CN112719386A - 一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀 - Google Patents

一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀 Download PDF

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王永青
甘涌泉
刘阔
刘海波
王思琪
杨月冰
车畅
于清波
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    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/02—Milling-cutters characterised by the shape of the cutter
    • B23C5/10—Shank-type cutters, i.e. with an integral shaft
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀，属于超低温切削加工技术领域。该铣刀为整体式内冷铣刀，刀体内部设置超低温介质传输通道，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；整体式内冷铣刀刀体切削刃部分设有侧刃冷却孔、刀尖冷却孔和端面冷却孔，保证冷却介质覆盖范围，使用方便，可提高冷却效率。

Description

一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀
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内冷铣刀。
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钛合金、高温合金和复合材料等性能优良的难加工材料，这些材料通常具有强度高、导热性差等特点，在切削加工中，易出现切削温度高、刀具磨损严重等缺陷。
对切削区域施加超低温冷却(如液氮),能够有效降低难加工材料在切削加工中产生的高切削热，改善材料切削性能，提高切削效率及刀具寿命。超低温介质通常无污染、无需回收处理，可实现清洁切削。
针对切削加工过程中超低温介质的供给，目前主要以外喷式为主，但在铣削加工中，铣刀高速旋转，外喷式冷却很难准确传输至切削区域。另外，超低温介质极易气化相变，外喷加工冷却效率难以保证。
目前，针对内冷铣刀，国内外机构研制了各种内冷铣刀。山东大学在发明专利(CN201410564170.2)中公开了“一种可产生超音速低温气流的可转位式内冷铣刀”，该铣刀只针对低温气体设计，无法保证超低温冷却介质的传输效率；常熟量具刃具厂在实用新型专利(CN201420194954.6)中公开了“螺旋内冷立铣刀”，该刀具采用螺旋内冷孔设计，在副后刀面设置内冷喷射孔，米思克(天津)切削技术有限公司在实用新型专利(CN201922409578.3)公开了“一种T型内冷铣刀”，该刀具在端面设置了冷却喷射通道，可冷却端面和刀尖位置，但以上两种内冷铣刀都只针对切削液设计，没有考虑超低温介质遇热易相变等问题，因此不适用于超低温冷却介质，而且冷却介质覆盖范围有限，冷却效能不足。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对现有内冷铣刀不适用于超低温介质冷却的情况，提出了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀，能实现超低温介质高效传输，冷却介质覆盖范围广，可以提高冷却效率。
本发明的技术方案：
一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀，该超低温介质中空传输式内冷铣刀为整体式内冷铣刀，刀体内部设置超低温介质传输通道，包括主中空通道、刀刃冷却通道、刀尖冷却通道和端面冷却通道；整体式内冷铣刀刀体具有中空结构，其内装有高性能隔热套2，可抑制超低温介质气化的产生；整体式内冷铣刀刀体切削刃部分设有侧刃冷却孔、刀尖冷却孔和端面冷却孔，保证冷却介质覆盖范围；
所述整体式内冷铣刀刀体包括刀具主体1和高性能隔热套2，刀具主体1内部具有中空结构，设有主中空通道1.a、刀刃冷却通道一1.b、刀刃冷却通道二1.c、刀尖冷却通道一1.d、刀尖冷却通道二1.e和端面冷却通道1.f；刀刃冷却通道一1.b和刀刃冷却通道二1.c轴线与刀具主体1侧刃切线相交；刀尖冷却通道一1.d和刀尖冷却通道二1.e与刀具主体1的刀尖重合；端面冷却通道1.f轴线与刀具主体1轴线重合；高性能隔热套2为圆筒形结构，装入主中空通道1.a后，与轴肩1.g接触，采用过盈配合；刀刃冷却通道一1.b内径d2、刀刃冷却通道二1.c内径d3、刀尖冷却通道一1.d内径d4、刀尖冷却通道二1.e内径d5和端面冷却通道1.f内径d6小于高性能隔热套2内径d1；
使用时，将装有高性能隔热套2的刀具主体1装入内冷刀柄中，开启液氮供给装置，液氮通过刀具主体1的主中空通道1.a，传输至刀刃冷却通道一1.b、刀刃冷却通道二1.c、刀尖冷却通道一1.d、刀尖冷却通道二1.e和端面冷却通道1.f，分别将液氮喷射至刀具主体1侧刃、刀尖和端面。
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内冷铣刀刀具主体的主内冷通道内设有低导热、线膨胀系数小的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；通过刀刃冷却通道、刀尖冷却通道和端面冷却通道，将液氮分别传输至侧刃、刀尖和刀具端面，冷却范围大，可覆盖刀具参与切削的部分，冷却效能高。
附图说明
图1为高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀结构示意图；
图2(a)为高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀局部剖面图；
图2(b)为高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀A-A向剖面图。
图中：1-刀具主体；2-高性能隔热套；1.a-主中空通道；1.b-刀刃冷却通道一；1.c-刀刃冷却通道二；1.d-刀尖冷却通道一；1.e-刀尖冷却通道二；1.f-端面冷却通道；1.g-轴肩；d1-高性能隔热套2内径；d2-刀刃冷却通道一1.b内径；d3-刀刃冷却通道二1.c内径；d4-刀尖冷却通道一1.d内径；d5-刀尖冷却通道二1.e内径；d6-端面冷却通道1.f内径。
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，整体式内冷铣刀为2刃铣刀，超低温介质为液氮，高性能隔热套2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；主中空通道1.a直径为4mm；刀刃冷却通道一1.b、刀刃冷却通道二1.c、刀尖冷却通道一1.d、刀尖冷却通道二1.e和端面冷却通道1.f直径为1mm；刀具主体1材料为某型号硬质合金，硬度为69～81HRC。
使用过程如下：首先，将装有高性能隔热套2的刀具主体1装入内冷刀柄中，然后，将液氮供给装置连接到内冷刀柄上，最后，开启液氮供给装置，使液氮从刀具主体1的主中空通道1.a末端，进入主中空通道1.a，通过主中空通道1.a，传输至刀刃冷却通道一1.b、刀刃冷却通道二1.c、刀尖冷却通道一1.d、刀尖冷却通道二1.e和端面冷却通道1.f，从而使液氮喷射至刀具主体1的侧刃、刀尖和端面等参与切削的部分，实现切削部分的高效能冷却。
本发明解决了现有内冷铣刀不适用于超低温冷却介质传输的问题，合理地设计了通道结构，使用简单方便，冷却效能高，为超低温切削加工提供了专用设备配套刀具。

