CN111618323A - 一种微量润滑刀具及其润滑方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微量润滑技术领域，公开一种微量润滑刀具，包括刀体，所述刀体内设置有用来供微量润滑介质和高压空气通入并混合汽化形成微量润滑混合气的混合通道，用来供微量润滑介质进入的第一管道，用来供高压空气进入的第二管道，以及用来供微量润滑混合气流出的流出通道；所述第一管道和第二管道与所述混合通道连通，所述流出通道与所述混合通道连通；所述刀体上设置有用来进行切削加工的刀片；所述流出通道，包括位于刀片两侧的第四通道和第五通道；所述刀体上设置有用来供第四通道连接和导向的第一导向柱；所述刀体上设置有供第五通道连接和导向的第二导向柱。还公开其润滑方法，本发明有效解决了冷却位点不精准的问题。

Description

一种微量润滑刀具及其润滑方法

技术领域

本发明涉及微量润滑技术领域，具体涉及一种微量润滑刀具及其润滑方法。

背景技术

切削加工中，为降低切削温度、延长刀具寿命以及提高工件表面质量和尺寸精度，切削液被大量使用。传统加工中，切削液一般以浇注方式供给，对加工区域进行润滑冷却。

切削液在给机械制造业带来利益的同时，产生了诸如资源消耗、环境污染和影响员工健康等不利因素。在完全没有切削液的条件下进行的干切削加工，目前只适用于铸铁和普通钢件等的高速切削加工，不适合高温合金和钛合金等材料的加工。干切削加工是机械制造技术的一个终极发展方向。

微量润滑(Minimal Quantity Lubrication，MQL)技术利用压缩空气将微量润滑剂雾化成微米级液滴，喷向切削区，对刀具与工件、切屑的接触界面进行润滑，减少摩擦和并防止切屑粘附到刀具上，同时润滑剂液滴和压缩空气还起到冷却切削区的作用。MQL技术能在不缩短刀具使用寿命、不降低加工表面质量的前提下，减少了切削液的使用量，节约了资源，避免了废液回收处理的麻烦。MQL是介于干式切削与湿式切削之间的准绿色加工技术，在机械加工中应用日益广泛。

现在在使用微量润滑的时候，必须要使用单独的微量润滑气雾发生装置。微量润滑气雾发生装置将压缩空气和切削液分别输送至喷嘴并混合，雾化的切削液滴与压缩空气形成气液两相流喷向目标物。

然而，因为微量润滑气雾发生装置单独设置，其设置位置不同对目标物的润滑效果会具有较大差异，而需要微量润滑最多的目标物为切削加工的刀具。现有刀具往往需要微量润滑冷却的位置并不在一个面上，需要对应单独设置的微量润滑器物发生器数量较多，且操作起来较为麻烦。

更重要的是，现有刀具结构单一，用单独设置的微量润滑气雾发生装置，往往只能单面润滑刀具，且冷却位点不精准，加工过程由于切削系统变化而产生的润滑和冷却效果达不到理想状态的问题。

发明内容

本发明意在提供一种微量润滑刀具，以解决冷却位点不精准，加工过程由于切削系统变化而产生的润滑和冷却效果达不到理想状态的问题。

为解决以上问题，提供如下方案：

一种微量润滑刀具，包括刀体，所述刀体内设置有用来供微量润滑介质和高压空气通入并混合汽化形成微量润滑混合气的混合通道，用来供微量润滑介质进入的第一管道，用来供高压空气进入的第二管道，以及用来供微量润滑混合气流出的流出通道；所述第一管道和第二管道与所述混合通道连通，所述流出通道与所述混合通道连通；所述刀体上设置有用来进行切削加工的刀片；所述流出通道，包括位于刀片两侧的第四通道和第五通道；所述刀体上设置有用来供第四通道连接和导向的第一导向柱；所述刀体上设置有供第五通道连接和导向的第二导向柱。

