CN111644677A - 一种冷却环及其切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷却环及其切削刀具，冷却环包括环状本体，环状本体包括上表面、下表面以及连接上表面、下表面的内周面和外周面，内周面上沿环状本体周向开设有环状的内凹槽，下表面上开设有一个以上冷却孔，冷却孔与内凹槽相通，冷却孔的延伸方向为自上而下向环状本体的轴向中心线汇集，结构简单、便于加工且使用范围广，切削刀具的切削部与夹持部之间的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室，夹持部的刀具周面上开设有引流槽，储液室与引流槽相通，还包括上述冷却环，冷却环装设在储液室外部，且内周面与储液室配合形成与内凹槽相通的密封腔，冷却液可依次经过引流槽、储液室、内凹槽和冷却孔喷向切削刃，冷却效果好、成本低且便于安装定位。

Description

一种冷却环及其切削刀具

技术领域

本发明涉及金属切削加工领域，尤其涉及一种冷却环及其切削刀具。

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、便于加工且使用范围广的冷却环及冷却效果好、成本低且便于安装定位的切削刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种冷却环，包括环状本体，所述环状本体包括上表面、下表面以及连接所述上表面、下表面的内周面和外周面，所述内周面上沿所述环状本体周向开设有环状的内凹槽，所述下表面上开设有一个以上冷却孔，所述冷却孔与所述内凹槽相通，所述冷却孔的延伸方向为自上而下向所述环状本体的轴向中心线汇集。

作为上述技术方案的进一步改进：

位于所述内凹槽与下表面之间的所述内周面上自上而下依次设有下夹持台和下柱面，且位于所述内凹槽与下表面之间的所述内周面上开设有一个以上冷却凹进，所述冷却凹进邻接于下柱面或与下柱面相交。

所述冷却孔的延伸方向与所述轴向中心线的夹角为α，应满足：3°≤α≤15°。

位于所述内凹槽与下表面之间的所述内周面上自上而下依次设有上柱面和上夹持台，所述上柱面和下柱面的直径分别为D1、D2，应满足：0.1mm≤D2-D1≤0.5mm。

所述上夹持台包括上夹持面，所述下夹持台包括下夹持面，所述上夹持面和环状本体径向平面之间的夹角为β1，所述下夹持面和环状本体径向平面之间的夹角为β2，应满足：20°≤β1≤45°，20°≤β2≤45°。

所述外周面在环状本体的轴向截面上的最大直径为D，应满足：1.2D1≤D≤1.5D1。

所述上表面与下表面均为平面，且所述上表面与下表面之间的距离为L，所述内凹槽在所述环状本体轴向的宽度为S，应满足：0.2mm≤S≤0.3L。

所述冷却孔的直径为d，应满足：0.5S≤d≤S。

所述冷却环由工程塑料制成。

一种切削刀具，包括切削部和夹持部，所述切削部包括一组以上切削刃，所述切削部与夹持部之间的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室，所述夹持部的刀具周面上开设有引流槽，所述储液室与所述引流槽相通，所述切削刀具还包括上述的冷却环，所述冷却环装设在所述储液室外部，且所述内周面与所述储液室配合形成与所述内凹槽相通的密封腔，切削加工时，冷却液可依次经过引流槽、储液室、内凹槽和冷却孔喷向所述切削刃。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述切削部与储液室之间的刀具周面上还开设有冷却槽，所述冷却槽与所述储液室相通且延伸方向正对所述切削刃。

所述储液室垂直于切削刀具的中心轴设置，所述储液室包括弧形槽底和上槽顶，所述上槽顶的两侧面分别与所述上夹持面、下夹持面配合形成所述密封腔，在所述切削刀具的轴向截面内，所述上槽顶的两侧面与切削刀具径向平面的夹角分别为β3、β4，应满足：0.2°≤β1-β3≤1°，0.2°≤β2-β4≤1°。

所述上表面垂直于所述切削刀具的中心轴，且可通过设定所述上表面与所述切削刃端部的距离对所述切削刀具进行安装定位。

所述夹持部的刀具周面直径为D3，应满足：0≤D1-D3≤0.2mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的冷却环，包括环状本体，环状本体包括上表面、下表面以及连接上表面、下表面的内周面和外周面，内周面上沿环状本体周向开设有环状的内凹槽，下表面上开设有一个以上冷却孔，冷却孔与内凹槽相通，冷却孔的延伸方向为自上而下向环状本体的轴向中心线汇集，内凹槽内可储集冷却液，并通过冷却孔喷向环状本体的轴向中心线，结构简单，加工难度低，将本发明的冷却环安装至刀具上时，冷却液可通过内凹槽进入冷却孔并喷向刀具的切削部，对刀具切削刃进行冷却，且设置独立的冷却环，装置在刀具外部，降低了刀具的加工成本，且相对于设置在刀具本体内的冷却结构，具有更大的喷射角度和喷射范围，冷却效果更好，本发明的冷却环可以用于多种切削刀具，适用范围广。

