CN112517942A - 一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀 - Google Patents

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甘涌泉
刘阔
王思琪
孔繁泽
杨月冰
韩灵生
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    • B23B27/10—Cutting tools with special provision for cooling

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Abstract

本发明属于超低温切削加工领域，公开了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀。该车刀主要由刀具主体，压板式喷嘴和连接组件组成，起到了将超低温介质精准、高效的传输至前、后刀面及刀尖领域的作用。刀具主体中空结构的主通道有高性能隔热套，有效抑制超低温介质的相变气化；后刀面喷射孔，直接集成在刀具主体，降低了结构的复杂性，避免超低温介质泄漏，也缩短了喷射出口至后刀面的距离，提高冷却效率；压板式喷嘴即可以传输超低温介质，又可以压紧刀片，集成性好，结构简单，操作简单，安全可靠。

Description

一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀
技术领域
本发明属于超低温切削加工领域，涉及一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀。
背景技术
航空航天、军工等领域高端装备的核心部件上通常采用性能优良的难加工材料，这些材料的加工过程中，通常呈现切削区温度高，导热性差，刀具磨损严重等特点。有研究表明，在切削难加工材料时，施加超低温介质冷却，能有效提高加工质量，尤其是超低温介质内喷式冷却，可将超低温介质通过刀具的中空通道，精准传输至切削区，冷却效能和介质利用率极高。
超低温冷却车削是超低温冷却加工的主要手段之一，目前超低温车削加工主要以外喷为主，由于超低温介质极易气化相变，普通内冷车刀无法保证超低温介质稳定传输至加工区域；并且，超低温介质易使密封失效，造成使用期间存在介质泄漏的风险等问题。上述问题对超低温介质内冷车刀的设计制造提出了很大挑战。
目前，针对内冷车刀，国内外机构研制了多种内冷车刀。华中科技大学在发明专利CN201711006925.7中公开了一种具有循环冷却功能的新型内冷车刀，该内冷车刀只针对切削液设计，不适用于超低温冷却介质，冷却效能有限。大连理工大学发明专利202011282617.9中公开了一种超低温介质内冷式车刀，该车刀通过设计上下喷嘴，实现对刀具前后面精准冷却，但该车刀转接头容易与机床产生干涉，喷嘴安装复杂，且采用螺纹连接，容易出现泄漏的情况。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷或改进的需求，提出了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀，避免了机床干涉，并提高了结构的集成性，解决了超低温介质传输效率低、易泄漏等问题，操作方便，并可以实现超低温介质高效传输，提高冷却效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀，包括刀具主体、压板式喷嘴和连接组件；刀具主体具有中空结构，为超低温介质提供传输通道，并且集成了后刀面喷射孔；刀具主体中空结构的主通道内，装有高性能隔热套，可抑制超低温介质刀体和环境温度的影响，防止超低温介质气化的产生；压板式喷嘴与刀具主体的中空通道连接，通过连接组件将压板式喷嘴固定在刀具主体上，同时还可压紧刀片，集成性好，结构简单；
所述刀具主体包括刀杆1、高性能隔热套3、刀片4、螺钉5和垫片6；刀杆1内部具有中空结构，通过主通道1.a及喷嘴通道1.c将超低温介质传输至压板式喷嘴2；通过主通道1.a、左过渡通道1.f、左喷射通道1.h、右过渡通道1.e及右喷射通道1.g，将超低温介质喷射至刀片4的后刀面；左喷射通道1.h和右喷射通道1.g轴线与刀片4刀尖重合；高性能隔热套3为圆筒形结构，装入主通道1.a后，与轴肩一1.b接触；螺钉5穿过垫片6的中心孔后，通过螺纹连接，将垫片6固定在刀杆1的螺纹孔1.j中；刀片4置于垫片6上，并与垫片6贴紧；