本方案的优点在于：

本发明中的第一导向柱和第二导向柱，既是第四通道和第五通道与导体的连接件，也是使第四通道和第五通道与混合通道连通的导向件。本发明通过混合通道的设置，使压缩高压空气和微量润滑介质能够直接在刀体内发生气化反应，避免了单独设置微量润滑气雾发生装置带来的诸多麻烦，操作也更加简便，有效解决了现有微量润滑气雾发生装置单独设置带来的诸多问题。同时，解决了冷却位点不精准，加工过程由于切削系统变化而产生的润滑和冷却效果达不到理想状态的问题。

进一步，所述刀体上设有用来连接刀片的固定件。

通过固定件将刀片连接在刀体上。

进一步，所述第一导向柱为中空的螺纹柱，所述螺纹柱的两端封闭，所述螺纹柱的侧面上开有用来供混合通道与第四通道连通的第一导向通孔。

通过第一导向通孔，使混合通道与第四通道连通。

进一步，所述第二导向柱为中空的长方体结构，所述长方体中空，所述长方体的相邻侧面上贯穿有供混合通道与第五通道连通的第二导向孔。

通过第二导向通孔，使混合通道与第物通道连通。长方体具有棱角，便于第二导向通孔对齐。

进一步，所述第二导向孔包括与混合通道连通的大孔和与第五通道连通的小孔，所述大孔和小孔之间通过“V”型结构管连通。

通过这个结构的管道，能够使流通距离最短，使大孔和小孔快速流通。

进一步，所述混合通道内设置有静电发生器

通过静电发生器，使流出的混合气带上静电，增加附着力。

进一步，所述混合通道的两端为纵截面逐渐变大的锥管结构。

方便使压缩高压空气和微量润滑介质大量进入到混合通道中进行充分混合。

进一步，所述第一管道和第二管道位于所述刀体的同侧，所述流出管道的多个流出口位于刀片的不同侧。

方便高压空气和微量润滑介质的通入，以及微量润滑混合气流向刀片的不同侧面，避免出现未润滑的地方。

本发明还提供了一种微量润滑刀具的润滑方法，包括以下步骤：

步骤一，将微量润滑介质通过第一管道通入混合通道；

步骤二，将高压空气通过第二管道通入混合通道；

步骤三，微量润滑介质和高压空气在混合通道中混合并汽化形成微量润滑混合气；

步骤四，转动第一导向柱和第二导向柱，使第四通道和第五通道分别与混合通道连通；

步骤五，微量润滑混合气通过第四通道和第五通道流出喷洒到刀片的两侧。

本方法的优点在于：

通过这样润滑，能够精准地对刀片的各个需要润滑的位置进行喷涂操作。此外，因为整个润滑过程，刀具本身结构充当了润滑管道的角色，不存在单独设置微量润滑气雾发生装置时对安装数量和安装位置的诸多要求，操作更加方便。

附图说明

图1为本发明实施例一中微量润滑刀具的结构示意图。

图2为本发明实施例一中微量润滑刀具的装配示意图。

图3为图2中混合通道的连接结构示意图。

图4为第一导向柱的结构示意图。

图5为第二导向柱的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：刀体1、第一导向柱2、刀片3、第二导向柱4、固定件5、第一管道G1、第二管道G2、第一进口H1、第二进口H2、混合通道H3、第四通道H4、第五通道H5。

实施例一

实施例基本如附图1和附图2所示：本实施例中的微量润滑刀具，适用于微量润滑、冷却切削加工。解决微量润滑、冷却切削加工中冷却位点不精准，加工过程由于切削系统变化而产生的润滑和冷却效果达不到理想状态的问题。

微量润滑刀具，由以下几个部分组成：

用于将微量润滑介质发生装置与刀体相连接的第一管道G1；其主要作用是把微量润滑介质发生装置产生的介质输送到刀体内部。

用于将压缩后的高压空气连接到刀体的第二管道G2；其主要作用是把高压气体输送到刀体内部。

参与切削加工的刀片3；它加工中去除余量的主要工具。

用于连接刀片与刀体的固定件5；起到连接刀片和刀体保证刀片在加工过程中不会因为受力而发生位置变化。

如图4所示，内部有介质通道的可对介质进行导向的第一导向柱2；它起到的作用是把通道内的介质精准的喷射到刀具的前刀面位置，保证刀片在加工过程中前刀面能够得到充分的润滑和冷却。第一导向柱2为中空结构，其中一端封闭，第一导向柱上开有供混合通道与第四通道连通的第一导向通孔。