(2)本发明的切削刀具，包括切削部和夹持部，切削部包括一组以上切削刃，切削部与夹持部之间的刀具周面上开设有可存储冷却液的储液室，夹持部的刀具周面上开设有引流槽，储液室与引流槽相通，切削刀具还包括本发明的冷却环，冷却环装设在储液室外部，且内周面与储液室配合形成与内凹槽相通的密封腔，切削加工时，冷却液可依次经过引流槽、储液室、内凹槽和冷却孔喷向切削刃，在独立设置的冷却环上加工内凹槽和冷却孔，而不需要在硬度较高的切削部和夹持部上加工冷却结构，降低了切削刀具的加工难度和制造成本，冷却液依次经过引流槽、储液室、内凹槽和冷却孔喷向切削刃，相对于设置在刀具本体内的冷却结构，具有更大的喷射角度和喷射范围，储液室与内凹槽之间储集较多的冷却介质流入体积相对较小的冷却孔，具有明显的加压效果，冷却效果更好；切削刀具使用过程中，只要限定冷却环的上表面至切削刃端部的距离并保证冷却环的上表面和安装切削刀具的工具系统的端面贴合，就能保证切削刀具具有恒定的切削悬长，在安装切削刀具时，不用对刀(测量刀具悬长)便可直接完成安装，操作方便，提高了安装效率。

附图说明

图1是本发明冷却环的立体图。

图2是本发明冷却环的主视图。

图3是图2的A-A视图。

图4是本发明切削刀具的立体图。

图5是本发明切削刀具的主视图。

图6是图5的B-B视图

图7是本发明切削刀具不安装冷却环时的立体图。

图中各标号表示：

1、环状本体；11、上表面；12、下表面；13、内周面；131、上柱面；132、上夹持台；133、下夹持台；134、下柱面；135、上夹持面；136、下夹持面；14、外周面；15、轴向中心线；2、内凹槽；3、冷却孔；4、冷却凹进；51、切削部；52、夹持部；53、切削刃；54、刀具周面；6、储液室；7、引流槽；8、冷却槽。

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3示出了本发明冷却环的一种实施例，该冷却环包括环状本体1，环状本体1包括上表面11、下表面12以及连接上表面11、下表面12的内周面13和外周面14，内周面13上沿环状本体1周向开设有环状的内凹槽2，下表面12上开设有一个以上冷却孔3，冷却孔3与内凹槽2相通，冷却孔3的延伸方向为自上而下向环状本体1的轴向中心线15汇集，内凹槽2内可储集冷却液，并通过冷却孔3喷向环状本体1的轴向中心线，结构简单，加工难度低，将本发明的冷却环安装至刀具上时，冷却液可通过内凹槽2进入冷却孔3并喷向刀具的切削部，对刀具切削刃进行冷却，且设置独立的冷却环，装置在刀具外部，降低了刀具的加工成本，且相对于设置在刀具本体内的冷却结构，具有更大的喷射角度和喷射范围，冷却效果更好，本发明的冷却环可以用于多种切削刀具，适用范围广。

本实施例中，位于内凹槽2与下表面12之间的内周面13上自上而下依次设有下夹持台133和下柱面134，且位于内凹槽2与下表面12之间的内周面13上开设有一个以上冷却凹进4，冷却凹进4邻接于下柱面134或与下柱面134相交，冷却介质可从内周面13与切削刀具外表面之间的安装间隙流入冷却凹进并可延切削刀具的周面喷至切削区域，即实现了对切削刀具的切削区域和周向区域的双重冷却，进一步提高了冷却效果。

为保证冷却介质能有效地喷至切削区域，冷却孔3的延伸方向与轴向中心线15的夹角为α，应满足：3°≤α≤15°，本实施例中，α＝10°。

位于内凹槽2与下表面12之间的内周面13上自上而下依次设有上柱面131和上夹持台132，上柱面131和下柱面134的直径分别为D1、D2，为了保证上柱面131能与切削刀具周面完全接触而下柱面134与切削刀具周面之间具有冷却间隙，便于冷却介质进入冷却凹进4，应满足：0.1mm≤D2-D1≤0.5mm。本实施例中，D1＝11.9mm，D2＝12.1mm。

本实施例中，上夹持台132包括上夹持面135，下夹持台133包括下夹持面136，上夹持面135和环状本体1径向平面之间的夹角为β1，下夹持面136和环状本体1径向平面之间的夹角为β2，为保证冷却环在切削刀具上的安装稳定性，应满足：20°≤β1≤45°，20°≤β2≤45°。本实施例中，β1＝β2＝29.8°。

为保证冷却环能够承足够的冷却压力并具有足够的定位精度和定位强度，外周面14在环状本体1的轴向截面上的最大直径为D，应满足：1.2D1≤D≤1.5D1，本实施例中，D＝1.25D1。

上表面11与下表面12均为平面，且上表面11与下表面12之间的距离为L，内凹槽2在环状本体1轴向的宽度为S，冷却孔3的直径为d，为保证冷却环具有足够的弹性夹持效果和冷却孔3中冷却介质的压力，应满足：0.2mm≤S≤0.3L，0.5S≤d≤S，本实施例中，S＝1mm，L＝5mm，d＝0.75mm。

本实施例中，冷却环由工程塑料制成，便于加工内凹槽2、冷却孔3和冷却凹进4，且便于将冷却环安装至切削刀具上。

图4至图7示出了本发明切削刀具的一种实施例，该切削刀具包括切削部51和夹持部52，切削部51包括一组以上切削刃53，切削部51与夹持部52之间的刀具周面54上开设有可存储冷却液的储液室6，夹持部52的刀具周面54上开设有引流槽7，储液室6与引流槽7相通，切削刀具还包括本发明的冷却环，冷却环装设在储液室6外部，且内周面13与储液室6配合形成与内凹槽2相通的密封腔，切削加工时，冷却液可依次经过引流槽7、储液室6、内凹槽2和冷却孔3喷向切削刃53，在独立设置的冷却环上加工内凹槽2和冷却孔3，而不需要在硬度较高的切削部51和夹持部52上加工冷却结构，降低了切削刀具的加工难度和制造成本，冷却液依次经过引流槽7、储液室6、内凹槽2和冷却孔3喷向切削刃，相对于设置在刀具本体内的冷却结构，具有更大的喷射角度和喷射范围，储液室6与内凹槽2之间储集较多的冷却介质流入体积相对较小的冷却孔3，具有明显的加压效果，冷却效果更好；切削刀具使用过程中，只要限定冷却环的上表面11至切削刃53端部的距离并保证冷却环的上表面11和安装切削刀具的工具系统的端面贴合，就能保证切削刀具具有恒定的切削悬长，在安装切削刀具时，不用重复测量刀架端面至切削刃53端部之间的距离，极大的缩短换刀时间，操作方便，提高了安装效率。

本实施例中，切削部51与储液室6之间的刀具周面54上还开设有冷却槽8，冷却槽8与储液室6相通且延伸方向正对切削刃53，储液室6内加压的冷却介质通过冷却槽8流向并最终喷至切削刃53，进一步提高冷却效果。

储液室6垂直于切削刀具的中心轴设置，储液室6包括弧形槽底和上槽顶，上槽顶的两侧面分别与上夹持面135、下夹持面136配合形成密封腔，在切削刀具的轴向截面内，上槽顶的两侧面与切削刀具径向平面的夹角分别为β3、β4，为保证冷却环在刀具周面54上的准确安装，且上槽顶的两侧面分别与上夹持面135、下夹持面136密封接触到位，应满足：0.2°≤β1-β3≤1°，0.2°≤β2-β4≤1°。本实施例中，β3＝β4＝29.5°。

本实施例中，上表面11垂直于切削刀具的中心轴，且可通过设定上表面11与切削刃53端部的距离对切削刀具进行安装定位，为了保证定位精度，上表面11与切削刃53端部的距离应控制在设定标准值±0.05mm范围内。

夹持部52的刀具周面54的直径为D3，为保证冷却环在切削刀具上的定位强度，应满足：0≤D1-D3≤0.2mm。本实施例中，D3＝11.8mm。

以上实施例中，切削刀具的切削部51和夹持部52为一体式结构，除上述实施例外，还可设置为分体式结构，即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，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一个储液室6，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。

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 (14)

