CN113319350A - 一种长刃型内冷刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长刃型内冷刀具，包括一棒形体；棒形体分为切削部和柄部两段，切削部中，由切削部的自由端的端头向柄部方向螺旋延伸设有多个排屑槽；所述棒形体的中心轴线位置，由柄部的自由端的端头向切削部的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔，且中心冷却孔的一端通出柄部的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔向排屑槽方向发散设有多个射流冷却孔，各个射流冷却孔的一端分别与中心冷却孔相连通，各个射流冷却孔的另一端分别通至对应的排屑槽。本发明能够实现刀具侧壁切削加工过程中的有效冷却并及时排出刀具切削产生的切屑，同时还可以保证刀具加工和装夹的精度，延长刀具寿命。
Description
技术领域
本发明涉及刀具技术领域，特别是涉及一种进行侧壁金属切削加工的长刃型内冷刀具。
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。切削刀具在进行侧壁金属切削加工时，产生切屑往往较长，极易造成切屑堆积和二次切削，因此切屑的排出情况会对刀具的加工性能产生较大影响。
由于侧壁加工时切深参数一般会较大，普通的外部冷却往往会受到工件的遮挡而无法将冷却液喷射到切削加工位置，不仅会降低刀具加工冷却效果，还会影响加工工件表面质量。现有技术的内冷刀具一般采用底部出水，即在切削部分的端头位置(底刃位置或靠近底刃位置)喷水，这种方式对解决侧壁加工位置的冷却问题起到的作用不大。
美国专利文献US6648561公开了一种在切削刀具的柄部开槽的设计来实现刀具的有效冷却和切屑的排出，但是在实际使用中柄部的切削液射流槽会降低刀具的夹持精度，同时还会在一定程度上损坏夹持设备，降低夹持设备的精度，因而降低了生产的经济性和安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种长刃型内冷刀具，通过结构改进，能够实现刀具侧壁切削加工过程中的有效冷却并及时排出刀具切削产生的切屑，同时还可以保证刀具加工和装夹的精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种长刃型内冷刀具，包括一棒形体；所述棒形体分为切削部和柄部两段，且切削部和柄部在所述棒形体的中部位置一体相接；所述切削部中，由切削部的自由端的端头向柄部方向螺旋延伸设有多个排屑槽，各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自由端的端头延伸至柄部；所述棒形体的中心轴线位置，由柄部的自由端的端头向切削部的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔，且中心冷却孔的一端通出柄部的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔向排屑槽方向发散设有多个射流冷却孔，各个射流冷却孔的一端分别与中心冷却孔相连通，各个射流冷却孔的另一端分别通至对应的排屑槽。
所述中心冷却孔的另一端在靠近切削部和柄部的相接位置处与所述各个射流冷却孔相连接。
所述中心冷却孔的另一端沿着中心轴线延伸至所述切削部的自由端的端头并通出所述切削部的自由端的端头。
所述棒形体的外径为D，所述中心冷却孔的直径为d1，且0＜d1≤0.15D；所述射流冷却孔的直径为d2，且0＜d2≤0.15D。
所述切削部的自由端的端头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自由端的端面相交形成底端切削刃，所述切削部的自由端的端面为底端切削刃后刀面。
所述射流冷却孔与棒形体的中心轴线之间的夹角为α，10°≤α≤60°。
所述柄部的自由端的端头设有与中心冷却孔的一端相接的锥形进水口，所述锥形进水口与柄部的自由端的端面相交处的进水口直径为d3，d1＜d3≤2d1，锥形进水口的锥度为γ，20°≤γ≤60°。
所述射流冷却孔由靠近切削部和柄部的相接位置的中心冷却孔延伸至切削部的排屑槽与柄部的相接处而不干涉所述圆周切削刃。
所述圆周切削刃的轮廓为圆柱形、锥形或椭圆形。
所述中心冷却孔和/或射流冷却孔的截面形状为圆形或椭圆形或方形。
所述棒形体为高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、本发明由于采用了在棒形体的中心轴线位置，由柄部的自由端的端头向切削部的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔，且中心冷却孔的一端通出柄部的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔向排屑槽方向发散设有多个射流冷却孔，各个射流冷却孔的一端分别与中心冷却孔相连通，各个射流冷却孔的另一端分别通至对应的排屑槽。本发明的这种结构，一是，能够解决侧壁金属切削加工时切屑无法及时有效排出的问题，射流冷却孔可以直接冲走侧壁加工切削时产生的切屑，防止切屑堆积对刀具切削寿命和性能产生影响；二是能够实现刀具切削部位的及时充分冷却，能够对切削刀具底端切削刃进行充分冷却，尤其对深腔加工或复杂加工工况下的刀具冷却有优异效果，内部冷却实现切削加工冷却的经济和环保；三是，能够保证刀具加工和装夹精度；四是，制造简单，经济性高，且对刀具强度影响较小。
