CN112893938A - 一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：结构包括：(1)油雾发生组件；(2)机床主轴；(3)刀具。刀具为微量润滑专用刀具；刀具包括刀具主体、刀具内冷孔；所述刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的6～9％，且刀具内冷口的出口是斜上开孔，紧贴对准刀具的刀刃处，距刀具的刀刃距离5～9毫米；该装置具有良好的刀具使用寿命，防腐蚀性，并且有效减少了润滑液的用量，适宜在机械加工领域推广，具有广阔的发展前景。

Description

一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置及其应用

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置及其应用。

背景技术

切削液还对车间环境造成恶劣的影响。随着绿色制造的号召，传统切削液随着绿色切削技术的兴起使用量正逐渐减少，取而代之的是干切削、准干式切削等绿色切削加工技术。为了能够解决传统切削液冷却效果不佳、切削液渗透能力低、对环境产生破坏的问题，微量润滑技术被应用到金属材料浅表面加工中。

相比于传统浇筑式冷却方式，使用外冷微量润滑技术可以明显提高润滑油的渗透能力，通过在高压气体的作用下使出口处雾化的润滑油具有一定的初速度，更容易达到切削加工区域，而且只需要微量润滑油即可。

虽然外冷微量润滑技术比传统浇注式冷却润滑效果更好，但是在深孔加工中，外冷微量润滑技术仍然存在切削油难以到达切削部位，润滑效果不佳，冷却效果不佳。

因此，亟需一种润滑效果好、冷却效果好的内冷低温微量润滑条件下的钻孔装置及其钻孔方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，结构包括：(1)油雾发生组件；(2)机床主轴；(3)刀具。

作为一种优选的方案，所述油雾发生组件包括雾化组件、气体供给组件、低温气体供给组件和增压组件。

作为一种优选的方案，所述雾化组件包括进气口和出气口；所述雾化组件内部储存有润滑油；所述气体供给组件向雾化组件提供常温压缩气体；所述气体供给组件通过进气口与雾化组件管道连接；所述低温气体供给组件通过增压组件向雾化组件提供低温压缩气体；所述低温气体供给组件与雾化组件出气口的管道连接。

作为一种优选的方案，所述机床主轴包括主轴、内冷孔。

作为一种优选的方案，所述主轴沿着轴向方向设置了内冷孔；所述内冷孔与雾化组件的出气口管道连接。

作为一种优选的方案，所述刀具为微量润滑专用刀具；所述刀具包括刀具主体、刀具内冷孔；所述刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的6～9％，且刀具内冷口的出口是斜上开孔，紧贴对准刀具的刀刃处，距刀具的刀刃距离5～9毫米。

作为一种优选的方案，所述刀具与机床主轴固定连接。

作为一种优选的方案，所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的使用方法包含以下几步：(1)依次将气体供给组件和低温气体供给组件与雾化组件连接，然后再依次连接机床主轴和刀具；首先开启气体供给组件向雾化组件内提供气体，使雾化组件内的润滑油雾化，然后开启低温气体供给组件通过增压的方式向雾化组件内提供低温压缩气体；(2)雾化后的润滑油与低温压缩气体混合之后，通过机床主轴的内冷孔达到刀具内冷孔；(3)润滑油和低温压缩气体经刀具内冷孔的出口喷出，根据工件加工要求设置切削速度、进给速度以及背吃刀量，开启加工机床对铸铁工件进行切削加工。

作为一种优选的方案，所述雾化组件的出气口的气体压力为0.5～0.8MPa；所述雾化组件的出气口的润滑油的出油量为0.01～0.3L/h。

本发明第二方面提出了包含该所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置在孔系加工的领域使用。

有益效果：

1、本发明申请中的钻孔装置解决了产品在生产过程中刀具寿命短、加工效率低、产品孔内壁质量不达标的问题，缩短了工艺路线，压缩了生产成本；并且通过在高压气体的作用下使出口处雾化的润滑油具有一定的初速度，更容易达到切削加工区域，提高了润滑油的使用精度，极大的减少了润滑油使用量，环保节能。

2、本发明申请中的钻孔装置中的刀具为微量润滑专用刀具通过控制刀具内冷孔的开孔方式，开孔直径和距离到刀刃的长度进一步的促进润滑油对于刀具的润滑作用，进一步的减少润滑油的用量，减少润滑油对于刀具的腐蚀作用，并且有效的提升了刀具的使用效率和刀具的使用寿命，提升幅度为60～90％。