1.一种冷却环，包括环状本体(1)，所述环状本体(1)包括上表面(11)、下表面(12)以及连接所述上表面(11)、下表面(12)的内周面(13)和外周面(14)，其特征在于：所述内周面(13)上沿所述环状本体(1)周向开设有环状的内凹槽(2)，所述下表面(12)上开设有一个以上冷却孔(3)，所述冷却孔(3)与所述内凹槽(2)相通，所述冷却孔(3)的延伸方向为自上而下向所述环状本体(1)的轴向中心线(15)汇集。

2.根据权利要求1所述的冷却环，其特征在于：位于所述内凹槽(2)与下表面(12)之间的所述内周面(13)上自上而下依次设有下夹持台(133)和下柱面(134)，且位于所述内凹槽(2)与下表面(12)之间的所述内周面(13)上开设有一个以上冷却凹进(4)，所述冷却凹进(4)邻接于下柱面(134)或与下柱面(134)相交。

3.根据权利要求1或2所述的冷却环，其特征在于：所述冷却孔(3)的延伸方向与所述轴向中心线(15)的夹角为α，应满足：3°≤α≤15°。

4.根据权利要求2所述的冷却环，其特征在于：位于所述内凹槽(2)与下表面(12)之间的所述内周面(13)上自上而下依次设有上柱面(131)和上夹持台(132)，所述上柱面(131)和下柱面(134)的直径分别为D1、D2，应满足：0.1mm≤D2-D1≤0.5mm。

5.根据权利要求4所述的冷却环，其特征在于：所述上夹持台(132)包括上夹持面(135)，所述下夹持台(133)包括下夹持面(136)，所述上夹持面(135)和环状本体(1)径向平面之间的夹角为β1，所述下夹持面(136)和环状本体(1)径向平面之间的夹角为β2，应满足：20°≤β1≤45°，20°≤β2≤45°。

6.根据权利要求4所述的冷却环，其特征在于：所述外周面(14)在环状本体(1)的轴向截面上的最大直径为D，应满足：1.2D1≤D≤1.5D1。

7.根据权利要求1或2所述的冷却环，其特征在于：所述上表面(11)与下表面(12)均为平面，且所述上表面(11)与下表面(12)之间的距离为L，所述内凹槽(2)在所述环状本体(1)轴向的宽度为S，应满足：0.2mm≤S≤0.3L。

8.根据权利要求7所述的冷却环，其特征在于：所述冷却孔(3)的直径为d，应满足：0.5S≤d≤S。

9.根据权利要求1或2所述的冷却环，其特征在于：所述冷却环由工程塑料制成。

10.一种切削刀具，包括切削部(51)和夹持部(52)，所述切削部(51)包括一组以上切削刃(53)，其特征在于：所述切削部(51)与夹持部(52)之间的刀具周面(54)上开设有可存储冷却液的储液室(6)，所述夹持部(52)的刀具周面(54)上开设有引流槽(7)，所述储液室(6)与所述引流槽(7)相通，所述切削刀具还包括权利要求1至9中任一项所述的冷却环，所述冷却环装设在所述储液室(6)外部，且所述内周面(13)与所述储液室(6)配合形成与所述内凹槽(2)相通的密封腔，切削加工时，冷却液可依次经过引流槽(7)、储液室(6)、内凹槽(2)和冷却孔(3)喷向所述切削刃(53)。

11.根据权利要求10所述的切削刀具，其特征在于：所述切削部(51)与储液室(6)之间的刀具周面(54)上还开设有冷却槽(8)，所述冷却槽(8)与所述储液室(6)相通且延伸方向正对所述切削刃(53)。

12.根据权利要求10或11所述的切削刀具，其特征在于：所述储液室(6)垂直于切削刀具的中心轴设置，所述储液室(6)包括弧形槽底和上槽顶，所述上槽顶的两侧面分别与所述上夹持面(135)、下夹持面(136)配合形成所述密封腔，在所述切削刀具的轴向截面内，所述上槽顶的两侧面与切削刀具径向平面的夹角分别为β3、β4，应满足：0.2°≤β1-β3≤1°，0.2°≤β2-β4≤1°。

13.根据权利要求10或11所述的切削刀具，其特征在于：所述上表面(11)垂直于所述切削刀具的中心轴，且可通过设定所述上表面(11)与所述切削刃(53)端部的距离对所述切削刀具进行安装定位。

14.根据权利要求10或11所述的切削刀具，其特征在于：所述夹持部(52)的刀具周面(54)直径为D3，应满足：0≤D1-D3≤0.2mm。

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