CN104174919A (zh) * 2014-08-06 2014-12-03 沈阳理工大学 数控机床高效内冷却旋转接头
CN106949245A (zh) * 2017-03-07 2017-07-14 西安交通大学 一种自止旋收敛型旋转密封结构
CN207414363U (zh) * 2017-11-23 2018-05-29 宇航航天装备有限公司 一种刀具中心通孔式易拆卸接头
CN109648372A (zh) * 2019-01-29 2019-04-19 大连理工大学 一种适用于超低温介质冷却润滑的刀柄
CN109732382A (zh) * 2018-12-19 2019-05-10 广州市昊志机电股份有限公司 一种外转内冷刀柄装置
KR101986741B1 (ko) * 2018-01-30 2019-06-10 이호상 보링가공용 터닝머신 증속스핀들장치
CN110202203A (zh) * 2019-07-08 2019-09-06 浙江日发精密机械股份有限公司 一种自动直角铣头装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5702050A (en) * 1995-04-28 1997-12-30 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Method of brazing a honeycomb
US6544623B1 (en) * 2000-11-29 2003-04-08 George C. P. Straza Honeycomb cell structure and method of manufacture
EP2174740A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-14 Siemens Aktiengesellschaft Honeycomb seal and method to produce it
CN107956516A (zh) * 2017-11-23 2018-04-24 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 一种用于燃气轮机密封的蜂窝结构及其加工方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030152431A1 (en) * 2002-02-08 2003-08-14 Wto Werkzeug-Einrichtungen Gmbh Tool Head for Holding a Tool in a Machine Tool
CN201471206U (zh) * 2009-08-19 2010-05-19 嘉兴永佳精密机械制造有限公司 一种中心出水铣削头的回转密封装置
CN104174919A (zh) * 2014-08-06 2014-12-03 沈阳理工大学 数控机床高效内冷却旋转接头
CN106949245A (zh) * 2017-03-07 2017-07-14 西安交通大学 一种自止旋收敛型旋转密封结构
CN207414363U (zh) * 2017-11-23 2018-05-29 宇航航天装备有限公司 一种刀具中心通孔式易拆卸接头
KR101986741B1 (ko) * 2018-01-30 2019-06-10 이호상 보링가공용 터닝머신 증속스핀들장치
CN109732382A (zh) * 2018-12-19 2019-05-10 广州市昊志机电股份有限公司 一种外转内冷刀柄装置
CN109648372A (zh) * 2019-01-29 2019-04-19 大连理工大学 一种适用于超低温介质冷却润滑的刀柄
CN110202203A (zh) * 2019-07-08 2019-09-06 浙江日发精密机械股份有限公司 一种自动直角铣头装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李宽: "《液氮内喷式刀柄温度场仿真分析》", 《工具技术》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210178542A1 (en) * 2019-09-12 2021-06-17 Dalian University Of Technology Toolholder Matched with the Internal Jet Cooling Spindle for Cryogenic Coolant
US11691235B2 (en) * 2019-09-12 2023-07-04 Dalian University Of Technology Toolholder matched with the internal jet cooling spindle for cryogenic coolant
CN113118481A (zh) * 2021-04-07 2021-07-16 大连理工大学 一种超低温冷却介质内喷式机械主轴
CN113118481B (zh) * 2021-04-07 2022-09-20 大连理工大学 一种超低温冷却介质内喷式机械主轴

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021109341A1 (zh) 2021-06-10
CN110883592B (zh) 2021-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110883591B (zh) 一种适用于低温微量润滑的刀柄
CN110883592B (zh) 一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄
CN109648372B (zh) 一种适用于超低温介质冷却润滑的刀柄
CN113319337B (zh) 基于内外冷智能切换的介质循环散热铣削加工系统
CN110561162B (zh) 一种超低温介质内喷式主轴适配的刀柄
CN102481672A (zh) 密封装置
CN217912868U (zh) 一种应用于车铣复合五轴联动数控机床的高速电主轴
CN113714538B (zh) 一种截止阀的生产工艺
CN103752863A (zh) 一种滚珠高速电主轴
CN111843175B (zh) 一种惯性摩擦焊机高速自平衡主轴分油结构
US7160067B2 (en) Tool holder assembly
CN109877526B (zh) 液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具
CN117047146A (zh) 一种应用于车铣复合五轴联动数控机床的高速电主轴
CN214393219U (zh) 超高气压夹头座
CN212824111U (zh) 气缸夹头座
CN108188421B (zh) 一种直接作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削刀具
CN108772748B (zh) 一种电主轴冷却装置
CN219211731U (zh) 双主轴法兰数控u钻夹持定位机构
CN104874824B (zh) 超声振动辅助枪钻加工的专用旋转夹具
CN220497799U (zh) 镗刀及镗床
CN212377521U (zh) 一种改进的滚筒冷渣器旋转接头
CN220480259U (zh) 一种便携式低压微弧电主轴装置
CN214404395U (zh) 一种高强度机床主轴轴承结构
CN215902751U (zh) 刀具夹持结构、内冷刀柄、加工装置及机床
CN217617764U (zh) 一种具有散热结构的数控铣床用主轴结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant