CN113319348B - 一种内冷刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内冷刀具，包括一棒形体；棒形体分为切削部和柄部两段，切削部中设有两个以上的排屑槽，在棒形体的中心轴线处设有轴心进液通道，切削部中设有数量与排屑槽的数量相同的n个底端出液通道和n个圆周出液通道，底端出液通道和圆周出液通道分别与轴心进液通道相连通。本发明既能够高效排出切削过程产生的切屑，还能够保证刀具切削过程中的有效冷却，对精益生产和刀具性能提升有积极意义，并且能够在一定程度上节约了冷却液的用量，改善了生产的环保性。

Description

一种内冷刀具

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种内冷刀具。

背景技术

切削刀具是机械制造中用于切削加工的工具，由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，因此这类刀具为金属切削刀具。现有技术的一种切削刀具采用整体式结构，主要为一棒形体，棒形体分成两段，其中一段为切削部分，切削部分含有切削刃，另一段为柄部，柄部通常设为可装夹结构，通过柄部装夹在机床上从而实现机械加工。

切削刀具在进行金属切削加工时，材料切屑的排出情况对刀具的加工性能和使用寿命有较大的影响，尤其是在型腔铣削时，切屑会堆积在腔体内，难以排出，堆积的切屑会造成重复切削，刀具无法有效切削工件，极易损伤刀具和加工工件，严重时甚至会造成刀具崩损、断裂并使加工工件变形。另外，在切削加工时的切屑堆积还会造成刀具刃口切削热无法及时排出，使刃口强度降低，造成切削刀具刃口的快速磨损，因而降低了刀具的使用寿命，无法实现高效精益生产。

普通的外部冷却在一定程度上可以解决以上问题，但是在型腔加工尤其是深腔加工时仍然会存在刀具底端切屑无法排出和冷却粗放的问题。还会由于工件侧壁遮挡，使冷却液无法有效冷却到加工部位，不仅无法保证刀具冷却效果，对于生产的环保和精细也无法满足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种内冷刀具，通过结构改进，既能够高效排出切削过程产生的切屑，还能够保证刀具切削过程中的有效冷却，对精益生产和刀具性能提升有积极意义，并且能够在一定程度上节约了冷却液的用量，改善了生产的环保性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种内冷刀具，包括一棒形体；所述棒形体分为切削部和柄部两段，其中，切削部的自由端设为底端，柄部的自由端设为顶端；所述切削部的外径为D，长度为L；所述切削部中，由底端向顶端方向螺旋延伸设有两个以上的排屑槽，排屑槽朝向切削旋转方向的面为前刀面，所述前刀面与所述切削部的外周面相交形成圆周切削刃，所述切削部的外周面中与切削刃相接的面为后刀面；所述后刀面自切削部的底端延伸至柄部；所述棒形体中，在棒形体的中心轴线处设有轴心进液通道，轴心进液通道的一端通出柄部的顶端，轴心进液通道的另一端截止于距离底端为a的位置处；所述切削部中，设有数量与排屑槽的数量相同的n个底端出液通道，底端出液通道的一端在所述距离底端为a的位置处与轴心进液通道相连通，底端出液通道的另一端通出切削部的底端；所述切削部中，在距离底端为a至b之间的位置处，其中，a＜b＜L，还设有数量与排屑槽的数量相同的n个圆周出液通道，圆周出液通道的一端与轴心进液通道相连通，圆周出液通道的另一端通至对应的排屑槽。

所述切削部的底端基于排屑槽设置齿隙，齿隙朝向切削旋转方向的面为底端切削刃前刀面，所述底端切削刃前刀面与所述切削部的底端端面相交形成底端切削刃，所述切削部的底端端面为底端切削刃后刀面；所述底端出液通道的另一端作为出液口设在底端切削刃后刀面处。

所述n个底端出液通道相对于棒形体的中心轴线呈均匀分布。

所述底端出液通道的轴线与所述棒形体的中心轴线之间的夹角为α，且15°≤α≤50°。

所述排屑槽的槽底至棒形体的中心轴线的距离为r，且0.25D≤r≤0.4D。

所述n个底端出液通道的各一端均在所述轴心进液通道的同一位置处与所述轴心进液通道相连通，从而使得由底端至距离底端a的位置之间的各处剖面均含有n个底端出液通道。

所述圆周出液通道的轴线与所述棒形体的中心轴线的夹角为β，若各个圆周出液通道的轴线与棒形体的中心轴线的夹角均相等时，则

若存在两个以上的圆周出液通道的轴线与棒形体的中心轴线的夹角不相等时，则10°≤β≤80°，每个圆周出液通道的出液位置均在对应的排屑槽内，且每个排屑槽内仅有一个圆周出液通道。