附图说明

图1为本申请中包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的结构示意图；

图中1-气体供给组件、2-雾化组件、3-低温气体供给组件、4-增压组件、5-管道、6-主轴、7-内冷孔、8-刀具主体、9-刀具内冷孔、10-刀具内冷孔的出口。

具体实施方式

参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。

连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。

当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。

单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。

说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。

此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。

为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，结构包括：(1)油雾发生组件；(2)机床主轴；(3)刀具。

在一些优选的实施方式中，所述油雾发生组件包括雾化组件、气体供给组件、低温气体供给组件和增压组件。

在一些优选的实施方式中，所述雾化组件包括进气口和出气口；所述雾化组件内部储存有润滑油；所述气体供给组件向雾化组件提供常温压缩气体；所述气体供给组件通过进气口与雾化组件管道连接；所述低温气体供给组件通过增压组件向雾化组件提供低温压缩气体；所述低温气体供给组件与雾化组件出气口的管道连接。

在一些优选的实施方式中，所述机床主轴包括主轴、内冷孔。

在一些优选的实施方式中，所述主轴沿着轴向方向设置了内冷孔；所述内冷孔与雾化组件的出气口管道连接。

在一些优选的实施方式中，所述刀具为微量润滑专用刀具；所述刀具包括刀具主体、刀具内冷孔；所述刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的6～9％，且刀具内冷口的出口是斜上开孔，紧贴对准刀具的刀刃处，距刀具的刀刃距离5～9毫米。

在一些优选的实施方式中，所述刀具主体的底端为中空内凹锥形进气口，使油雾充分的通过刀具内冷孔。

在一些优选的实施方式中，所述刀具与机床主轴固定连接。

在一些优选的实施方式中，所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的使用方法包含以下几步：(1)依次将气体供给组件和低温气体供给组件与雾化组件连接，然后再依次连接机床主轴和刀具；首先开启气体供给组件向雾化组件内提供气体，使雾化组件内的润滑油雾化，然后开启低温气体供给组件通过增压的方式向雾化组件内提供低温压缩气体；(2)雾化后的润滑油与低温压缩气体混合之后，通过机床主轴的内冷孔达到刀具内冷孔；(3)润滑油和低温压缩气体经刀具内冷孔的出口喷出，根据工件加工要求设置切削速度、进给速度以及背吃刀量，开启加工机床对铸铁工件进行切削加工。

在一些优选的实施方式中，所述雾化组件的出气口的气体压力为0.5～0.8MPa；所述雾化组件的出气口的润滑油的出油量为0.01～0.3L/h。

本发明第二方面提出了包含该所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置在孔系加工的领域使用。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细的说明，但是本发明的保护范围不局限于所述的所有实施例。如无特殊说明，本发明的原料均为市售。

实施例1

实施例1第一方面提供了一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，结构包括：(1)油雾发生组件；(2)机床主轴；(3)刀具。

本实施例中油雾发生组件包括雾化组件2、气体供给组件1、低温气体供给组件3和增压组件4；雾化组件2包括进气口和出气口；雾化组件2内部储存有润滑油；气体供给组件1向雾化组件2提供常温压缩气体；气体供给组件1通过进气口与雾化组件2管道5连接；低温气体供给组件3通过增压组件4向雾化组件2提供低温压缩氮气；低温气体供给组件3与雾化组件2出气口的管道5连接。

本实施例中机床主轴包括主轴6、内冷孔7；主轴6沿着轴向方向设置了内冷孔7；内冷孔7与雾化组件2出气口的管道5连接。

本实施例中刀具为微量润滑专用刀具；刀具包括刀具主体8、刀具内冷孔9；刀具内冷孔的出口10开孔直径为刀具直径的7.5％，且刀具内冷口的出口10是斜上开孔，紧贴对准刀具的刀刃处，距刀具的刀刃距离6毫米。

本实施例中刀具主体8的底端为中空内凹锥形进气口，使油雾充分的通过刀具内冷孔9。

本实施例中刀具与机床主轴固定连接。

本实施例中包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的使用方法包含以下几步：(1)依次将气体供给组件和低温气体供给组件与雾化组件连接，然后再依次连接机床主轴和刀具；首先开启气体供给组件向雾化组件内提供常温气体，使雾化组件内的润滑油雾化，然后开启低温气体供给组件向雾化组件内提供低温压缩氮气；(2)雾化后的润滑油与低温压缩氮气混合之后，通过机床主轴的内冷孔达到刀具内冷孔；(3)润滑油和低温压缩氮气经刀具内冷孔的出口喷出，根据工件加工要求设置切削速度、进给速度以及背吃刀量，开启加工机床对铸铁工件进行切削加工。

