CN111644675B - 一种内冷切削刀具及切削系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内冷切削刀具及切削系统，内冷切削刀具包括切削部和夹持部，切削部包括一组以上切削刃，各组切削刃均包括周向切削刃和端面切削刃，夹持部与切削部之间对应的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室和一组以上与储液室相通的冷却槽，各冷却槽位于储液室与切削刃之间且延伸方向正对端面切削刃，切削系统包括刀架，刀架上开设有中心孔和安装接口，还包括本发明的内冷切削刀具，内冷切削刀具的夹持部装设在安装接口内，中心孔可与储液室相通，储液室两侧的刀具周面与安装接口内壁配合对储液室形成封闭，结构简单、便于加工、性价比高且冷却效果好。

Description

一种内冷切削刀具及切削系统

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种内冷切削刀具及切削系统。

背景技术

自身带有冷却结构的内冷刀具切削温度低、切屑去除效率高，不仅切削寿命长，而且加工表面质量好、尺寸精度高，理论上具有广泛的应用前景。

但是现有技术中的内冷刀具通常需要在内部设置复杂的冷却通道，甚至需要在内部设置多次交叉的冷却通道，位于刀具内部的冷却通道制造难度大、成本高，尤其是采用硬质材料制作而成的高强度刀具，加工冷却通道需要采用电火花进行材料去除，加工效率十分低下，提高了加工成本，导致切削刀具的性价比下降。由于性价比低下，在实际切削加工中，具有内部冷却结构的切削刀具应用范围具有局限性，难以被广泛使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、便于加工、性价比高且冷却效果好的内冷切削刀具及切削系统。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种内冷切削刀具，包括切削部和夹持部，所述切削部包括一组以上切削刃，各组所述切削刃均包括周向切削刃和端面切削刃，所述夹持部与切削部之间对应的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室和一组以上与所述储液室相通的冷却槽，各所述冷却槽位于所述储液室与所述切削刃之间且延伸方向正对所述端面切削刃。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述储液室垂直于刀具轴向设置，且在刀具周向的覆盖角度为α，应满足：120°≤α≤150°。

所述冷却槽平行于刀具轴向设置。

所述夹持部对应的刀具周面上设有引流槽，所述引流槽与所述储液室相通。

所述引流槽平行于刀具轴向设置。

在垂直于刀具轴向的平面上，所述引流槽的截面面积为S1，所述冷却槽的截面面积为S2，应满足：2S2≤S1≤6S2。

在刀具径向截面上，所述储液室的截面面积为S3，应满足：S1≤S3≤2S1。

所述内冷切削刀具直径为D，所述储液室、冷却槽和引流槽的深度分别为H1、H2和H3，应满足：0.05D≤H1≤0.2D，1.2H2≤H1≤0.95H3。

所述储液室、冷却槽以及引流槽均包括弧形槽底和上槽顶，所述弧形槽底和上槽顶光顺连接，所述上槽顶与刀具周面光顺连接。

一种切削系统，包括刀架，所述刀架上开设有中心孔和安装接口，所述切削系统还包括上述的内冷切削刀具，所述内冷切削刀具的夹持部装设在所述安装接口内，所述中心孔可与所述储液室相通，所述储液室两侧的刀具周面与所述安装接口内壁配合对所述储液室形成封闭。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述中心孔与所述储液室通过引流槽相通，所述引流槽两侧的刀具周面与所述安装接口内壁配合对所述引流槽形成封闭。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的内冷切削刀具，包括切削部和夹持部，切削部包括一组以上切削刃，各组切削刃均包括周向切削刃和端面切削刃，夹持部与切削部之间对应的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室和一组以上与储液室相通的冷却槽，各冷却槽位于储液室与切削刃之间且延伸方向正对端面切削刃，切削加工过程中，冷却液先流至储液室，只需精准设计冷却槽的截面面积和储液室的截面面积的大小，保证储液室可以储存足够多的冷却介质，即使一储液室通至多个冷却槽后仍可保证冷却槽具有大的冷却流量，冷却液从冷却槽流向端面切削刃并最终喷向端面切削刃时具有较高的压力，有效实现对端面切削刃的冷却，提高了冷却效率，延长了刀具的使用寿命，储液室和冷却槽均设置于刀具周面上，加工简单易行，极大降低了内冷切削刀具的制造成本，提高了内冷切削刀具的性价比，拓宽了内冷切削刀具的适用范围。