所述切削部中，在距离底端为大于a小于b的位置处，各个圆周出液通道在所述棒形体的中心轴线处的投影呈首尾相接，从而使得由距离底端a的位置至距离底端b的位置之间的各处剖面有且仅有一个轴心进液通道和一个圆周出液通道。

所述轴心进液通道的直径为d₁，且0.05D≤d₁≤0.2D，所述底端出液通道和圆周出液通道的直径均为d₂，0.03D≤d₂≤0.1D。

所述轴心进液通道在柄部的进液位置设置有锥形进液口，锥形进液口与柄部顶端相交的进液口直径为d₃，d₁＜d₃≤2d₁，锥形进液口的锥度为γ，且30°≤γ≤60°。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明由于采用了棒形体中，在棒形体的中心轴线处设有轴心进液通道，轴心进液通道的一端通出柄部的顶端，轴心进液通道的另一端截止于距离底端为a的位置处；所述切削部中，设有数量与排屑槽的数量相同的n个底端出液通道，底端出液通道的一端在所述距离底端为a的位置处与轴心进液通道相连通，底端出液通道的另一端通出切削部的底端；所述切削部中，在距离底端为a至b之间的位置处，其中，a＜b＜L，还设有数量与排屑槽的数量相同的n个圆周出液通道，圆周出液通道的一端与轴心进液通道相连通，圆周出液通道的另一端通至对应的排屑槽。本发明的这种结构，利用底端出液通道可以直接冲走底端切削时产生的切屑，同时对切削刀具底端切削刃进行充分冷却；而在深腔加工或复杂加工工况下，圆周出液通道可以直接冲走圆周排屑槽内的切屑，同时对刀具圆周切削刃冷却有优异效果；本发明既能够高效排出切削过程产生的切屑，还能够保证刀具切削过程中的有效冷却，对精益生产和刀具性能提升有积极意义，并且能够在一定程度上节约了冷却液的用量，改善了生产的环保性。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种内冷刀具不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的实施例的立体构造示意图；

图2是本发明的实施例的主视图；

图3是图2中的A向示图；

图4是本发明的实施例的结构示意图(透视出内部结构)；

图5是图2中的A向透视图；

图6是沿图5中的C-C线的剖视图；

图7是图2中的B向示图；

图8是沿图7中的E-E线的剖视图；

图9是沿图7中的F-F线的剖视图；

图10是沿图7中的G-G线的剖视图；

图11是沿图7中的H-H线的剖视图。

图中：10、棒形体；1、切削部；2、柄部；3、排屑槽；4、圆周切削刃前刀面；5、圆周切削刃；6、圆周切削刃后刀面；7、齿隙；8、底端切削刃前刀面；9、底端切削刃；11、底端切削刃后刀面；12、轴心进液通道；13、底端出液通道；14、圆周出液通道；15、锥形进液口。

具体实施方式

实施例

参见图1至图11所示，本发明的一种内冷刀具，包括一棒形体10；所述棒形体10分为切削部1和柄部2两段，其中，切削部1的自由端设为底端，柄部2的自由端设为顶端；所述切削部1的外径为D，长度为L；所述切削部1中，由底端向顶端方向螺旋延伸设有两个以上的排屑槽3，本实施例的排屑槽3数量为三个，排屑槽3朝向切削旋转方向的面为前刀面4，所述前刀面4与所述切削部1的外周面相交形成圆周切削刃5，所述切削部1的外周面中与切削刃相接的面为后刀面6；所述后刀面6自切削部1的底端延伸至柄部2；所述棒形体10中，在棒形体10的中心轴线处设有轴心进液通道12，轴心进液通道12的一端通出柄部2的顶端，轴心进液通道12的另一端截止于距离切削部1的底端为a的位置处；所述切削部1中，设有数量与排屑槽3的数量相同的n个底端出液通道13，本实施例n＝3，底端出液通道13的一端在所述距离底端为a的位置处与轴心进液通道12相连通，底端出液通道13的另一端通出切削部1的底端；所述切削部1中，在距离底端为a至b之间的位置处，其中，a＜b＜L，还设有数量与排屑槽3的数量相同的n个圆周出液通道14，圆周出液通道14的一端与轴心进液通道12相连通，圆周出液通道14的另一端通至对应的排屑槽3。