实施例2

本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的9％。

实施例3

本实施例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷口的出口距刀具的刀刃距离9毫米。

对比例1

本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的3％。

对比例2

本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的12％。

对比例3

本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷口的出口距刀具的刀刃距离3毫米。

对比例4

本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷口的出口距刀具的刀刃距离12毫米。

对比例5

本对比例的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：刀具内冷口的出口为普通开口。

性能评价

刀具使用寿命：使用实施例、对比例中的刀具进行相同薄壁件的加工工作，每日工作8小时，记录刀具的正常使用的天数并与普通市售刀具的使用天数进行比较，计算实施例、对比例中的刀具相对于普通刀具的使用寿命提升的百分比，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。

切削液的用量：使用实施例、对比例中的刀具进行相同薄壁件的加工工作，每日工作8小时，记录刀具的正常使用所需的最低润滑液出油量，每个实施例对比例测试5个试样，测得的数值的平均值记入表1。

表1

实施例	使用寿命提升效率(％)	切削液用量(L/h)
			实施例1	85.4	0.11
实施例2	81.5	0.14
			实施例3	82.2	0.13
对比例1	45.6	0.24
			对比例2	51.6	0.29
对比例3	57.8	0.23
			对比例4	54.1	0.27
对比例5	21.4	0.41

通过实施例1～3和对比例1～5可以得知，本发明提供的一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置及其应用，具有良好的刀具使用寿命，防腐蚀性，并且有效减少了润滑液的用量，适宜在机械加工领域推广，具有广阔的发展前景。其中实施例1在具有最佳的刀具开口方式，刀具开口直径等因素下获得了最佳性能指数。

最后指出，以上所述实施例仅为本发明较佳的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：结构包括：(1)油雾发生组件；(2)机床主轴；(3)刀具。

2.根据权利要求1所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述油雾发生组件包括雾化组件、气体供给组件、低温气体供给组件和增压组件。

3.根据权利要求2所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述雾化组件包括进气口和出气口；所述雾化组件内部储存有润滑油；所述气体供给组件向雾化组件提供常温压缩气体；所述气体供给组件通过进气口与雾化组件管道连接；所述低温气体供给组件通过增压组件向雾化组件提供低温压缩气体；所述低温气体供给组件与雾化组件出气口的管道连接。

4.根据权利要求3所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述机床主轴包括主轴、内冷孔。

5.根据权利要求4所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述主轴沿着轴向方向设置了内冷孔；所述内冷孔与雾化组件的出气口管道连接。

6.根据权利要求5所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述刀具为微量润滑专用刀具；所述刀具包括刀具主体、刀具内冷孔；所述刀具内冷孔的出口开孔直径为刀具直径的6～9％，且刀具内冷口的出口是斜上开孔，紧贴对准刀具的刀刃处，距刀具的刀刃距离5～9毫米。

7.根据权利要求6所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述刀具与机床主轴固定连接。

8.根据权利要求7所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的使用方法包含以下几步：(1)依次将气体供给组件和低温气体供给组件与雾化组件连接，然后再依次连接机床主轴和刀具；首先开启气体供给组件向雾化组件内提供气体，使雾化组件内的润滑油雾化，然后开启低温气体供给组件通过增压的方式向雾化组件内提供低温压缩气体；(2)雾化后的润滑油与低温压缩气体混合之后，通过机床主轴的内冷孔达到刀具内冷孔；(3)润滑油和低温压缩气体经刀具内冷孔的出口喷出，根据工件加工要求设置切削速度、进给速度以及背吃刀量，开启加工机床对铸铁工件进行切削加工。

9.根据权利要求8所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置，其特征在于：所述雾化组件的出气口的气体压力为0.5～0.8MPa；所述雾化组件的出气口的润滑油的出油量为0.01～0.3L/h。

10.一种根据权利要求9所述的包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置的应用，其特征在于：包含该所述包含内冷微量润滑刀具的钻孔装置在孔系加工的领域使用。

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