所述压板式喷嘴2为中空结构，通过引流通道2.a、喷嘴过渡通道2.c和喷嘴喷射通道2.d，将超低温介质传输至刀片4的前刀面，喷嘴喷射通道2.d轴线与刀片4刀尖重合；销轴2.f下端装有密封圈2.b；
所述连接组件包括螺钉5、弹簧8和紧固螺钉7；螺钉5用于将垫片6通过螺纹孔1.j固定在刀杆1上；紧固螺钉7下端有螺纹，用于将压板式喷嘴2通过喷嘴定位孔2.e，固定在刀杆1的装配孔1.i中，并通过螺纹拧紧；
装配时，首先将螺钉5穿过垫片6的中心孔，通过螺纹连接，将垫片6固定到刀体1的螺纹孔1.j中，将刀片4置于垫片6上，并贴紧；然后将紧固螺钉7插入喷嘴定位孔2.e，将弹簧8从紧固螺钉7下端套入，并与压板式喷嘴2贴合；随后，将压板式喷嘴2的销轴2.f插入喷嘴通道1.c中，密封圈2.b与轴肩二1.d贴紧，同时，定位销2.g置入刀片4的中心孔内，再将紧固螺钉7插入装配孔1.i中并拧紧；最后，将高性能隔热套3插入主通道1.a中，采用过盈配合，并与轴肩一1.b贴紧。
使用时，将超低温介质供给装置直接连入刀体1主通道1.a末端，开启超低温介质输送装置，超低温介质可从主通道1.a分流成两路，一路通过喷嘴通道1.c进入压板式喷嘴2的引流通道2.a，经过喷嘴过渡通道2.c和喷嘴喷射通道2.d，可将超低温介质喷射至刀片4的前刀面；另一路通过左过渡通道1.f、左喷射通道1.h、右过渡通道1.e及右喷射通道1.g，将超低温介质传输至刀片4的主、副后刀面。
本发明的有益效果是高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀结构设置合理，避免了与机床干涉的现象，刀杆主内冷通道采用低导热、小线膨胀系数材料所制的高性能隔热套，限制了外界温度引起的超低温介质气化；压板式喷嘴既可以传输液氮，又可以紧固刀片，其密封结构也避免了超低温介质的泄漏；后刀面喷射孔与刀具主体成整体式结构设计，降低了结构的复杂性，避免超低温介质泄漏，也缩短了喷射出口至后刀面的距离，提高冷却效率。
附图说明
图1为超低温介质中空传输式车刀整体示意图
图2为超低温介质中空传输式车刀结构示意图；
图3为刀杆1结构示意图；
图4为压板式喷嘴2结构示意图。
图中：1-刀杆；2-压板式喷嘴；3-高性能隔热套；4-刀片；5-螺钉；6-垫片；7-紧固螺钉；8-弹簧；1.a-主通道；1.b-轴肩一；1.c-喷嘴通道；1.d-轴肩二；1.e-右过渡通道；1.f-左过渡通道；1.g-右喷射通道；1.h-左喷射通道；1.i-装配孔；1.j-螺纹孔；2.a-引流通道；2.b-密封圈；2.c-喷嘴过渡通道；2.d-喷嘴喷射通道；2.e-喷嘴定位孔；2.f-销轴；2.g-定位销。
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：
本实施例中，超低温介质为液氮，高性能隔热套1的材料为某型号改性聚酰亚胺，导热系数小于0.15W/(m·K)，单侧壁厚1mm；喷嘴喷射通道2.d直径2mm，轴线通过刀片4刀尖，左过渡通道1.f直径1mm，左喷射通道1.h直径1mm，轴线通过刀片4刀尖；主通道位于刀杆中心，直径8mm；刀杆1材料为40Cr，硬度为HRC32-36。
安装与使用过程如下：第一步，固定垫片6。将螺钉5穿过垫片6中心孔，并将其固定在刀杆1的螺纹孔1.j中，将刀片4贴紧垫片6上表面。
第二步，安装压板式喷嘴2。首先，把紧固螺钉7插入喷嘴定位孔2.e，并将弹簧8从紧固螺钉7下端套入，与压板式喷嘴2贴合；然后，将压板式喷嘴2的销轴2.f插入喷嘴通道1.c中，使密封圈2.b紧贴轴肩二1.d，定位销2.g插入刀片4中心孔，使刀片固定，最后，将紧固螺钉7旋进装配孔1.i中，用内六角扳手拧紧紧固螺钉7，使压板式喷嘴2固定，同时压紧刀片4。
第三步，安装高性能隔热套3。高性能隔热套3与主通道1.a采用过盈配合，将高性能隔热套3插入主通道1.a中，并顶住轴肩一1.b。
第四步，将液氮供给装置连接在主通道1.a末端，开启液氮传输装置，液氮可通过主通道1.a，将液氮分别传输至刀片4的前刀面和主、副后刀面。
本发明解决了现有技术易与机床干涉、结构复杂易泄露等问题，合理的设计了通道结构，实现超低温介质高效传输，使用简单，安全可靠，为超低温切削加工提供了专用刀具。