本实施例中，所述切削部1的底端基于排屑槽设置齿隙7，齿隙7朝向切削旋转方向的面为底端切削刃前刀面8，所述底端切削刃前刀面8与所述切削部1的底端端面相交形成底端切削刃9，所述切削部的底端端面为底端切削刃后刀面11；所述底端出液通道13的另一端作为出液口设在底端切削刃后刀面11处。

本实施例中，三个底端出液通道13相对于棒形体的中心轴线呈均匀分布。

本实施例中，所述底端出液通道13的轴线与所述棒形体的中心轴线之间的夹角为α，且15°≤α≤50°。夹角α过小，则出液通道长度过长，易使刀具强度降低，同时也减少了圆周出液通道的设置空间，夹角α过大，则冷却孔易干涉底端切削刃，不仅使底端冷却达不到预期效果，也会降低刀具性能。

本实施例中，所述排屑槽2的槽底至棒形体的中心轴线的距离为r，且0.25D≤r≤0.4D。

本实施例中，三个底端出液通道13的各一端均在所述轴心进液通道12的同一位置处与所述轴心进液通道12相连通，从而使得由底端至距离底端a的位置之间的各处剖面均含有三个底端出液通道13(如图8所示)。若距离r的尺寸过小，则刀具切削部强度明显降低，若距离r尺寸过大，则柄部射流孔设置难度加大，也无法实现刀具的充分冷却。

本实施例中，所述圆周出液通道14的轴线与所述棒形体10的中心轴线的夹角为β，若各个圆周出液通道14的轴线与棒形体的中心轴线的夹角均相等时，则

若存在两个以上的圆周出液通道14的轴线与棒形体10的中心轴线的夹角不相等时，则10°≤β≤80°，夹角β过小，则出液通道长度过长，易使刀具强度降低，夹角β过大，则出液通道内冷却液无法流向排屑槽，排屑和冷却效果大打折扣；每个圆周出液通道14的出液位置均在对应的排屑槽3内，且每个排屑槽3内仅有一个圆周出液通道14。

本实施例中，所述切削部1中，在距离底端为大于a小于b的位置处，各个圆周出液通道14在所述棒形体10的中心轴线处的投影呈首尾相接，从而使得由距离底端a的位置至距离底端b的位置之间的各处剖面有且仅有一个轴心进液通道12和一个圆周出液通道14(如图9、图10、图11所示)。

本实施例中，所述轴心进液通道12的直径为d₁，且0.05D≤d₁≤0.2D，所述底端出液通道13和圆周出液通道14的直径均为d₂，0.03D≤d₂≤0.1D。若进液或出液通道的直径过大，则极容易降低刀具强度。

本实施例中，所述轴心进液通道12在柄部2的进液位置设置有锥形进液口15，锥形进液口15与柄部2顶端相交的进液口直径为d₃，d₁＜d₃≤2d₁，锥形进液口15的锥度为γ，且30°≤γ≤60°。锥形进水口起一定的增压效果，进水口直径过小或锥度过小，则增压效果降低，进水口直径过大或锥度过大则可能使进水口互相干涉，影响进水增压效果，同时也会影响刀具柄部强度。

本发明的一种内冷刀具，采用了棒形体10中，在棒形体10的中心轴线处设有轴心进液通道12，轴心进液通道12的一端通出柄部2的顶端，轴心进液通道12的另一端截止于距离切削部1的底端为a的位置处；所述切削部1中，设有数量与排屑槽3的数量相同的三个底端出液通道13，底端出液通道13的一端在所述距离切削部1的底端为a的位置处与轴心进液通道12相连通，底端出液通道13的另一端通出切削部1的底端；所述切削部1中，在距离切削部1的底端为a至b之间的位置处，其中，a＜b＜L，还设有数量与排屑槽3的数量相同的三个圆周出液通道14，圆周出液通道14的一端与轴心进液通道12相连通，圆周出液通道14的另一端通至对应的排屑槽3。本发明的这种结构，利用底端出液通道13可以直接冲走底端切削时产生的切屑，同时对切削刀具底端切削刃9进行充分冷却；而在深腔加工或复杂加工工况下，圆周出液通道14可以直接冲走圆周排屑槽内的切屑，同时对刀具圆周切削刃5冷却有优异效果；本发明既能够高效排出切削过程产生的切屑，还能够保证刀具切削过程中的有效冷却，对精益生产和刀具性能提升有积极意义，并且能够在一定程度上节约了冷却液的用量，改善了生产的环保性。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。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作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。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 (9)