(2)本发明的切削系统，包括刀架，刀架上开设有中心孔和安装接口，还包括本发明的内冷切削刀具，内冷切削刀具的夹持部装设在安装接口内，中心孔可与储液室相通，储液室两侧的刀具周面与安装接口内壁配合对储液室形成封闭，冷却液由中心孔流至储液室后，储液室两侧的刀具周面与安装接口内壁配合对储液室形成的封闭空间内加压，从冷却槽流向端面切削刃并最终喷向端面切削刃，实现对内冷切削刀具切削刃的冷却，冷却效率高，延长了内冷切削刀具的使用寿命，切削系统不需要频繁更换刀具，提高了加工效率。

附图说明

图1是本发明内冷切削刀具的立体图。

图2是本发明内冷切削刀具的主视图。

图3是图2的A-A视图。

图4是图2的B-B视图。

图5是图2的C-C视图。

图6是本发明切削系统的结构示意图。

图中各标号表示：

1、切削部；2、夹持部；3、切削刃；31、周向切削刃；32、端面切削刃；4、刀具周面；5、冷却槽；6、储液室；7、引流槽；8、刀架；9、中心孔；10、安装接口。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图4示出了本发明内冷切削刀具的一种实施例，该内冷切削刀具包括切削部1和夹持部2，切削部1包括一组以上切削刃3，各组切削刃3均包括周向切削刃31和端面切削刃32，夹持部2与切削部1之间对应的刀具周面4上开设有可存储冷却液的储液室6和一组以上与储液室6相通的冷却槽5，各冷却槽5位于储液室6与切削刃3之间且延伸方向正对端面切削刃32，切削加工过程中，冷却液先流至储液室6，在储液室6储集并加压后，从冷却槽5流向端面切削刃32并最终喷向端面切削刃32，实现对端面切削刃32的冷却，提高了冷却效率，延长了刀具的使用寿命，储液室6和冷却槽5均设置于刀具周面上，加工简单易行，极大降低了内冷切削刀具的制造成本，提高了内冷切削刀具的性价比，拓宽了内冷切削刀具的适用范围。

本实施例中，储液室6垂直于刀具轴向设置，便于加工；且在刀具周向的覆盖角度为α，为保证储液室6的冷却介质储藏能力，应满足：120°≤α≤150°，本实施例中，α＝135°。

本实施例中，冷却槽5平行于刀具轴向设置，即冷却槽5与储液室6相互垂直，减少了冷却液由储液室6进入冷却槽5的能量和压力损失，提高冷却效果。

本实施例中，夹持部2对应的刀具周面4上设有引流槽7，引流槽7与储液室6相通，引流槽7也设置在刀具周面4上，加工难度低，冷却液由引流槽7流入储液室6，在储液室6内储集。

本实施例中，引流槽7平行于刀具轴向设置，冷却液由引流槽7进入储液室6时的压力损失最小。

在垂直于刀具轴向的平面上，引流槽7的截面面积为S1，冷却槽5的截面面积为S2，在刀具径向截面上，储液室6的截面面积为S3，为保证冷却槽5中的冷却液压力和流量，应满足：2S2≤S1≤6S2，S1≤S3≤2S1，本实施例中，S1＝4S2，S3＝1.5S1。

内冷切削刀具直径为D，储液室6、冷却槽5和引流槽7的深度分别为H1、H2和H3，为降低储藏室对切削刀具的强度的影响，保证切削刀具的刚性，提高切削刀具的抗冲击性、切削效率，应满足：0.05D≤H1≤0.2D，为保证储液室6、冷却槽5和引流槽7相交处应用集中，并保证冷却槽5内的冷却介质的流速大于储液室6、引流槽7，提高冷却槽5的冷却压力，应满足：1.2H2≤H1≤0.95H3，本实施例中，H1＝0.1D，H2＝0.7D，H3＝0.11D。

本实施例中，储液室6、冷却槽5以及引流槽7均包括弧形槽底和上槽顶，弧形槽底和上槽顶光顺连接，上槽顶与刀具周面4光顺连接，减少冷却液在储液室6、冷却槽5以及引流槽7中压力损失，同时，可以避免内冷切削刀具安装时对刀架安装接口的摩擦，延长刀架的使用寿命，避免安装操作人员的手被储液室6、冷却槽5以及引流槽7边缘刮伤，提高操作的安全性，并可避免高硬度的储液室6、冷却槽5以及引流槽7边缘发生崩缺。