如图5所示，内部有介质通道的可对介质进行导向的第二导向柱4；它起到的作用是把通道内的介质精准的喷射到刀具的后刀面位置，保证刀片在加工过程中后刀面能够得到充分的润滑和冷却。所述第二导向柱为中空的长方体结构，所述长方体中空，所述长方体的相邻侧面上贯穿有供混合通道与第五通道连通的第二导向孔。

用于承载刀片、连接微量润滑冷却、介质、安装具有导向功能的第一导向柱2和第二导向柱4的刀体1。

如图3所示，刀体上有用于安装刀片的几何特征，内部有混合通道用来混合微量润滑介质和输送介质。本实施例中的微量润滑介质，选用常用的微量润滑油，如CUT-309微量润滑切削油等；传送介质采用压缩后的高压空气，当然也可以采用压缩氮气、压缩二氧化碳。

经过混合通道的特殊形状，再加上高压空气的推动作用，使微量润滑介质被压缩混合汽化后形成含有微米级的液滴油雾，通过刀体上与混合通道连通的第四通道和第五通道，射到安装在第四通道和第五通道之间的切削刀片，从而对切削区域进行有效的冷却和润滑。

作用于刀片3的混合气体是由微量润滑介质发生装置产生的介质和高压气体进入刀体1后，在刀体内部混合通道H3中形成的雾化后的混合气体。刀体内部混合通道H3其直径范围是0.5mm—10mm，其长度范围为5mm—200mm。其直径范围是根据切削量来确定的介质的流量和压力，空的几何尺寸越大同等压力的情况下就需要更大的流量。其长度范围确定因素主要是要保证不同压力、不同流量的情况下，当介质流经通道的过程中能够得到充分的混合，达到需要的状态。

用于连接刀体内部混合通道H3让混合气体通往前后刀面的第四通道H4和第五通道H5，第四通道H4的直径范围为0.2mm—4mm，第五通道H5的直径范围为0.2mm—4mm。第四通道H4和第五通道H5的直径范围是根据流体力学进行仿真计算得出的范围；其直径范围会影响最后出口的压力、内部通道的压力，这些影响最终都会影响润滑冷却的效果。

混合气体通往前后刀面的的第四通道H4和第五通道H5的尽头分别有内部有介质通道并对介质进行导向作用的第一导向柱2和第二导向柱4，第一导向柱2和第二导向柱4的内部通道直径范围为0.2mm—4mm。第一导向柱2和第二导向柱4的内部通道直径范围是根据流体力学进行仿真计算得出的范围；其直径范围会影响最后出口的压力、内部通道的压力，这些影响最终都会影响润滑冷却的效果。

本实施例的微量润滑刀具在使用时，微量润滑介质发生装置通过第一管道G1连接到刀体1上的第一进口H1，压缩后的高压空气通过第二管道G2连接与刀体上的第二进口H2，两种气体进入刀体后在刀体内部混合通道H3内混合成为混合气体，混合气体流进通往前后刀面的第四通道H4和第五通道H5，然后第四通道H4内的介质进入具有导向作用的第一导向柱2作用于用固定件5连接于刀体1的刀片3的前刀面上，然后第五通道H5内的介质进入具有导向作用的第二导向柱4作用于刀片3的后刀面上。前后刀面同时冷却保证了加工时的冷却效果和位置不发生偏移。

本方案具有很强的实用价值，目前微量润滑冷却、的工作原理、介质发生装置都有很好的技术基础但没有具体可用于实际生产中的刀具。本方案解决了实际使用时没有可用的方案，为微量润滑冷却、提供了很好的发展基础。