Claims (1)

1.一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀，包括刀具主体、压板式喷嘴和连接组件；刀具主体具有中空结构，为超低温介质提供传输通道，并且集成了后刀面喷射孔；刀具主体中空结构的主通道内，装有高性能隔热套，可抑制超低温介质刀体和环境温度的影响，防止超低温介质气化的产生；压板式喷嘴与刀具主体的中空通道连接，通过连接组件将压板式喷嘴固定在刀具主体上，同时还可压紧刀片，集成性好，结构简单；其特征在于，
所述刀具主体包括刀杆(1)、高性能隔热套(3)、刀片(4)、螺钉(5)和垫片(6)；刀杆(1)内部具有中空结构，通过主通道(1.a)及喷嘴通道(1.c)将超低温介质传输至压板式喷嘴(2)；通过主通道(1.a)、左过渡通道(1.f)、左喷射通道(1.h)、右过渡通道(1.e)及右喷射通道(1.g)，将超低温介质喷射至刀片(4)的后刀面；左喷射通道(1.h)和右喷射通道(1.g)轴线与刀片(4)刀尖重合；高性能隔热套(3)为圆筒形结构，装入主通道(1.a)后，与轴肩一(1.b)接触；螺钉(5)穿过垫片(6)的中心孔后，通过螺纹连接，将垫片(6)固定在刀杆(1)的螺纹孔(1.j)中；刀片(4)置于垫片(6)上，并与垫片(6)贴紧；
所述压板式喷嘴(2)为中空结构，通过引流通道(2.a)、喷嘴过渡通道(2.c)和喷嘴喷射通道(2.d)，将超低温介质传输至刀片(4)的前刀面，喷嘴喷射通道(2.d)轴线与刀片(4)刀尖重合；销轴(2.f)下端装有密封圈(2.b)；
所述连接组件包括螺钉(5)、弹簧(8)和紧固螺钉(7)；螺钉(5)用于将垫片(6)通过螺纹孔(1.j)固定在刀杆(1)上；紧固螺钉(7)下端有螺纹，用于将压板式喷嘴(2)通过喷嘴定位孔(2.e)，固定在刀杆(1)的装配孔(1.i)中，并通过螺纹拧紧；
装配时，首先将螺钉(5)穿过垫片(6)的中心孔，通过螺纹连接，将垫片(6)固定到刀体(1)的螺纹孔(1.j)中，将刀片(4)置于垫片(6)上，并贴紧；然后将紧固螺钉(7)插入喷嘴定位孔(2.e)，将弹簧(8)从紧固螺钉(7)下端套入，并与压板式喷嘴(2)贴合；随后，将压板式喷嘴(2)的销轴(2.f)插入喷嘴通道(1.c)中，密封圈(2.b)与轴肩二(1.d)贴紧，同时，定位销(2.g)置入刀片(4)的中心孔内，再将紧固螺钉(7)插入装配孔(1.i)中并拧紧；最后，将高性能隔热套(3)插入主通道(1.a)中，采用过盈配合，并与轴肩一(1.b)贴紧；
使用时，将超低温介质供给装置直接连入刀体(1)主通道(1.a)末端，开启超低温介质输送装置，超低温介质可从主通道(1.a)分流成两路，一路通过喷嘴通道(1.c)进入压板式喷嘴(2)的引流通道(2.a)，经过喷嘴过渡通道(2.c)和喷嘴喷射通道(2.d)，可将超低温介质喷射至刀片(4)的前刀面；另一路通过左过渡通道(1.f)、左喷射通道(1.h)、右过渡通道(1.e)及右喷射通道(1.g)，将超低温介质传输至刀片(4)的主、副后刀面。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115179102A (zh) * 2022-06-20 2022-10-14 大连理工大学 一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法
WO2023245308A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 大连理工大学 一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203156086U (zh) * 2013-03-12 2013-08-28 东莞市安默琳节能环保技术有限公司 一种具有供液结构的内冷车刀
CN106984840A (zh) * 2017-05-19 2017-07-28 哈尔滨理工大学 一种低温冷却润滑专用内冷车刀
CN107708899A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 山高刀具公司 具有内部延伸凹槽的切削刀具和喷嘴
CN209716491U (zh) * 2019-03-01 2019-12-03 北京金万众机械科技有限公司 一种用于车削加工的多向内冷却车刀
CN209830303U (zh) * 2019-01-03 2019-12-24 森泰英格（成都）数控刀具股份有限公司 强制冷却及断屑刀具
CN110899740A (zh) * 2019-12-16 2020-03-24 株洲钻石切削刀具股份有限公司 一种内冷式内孔车削刀具
CN210648548U (zh) * 2019-05-31 2020-06-02 青岛理工大学 电卡辅助内冷织构车刀及纳米流体微量润滑智能工作系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203156086U (zh) * 2013-03-12 2013-08-28 东莞市安默琳节能环保技术有限公司 一种具有供液结构的内冷车刀
CN107708899A (zh) * 2015-06-30 2018-02-16 山高刀具公司 具有内部延伸凹槽的切削刀具和喷嘴
CN106984840A (zh) * 2017-05-19 2017-07-28 哈尔滨理工大学 一种低温冷却润滑专用内冷车刀
CN209830303U (zh) * 2019-01-03 2019-12-24 森泰英格（成都）数控刀具股份有限公司 强制冷却及断屑刀具
CN209716491U (zh) * 2019-03-01 2019-12-03 北京金万众机械科技有限公司 一种用于车削加工的多向内冷却车刀
CN210648548U (zh) * 2019-05-31 2020-06-02 青岛理工大学 电卡辅助内冷织构车刀及纳米流体微量润滑智能工作系统
CN110899740A (zh) * 2019-12-16 2020-03-24 株洲钻石切削刀具股份有限公司 一种内冷式内孔车削刀具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115179102A (zh) * 2022-06-20 2022-10-14 大连理工大学 一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法
WO2023245308A1 (zh) * 2022-06-20 2023-12-28 大连理工大学 一种用于精密车削加工的内冷系统及控制方法

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