Claims (1)

1.一种高冷却效能的超低温介质中空传输式内冷铣刀，该超低温介质中空传输式内冷铣刀为整体式内冷铣刀，刀体内部设置超低温介质传输通道，包括主中空通道、刀刃冷却通道、刀尖冷却通道和端面冷却通道；整体式内冷铣刀刀体具有中空结构，其内装有高性能隔热套(2)，可抑制超低温介质气化的产生；整体式内冷铣刀刀体切削刃部分设有侧刃冷却孔、刀尖冷却孔和端面冷却孔，保证冷却介质覆盖范围；其特征在于，
所述整体式内冷铣刀刀体包括刀具主体(1)和高性能隔热套(2)，刀具主体(1)内部具有中空结构，设有主中空通道(1.a)、刀刃冷却通道一(1.b)、刀刃冷却通道二(1.c)、刀尖冷却通道一(1.d)、刀尖冷却通道二(1.e)和端面冷却通道(1.f)；刀刃冷却通道一(1.b)和刀刃冷却通道二(1.c)轴线与刀具主体(1)侧刃切线相交；刀尖冷却通道一(1.d)和刀尖冷却通道二(1.e)与刀具主体(1)的刀尖重合；端面冷却通道(1.f)轴线与刀具主体(1)轴线重合；高性能隔热套(2)为圆筒形结构，装入主中空通道(1.a)后，与轴肩1.g接触，采用过盈配合；刀刃冷却通道一(1.b)内径d2、刀刃冷却通道二(1.c)内径d3、刀尖冷却通道一(1.d)内径d4、刀尖冷却通道二(1.e)内径d5和端面冷却通道(1.f)内径d6小于高性能隔热套(2)内径d1；
使用时，将装有高性能隔热套(2)的刀具主体(1)装入内冷刀柄中，开启液氮供给装置，液氮通过刀具主体(1)的主中空通道(1.a)，传输至刀刃冷却通道一(1.b)、刀刃冷却通道二(1.c)、刀尖冷却通道一(1.d)、刀尖冷却通道二(1.e)和端面冷却通道(1.f)，分别将液氮喷射至刀具主体(1)侧刃、刀尖和端面。
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