2、本发明由于还采用了中心冷却孔的另一端沿着中心轴线延伸至所述切削部的自由端的端头并通出所述切削部的自由端的端头。本发明的这种结构，能够同时实现柄部射流和底部切削刃冷却的效果，可使大切深加工工况下刀具得到更好的冷却和排屑。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种长刃型内冷刀具不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的实施例一的立体构造示意图；
图2是本发明的实施例一的结构示意图；
图3是本发明的实施例一的结构示意图(示出中心冷却孔和射流冷却孔的结构)；
图4是本发明的实施例一的柄部的自由端的端面的结构示意图；
图5是本发明的实施例一的对着柄部的自由端的端面方向的结构示意图；
图6是沿图5中的B-B线的剖视图；
图7是本发明的实施例二的结构示意图(示出中心冷却孔和射流冷却孔的结构)；
图8是本发明的实施例二的结构剖视图。
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、中心冷却孔；13、射流冷却孔；14、锥形进水口。
具体实施方式
实施例一
参见图1至图6所示，本发明的一种长刃型内冷刀具，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，且切削部1和柄部2在所述棒形体10的中部位置一体相接；所述切削部1中，由切削部1的自由端的端头向柄部2方向螺旋延伸设有多个排屑槽3，各排屑槽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5相接的面为后刀面6；所述后刀面6自切削部的自由端的端头延伸至柄部2；所述棒形体10的中心轴线位置，由柄部2的自由端的端头向切削部的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔12，且中心冷却孔12的一端通出柄部2的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔12向排屑槽方向发散设有多个射流冷却孔13，各个射流冷却孔13的一端分别与中心冷却孔12相连通，各个射流冷却孔13的另一端分别通至对应的排屑槽3。本实施例中，以切削部1的自由端的端头为刀具的底部，则切削部1的自由端的端头即为切削部1的底端的端头，柄部2的自由端的端头则为刀具的顶部，同时，柄部2的自由端的端头则柄部2的顶端。
本实施例中，所述中心冷却孔12的另一端在靠近切削部和柄部的相接位置处与所述各个射流冷却孔13相连接。
本实施例中，所述棒形体10的外径为D，所述中心冷却孔12的直径为d1，且0＜d1≤0.15D；所述射流冷却孔13的直径为d2，且0＜d2≤0.15D。若中心冷却孔和射流冷却孔的直径过大，则极容易降低刀具强度。
本实施例中，排屑槽3的数量与射流冷却孔13的数量相同，排屑槽3的数量为四个，射流冷却孔13的数量也为四个并与排屑槽3一一对应。
本实施例中，所述切削部1的自由端的端头(即切削部1的底端的端头)基于排屑槽3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的自由端的端面(即切削部1的底端的端面)相交形成底端切削刃9，所述切削部1的自由端的端面(即切削部1的底端的端面)为底端切削刃后刀面11。
本实施例中，所述射流冷却孔13与棒形体1的中心轴线之间的夹角为α，10°≤α≤60°。若夹角过小，则射流冷却孔极难加工，且降低刀具强度，若夹角过大，则射流冷却孔无法实现对刀具切削部的有效冷却。
本实施例中，所述柄部的自由端的端头设有与中心冷却孔12的一端相接的锥形进水口14，所述锥形进水口14与柄部的自由端的端面相交处的进水口直径为d3，d1＜d3≤2d1，锥形进水口14的锥度为γ，20°≤γ≤60°。本实施例是在柄部2的对应于中心冷却孔12的进液位置设置锥形进水口14。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。
本实施例中，所述射流冷却孔13由靠近切削部和柄部的相接位置的中心冷却孔12延伸至切削部的排屑槽3与柄部2的相接处而不干涉所述圆周切削刃5。
本实施例中，所述圆周切削刃5的轮廓为圆柱形。当然，根据需要，圆周切削刃5的轮廓也可以设置成锥形或椭圆形等。
本实施例中，所述中心冷却孔12和射流冷却孔13的截面形状均为圆形。当然，根据需要，中心冷却孔12和射流冷却孔13的截面形状也可以设置成椭圆形或方形等，甚至还可以为异形。
本实施例中，所述棒形体10为高速钢、硬质合金、CBN(立方氮化硼)和PCD(聚晶金刚石)中的一种或多种材料制作而成。