它有着结构简单、成本低。本发明说涉及到的零部件均属于机械加工就可用生产出来的零件，其结构简单，加工成本相比传统刀具不会有太大的增加。

本方案有着易操作的优点，传统机械加工只需要上此发明及其配套功能部件就可以实现微量润滑冷却、加工。

完美解决了机械加工过程中冷却位点不精准和由于切削系统变化而产生的润滑和冷却效果达不到理想状态的问题。

实施例二

与实施例一的不同之处在于，本实施例中在混合通道内安装有静电装置，能够使微量润滑混合气在形成时带上静电，能够增加其附着在刀片上的附着力。

实施例三

与实施例一的不同之处在于，本实施例中的混合通道轴向结构为一个管道的两端连接两个方向向两端纵截面逐渐变大的锥形管结构。通过这样的结构，能够快速容纳高压空气和微量润滑介质进入到混合通道中，并使两者快速因为混合通道的形状而被压缩，使微量润滑混合气被压缩后雾化形成细小的均匀的液滴颗粒，方便更好地喷洒到刀片上进行润滑和冷却。

实施例四

与实施例一的不同之处在于，本实施例中的第一导向柱为中空的螺纹柱，所述螺纹柱的两端封闭，所述螺纹柱的侧面上开有用来供混合通道与第四通道连通的第一导向通孔。螺纹柱的结构设置，方便第一导向柱在导向的同时，具有更好的连接性，同时对应第一导向柱，刀体对应的安装位置上开有相匹配的内螺纹。

实施例五

与实施例一的不同之处在于，本实施例中的第二导向柱为中空的正方体结构，第二导向孔开在相邻侧面上，第二导向孔包括与混合通道连通的大孔和与第五通道连通的小孔，所述大孔和小孔之间通过“V”型结构管连通。

实施例六

与实施例一的不同之处在于，在混合通道靠近第一管道和第二管道方向的三分之一处，在混合通道内一体成型有向下伸出的光滑凸起，该凸起的最凸出位置，将该处混合通道的纵截面面积封堵三分之一，使高压空气和微量润滑介质在此处被突然阻挡初步混合后才能进入后面的混合通道，达到促进混合，使混合更均匀的作用。需要说明的是，该凸起与混合通道内壁在混合通道长度方向上连接平滑。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种微量润滑刀具，其特征在于，包括刀体，所述刀体内设置有用来供微量润滑介质和高压空气通入并混合汽化形成微量润滑混合气的混合通道，用来供微量润滑介质进入的第一管道，用来供高压空气进入的第二管道，以及用来供微量润滑混合气流出的流出通道；所述第一管道和第二管道与所述混合通道连通，所述流出通道与所述混合通道连通；所述刀体上设置有用来进行切削加工的刀片；所述流出通道，包括位于刀片两侧的第四通道和第五通道；所述刀体上设置有用来供第四通道连接和导向的第一导向柱；所述刀体上设置有供第五通道连接和导向的第二导向柱。

2.根据权利要求1所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述刀体上设有用来连接刀片的固定件。

3.根据权利要求1所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述第一导向柱为中空的螺纹柱，所述螺纹柱的两端封闭，所述螺纹柱的侧面上开有用来供混合通道与第四通道连通的第一导向通孔。

4.根据权利要求1所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述第二导向柱为中空的长方体结构，所述长方体中空，所述长方体的相邻侧面上贯穿有供混合通道与第五通道连通的第二导向孔。

5.根据权利要求2所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述第二导向孔包括与混合通道连通的大孔和与第五通道连通的小孔，所述大孔和小孔之间通过“V”型结构管连通。

6.根据权利要求1所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述混合通道内设置有静电发生器。

7.根据权利要求1所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述混合通道的两端为纵截面逐渐变大的锥管结构。

8.根据权利要求4所述的微量润滑刀具，其特征在于，所述第一管道和第二管道位于所述刀体的同侧，所述流出管道的多个流出口位于刀片的不同侧。

9.一种微量润滑刀具的润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将微量润滑介质通过第一管道通入混合通道；

步骤二，将高压空气通过第二管道通入混合通道；

步骤三，微量润滑介质和高压空气在混合通道中混合并汽化形成微量润滑混合气；

步骤四，转动第一导向柱和第二导向柱，使第四通道和第五通道分别与混合通道连通；

步骤五，微量润滑混合气通过第四通道和第五通道流出喷洒到刀片的两侧。

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