1.一种内冷刀具，包括一棒形体；所述棒形体分为切削部和柄部两段，其中，切削部的自由端设为底端，柄部的自由端设为顶端；所述切削部的外径为D，长度为L；所述切削部中，由底端向顶端方向螺旋延伸设有两个以上的排屑槽，排屑槽朝向切削旋转方向的面为前刀面，所述前刀面与所述切削部的外周面相交形成圆周切削刃，所述切削部的外周面中与切削刃相接的面为后刀面；所述后刀面自切削部的底端延伸至柄部；其特征在于：所述棒形体中，在棒形体的中心轴线处设有轴心进液通道，轴心进液通道的一端通出柄部的顶端，轴心进液通道的另一端截止于距离底端为a的位置处；所述切削部中，设有数量与排屑槽的数量相同的n个底端出液通道，底端出液通道的一端在所述距离底端为a的位置处与轴心进液通道相连通，底端出液通道的另一端通出切削部的底端；所述切削部中，在距离底端为a至b之间的位置处，其中，a＜b＜L，还设有数量与排屑槽的数量相同的n个圆周出液通道，圆周出液通道的一端与轴心进液通道相连通，圆周出液通道的另一端通至对应的排屑槽，所述圆周出液通道的轴线与所述棒形体的中心轴线的夹角为β，若各个圆周出液通道的轴线与棒形体的中心轴线的夹角均相等时，则

r为所述排屑槽的槽底至棒形体的中心轴线的距离，若存在两个以上的圆周出液通道的轴线与棒形体的中心轴线的夹角不相等时，则10°≤β≤80°，每个圆周出液通道的出液位置均在对应的排屑槽内，且每个排屑槽内仅有一个圆周出液通道。

2.根据权利要求1所述的内冷刀具，其特征在于：所述切削部的底端基于排屑槽设置齿隙，齿隙朝向切削旋转方向的面为底端切削刃前刀面，所述底端切削刃前刀面与所述切削部的底端端面相交形成底端切削刃，所述切削部的底端端面为底端切削刃后刀面；所述底端出液通道的另一端作为出液口设在底端切削刃后刀面处。

3.根据权利要求2所述的内冷刀具，其特征在于：所述n个底端出液通道相对于棒形体的中心轴线呈均匀分布。

4.根据权利要求3所述的内冷刀具，其特征在于：所述底端出液通道的轴线与所述棒形体的中心轴线之间的夹角为α，且15°≤α≤50°。

5.根据权利要求4所述的内冷刀具，其特征在于：所述排屑槽的槽底至棒形体的中心轴线的距离r满足0.25D≤r≤0.4D。

6.根据权利要求5所述的内冷刀具，其特征在于：所述n个底端出液通道的各一端均在所述轴心进液通道的同一位置处与所述轴心进液通道相连通，从而使得由底端至距离底端a的位置之间的各处剖面均含有n个底端出液通道。

7.根据权利要求1所述的内冷刀具，其特征在于：所述切削部中，在距离底端为大于a小于b的位置处，各个圆周出液通道在所述棒形体的中心轴线处的投影呈首尾相接，从而使得由距离底端a的位置至距离底端b的位置之间的各处剖面有且仅有一个轴心进液通道和一个圆周出液通道。

8.根据权利要求7所述的内冷刀具，其特征在于：所述轴心进液通道的直径为d₁，且0.05D≤d₁≤0.2D，所述底端出液通道和圆周出液通道的直径均为d₂，0.03D≤d₂≤0.1D。

9.根据权利要求1所述的内冷刀具，其特征在于：所述轴心进液通道在柄部的进液位置设置有锥形进液口，锥形进液口与柄部顶端相交的进液口直径为d₃，d₁＜d₃≤2d₁，锥形进液口的锥度为γ，且30°≤γ≤60°。

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