以上实施例中，内冷切削刀具为一体式结构，除上述实施例外，还可设置为分体式结构，即内冷切削刀具的切削部上装有可拆卸的切削刀片，切削刀片上设有周向切削刃和端面切削刃。

以上实施例中，内冷切削刀具上设有四个平刃切削刃，除上述实施例外，根据切削材料和加工工况不同，也可能将切削刃设计成2个或其它数量，根据应用工况不同也可以将切削刃设计有球头和圆角等。

以上实施例中，内冷切削刀具上设有两个储液室6且轴向位置相同，本发明不仅限于此，根据刀具直径的大小也可以将储液室6设置有一个或多个，且可以多排设置。

图6示出了本发明切削系统的一种实施例，该切削系统包括刀架8，刀架8上开设有中心孔9和安装接口10，切削系统还包括权利要求1至8中任一项的内冷切削刀具，内冷切削刀具的夹持部2装设在安装接口10内，中心孔9可与储液室6相通，储液室6两侧的刀具周面4与安装接口10内壁配合对储液室6形成封闭，冷却液由中心孔9流至储液室6后，储液室6两侧的刀具周面4与安装接口10内壁配合对储液室6形成的封闭空间内加压，从冷却槽5流向端面切削刃32并最终喷向端面切削刃32，实现对内冷切削刀具切削刃的冷却，冷却效率高，延长了内冷切削刀具的使用寿命，切削系统不需要频繁更换刀具，提高了加工效率。

本实施例中，中心孔9与储液室6通过引流槽7相通，引流槽7两侧的刀具周面4与安装接口10内壁配合对引流槽7形成封闭，冷却液由引流槽7进入储液室6，在储液室6内储集，随后通过冷却槽5流向端面切削刃32并最终喷向端面切削刃32(冷却液流向如图6中箭头所示)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种内冷切削刀具，包括切削部(1)和夹持部(2)，所述切削部(1)包括一组以上切削刃(3)，各组所述切削刃(3)均包括周向切削刃(31)和端面切削刃(32)，其特征在于：所述夹持部(2)与切削部(1)之间对应的刀具周面(4)上开设有可存储冷却液的储液室(6)和一组以上与所述储液室(6)相通的冷却槽(5)，各所述冷却槽(5)位于所述储液室(6)与所述切削刃(3)之间且延伸方向正对所述端面切削刃(32)，所述夹持部(2)对应的刀具周面(4)上设有引流槽(7)，所述引流槽(7)与所述储液室(6)相通，所述储液室(6)垂直于刀具轴向设置，所述冷却槽(5)平行于刀具轴向设置，所述引流槽(7)平行于刀具轴向设置，在垂直于刀具轴向的平面上，所述引流槽(7)的截面面积为S1，所述冷却槽(5)的截面面积为S2，在过刀具轴线的平面上，所述储液室(6)的截面面积为S3，应满足：2S2≤S1≤6S2，S1≤S3≤2S1。

2.根据权利要求1所述的内冷切削刀具，其特征在于：所述储液室(6)在刀具周向的覆盖角度为α，应满足：120°≤α≤150°。

3.根据权利要求1所述的内冷切削刀具，其特征在于：所述内冷切削刀具直径为D，所述储液室(6)、冷却槽(5)和引流槽(7)的深度分别为H1、H2和H3，应满足：0.05D≤H1≤0.2D，1.2H2≤H1≤0.95H3。

4.根据权利要求1所述的内冷切削刀具，其特征在于：所述储液室(6)、冷却槽(5)以及引流槽(7)均包括弧形槽底和上槽顶，所述弧形槽底和上槽顶光顺连接，所述上槽顶与刀具周面(4)光顺连接。

5.一种切削系统，包括刀架(8)，所述刀架(8)上开设有中心孔(9)和安装接口(10)，其特征在于：所述切削系统还包括权利要求1至4中任一项所述的内冷切削刀具，所述内冷切削刀具的夹持部(2)装设在所述安装接口(10)内，所述中心孔(9)可与所述储液室(6)相通，所述储液室(6)两侧的刀具周面(4)与所述安装接口(10)内壁配合对所述储液室(6)形成封闭。

6.根据权利要求5所述的切削系统，其特征在于：所述中心孔(9)与所述储液室(6)通过引流槽(7)相通，所述引流槽(7)两侧的刀具周面(4)与所述安装接口(10)内壁配合对所述引流槽(7)形成封闭。

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