本发明的一种长刃型内冷刀具，在棒形体10的中心轴线位置，由柄部2的自由端的端头向切削部1的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔12，且中心冷却孔12的一端通出柄部2的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔12向排屑槽3方向发散设有多个射流冷却孔13，各个射流冷却孔13的一端分别与中心冷却孔12相连通，各个射流冷却孔13的另一端分别通至对应的排屑槽3。本发明的这种结构，一是，能够解决侧壁金属切削加工时切屑无法及时有效排出的问题，射流冷却孔可以直接冲走侧壁加工切削时产生的切屑，防止切屑堆积对刀具切削寿命和性能产生影响；二是能够实现刀具切削部位的及时充分冷却，能够对切削刀具底端切削刃进行充分冷却，尤其对深腔加工或复杂加工工况下的刀具冷却有优异效果，内部冷却实现切削加工冷却的经济和环保；三是，能够保证刀具加工和装夹精度；四是，制造简单，经济性高，且对刀具强度影响较小。
实施例二
参见图7至图8所示，本发明的一种长刃型内冷刀具，与实施例一的不同之处在于，所述中心冷却孔12的另一端沿着中心轴线延伸至所述切削部1的自由端的端头并通出所述切削部1的自由端的端头。
本发明的一种长刃型内冷刀具，还采用了中心冷却孔12的另一端沿着中心轴线延伸至所述切削部1的自由端的端头并通出所述切削部1的自由端的端头。本发明的这种结构，能够同时实现柄部射流和底部切削刃冷却的效果，可使大切深加工工况下刀具得到更好的冷却和排屑。
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 (10)
1.一种长刃型内冷刀具，包括一棒形体；所述棒形体分为切削部和柄部两段，且切削部和柄部在所述棒形体的中部位置一体相接；所述切削部中，由切削部的自由端的端头向柄部方向螺旋延伸设有多个排屑槽，各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自由端的端头延伸至柄部；其特征在于：所述棒形体的中心轴线位置，由柄部的自由端的端头向切削部的自由端的端头方向延伸设有一个中心冷却孔，且中心冷却孔的一端通出柄部的自由端的端头；在靠近切削部和柄部的相接位置，由中心冷却孔向排屑槽方向发散设有多个射流冷却孔，各个射流冷却孔的一端分别与中心冷却孔相连通，各个射流冷却孔的另一端分别通至对应的排屑槽。
2.根据权利要求1所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述中心冷却孔的另一端在靠近切削部和柄部的相接位置处与所述各个射流冷却孔相连接。
3.根据权利要求1所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述中心冷却孔的另一端沿着中心轴线延伸至所述切削部的自由端的端头并通出所述切削部的自由端的端头。
4.根据权利要求2或3所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述棒形体的外径为D，所述中心冷却孔的直径为d1，且0＜d1≤0.15D；所述射流冷却孔的直径为d2，且0＜d2≤0.15D。
5.根据权利要求4所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述切削部的自由端的端头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自由端的端面相交形成底端切削刃，所述切削部的自由端的端面为底端切削刃后刀面。
6.根据权利要求4所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述射流冷却孔与棒形体的中心轴线之间的夹角为α，10°≤α≤60°。
7.根据权利要求4所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述柄部的自由端的端头设有与中心冷却孔的一端相接的锥形进水口，所述锥形进水口与柄部的自由端的端面相交处的进水口直径为d3，d1＜d3≤2d1，锥形进水口的锥度为γ，20°≤γ≤60°。
8.根据权利要求6所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述射流冷却孔由靠近切削部和柄部的相接位置的中心冷却孔延伸至切削部的排屑槽与柄部的相接处而不干涉所述圆周切削刃。
9.根据权利要求1所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述圆周切削刃的轮廓为圆柱形、锥形或椭圆形；所述棒形体为高速钢、硬质合金、CBN和PCD中的一种或多种材料制作而成。
10.根据权利要求4所述的长刃型内冷刀具，其特征在于：所述中心冷却孔和/或射流冷却孔的截面形状为圆形或椭圆形或方形。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210831 |