CN115055703B - 一种车削装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车削装置，它主要解决了现有技术中车削刀片冷却效果差的问题，包括刀具本体、设于刀具本体上的刀座、车削刀片，刀座的侧壁的下部且位于开口的两侧均设有排水口，刀具本体上设有集水槽以及连通集水槽和排水口的通道，车削刀片安装于刀座时，两个第二刀尖切削刃的下表面分别与凸台的上表面面接触；弧形凸起部与刀座的侧壁线接触；弧形凸起部、车削刀片的侧面、侧壁和底面形成一条与排水口连通的流道，当车削过程中，旋转爪盘带动工件快速旋转，使得第一刀尖切削刃的下侧形成低压区，由冷却液喷嘴喷淋进入集水槽内的冷却液，在压强作用下，流经通道、排水口、流道喷出对第一刀尖切削刃的下部喷淋，提高了车削刀片的冷却效果。

Description

一种车削装置

技术领域

本发明涉及机械加工设备，尤其涉及一种车削装置。

背景技术

在高温合金、钛合金、不锈钢等加工材料的车削中，切削温度更高，为更好地带走切削热，提高刀具的使用寿命，都需要使用冷却液对切削刀片进行降温。传统车刀的冷却工艺中冷却液通常采用外置式，如中国专利申请号：201621410392.X公开的一种带有冷却装置的车削机床，包括床身，所述床身的一侧设置有循环储存箱，所述循环储存箱的内部设置有废液区，所述废液区的顶部设置有第一过滤网，所述第一过滤网的顶部设置有第二过滤网，所述废液区的一侧设置有隔板，所述隔板的一侧设置有循环区，所述循环区的内部设置有第一管道，所述第一管道连接废液区和过滤箱，所述过滤箱的一侧设置有第一水泵，所述第一水泵安装在第二管道上，所述第二管道连接第一水泵和喷嘴，所述循环储存箱的底部设置有托板，具体的，工作时先将工件通过旋转爪盘固定好，然后用尾座将工件顶紧防止甩动，然后启动机床开始工作，当用刀架上的刀具对工件进行加工时，冷却装置开始工作，内部的第二水泵将冷却水从储液槽抽出，通过第一出水管和第二进水管压到冷却环内的冷却槽，对主轴箱和旋转爪盘进行冷却。

但是，上述冷却方式中冷却液呈雨淋式喷射在刀片的前刀面，冷却液压力小，无法精准对切削区域进行冷却，并且导致冷却润滑效果不佳。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提供一种车削装置，它主要解决了现有技术中车削刀片冷却效果差的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种车削装置，包括旋转爪盘、尾座、冷却液喷嘴、刀架、设于刀架上的刀具本体、设于刀具本体上的刀座、设于刀座上的车削刀片，所述车削刀片包括刀片主体、设于刀片主体中轴线处的安装孔、由刀片主体的周侧向外延伸的三个刀尖切削刃，所述刀尖切削刃具有上表面、下表面以及连接上表面和下表面的侧面，所述侧面的中部设有弧形凸起部，所述刀座具有底面以及与底面连接的侧壁，所述侧壁为半闭合结构，其开设有其中一个供刀尖切削刃伸出以便于车削的开口，其余侧壁包覆于另外两个刀尖切削刃的侧面，定义处于开口处 的刀尖切削刃为第一刀尖切削刃，其余两个为第二刀尖切削刃，所述侧壁的下部且位于开口的两侧均设有排水口，所述刀具本体上设有集水槽以及连通集水槽和排水口的通道，所述刀座的底面设有凸台，所述车削刀片安装于刀座时，两个第二刀尖切削刃的下表面分别与凸台的上表面面接触；弧形凸起部与刀座的侧壁线接触；弧形凸起部、车削刀片的侧面、侧壁和底面形成一条与排水口连通的流道，当车削过程中，旋转爪盘带动工件快速旋转，使得第一刀尖切削刃的下侧形成低压区，由冷却液喷嘴喷淋进入集水槽内的冷却液，在压强作用下，流经通道、排水口、流道喷出对第一刀尖切削刃的下部喷淋。

进一步的，所述刀尖切削刃的上表面设有凹槽，所述凹槽的深度尺寸为2mm～5mm。

进一步的，各所述刀尖切削刃的下表面且沿横向方向凹设有通槽，所述通槽与流道连通，所述凸台上且位于第一刀尖切削刃处的通槽处设有凸条，所述凸条的高度尺寸大于通槽的深度尺寸。

进一步的，所述凸台的正投影面积尺寸小于刀座的底面的面积尺寸，使得凸台与刀座的侧壁具有一间隙。

进一步的，所述凸台与刀座的底面分离设置，所述凸台上设有螺纹孔，所述刀具本体通过安装组件与车削刀片连接。

进一步的，所述安装组件包括沿竖向方向贯穿设于刀座底面上的通孔、与穿设于安装孔内且与螺纹孔螺纹连接的锁紧螺栓，穿设于通孔内的连接杆、与连接杆的下端连接的楔形块、与楔形块连接的高频振动器，所述连接杆的上端与凸台连接。

进一步的，所述高频振动器包括壳体、与壳体活动连接的端盖、设于壳体内的两个铁棒、分别缠绕于铁棒上的线圈、分别与线圈电连接的稳流器、与两个稳流器电连接的控制器以及与控制器连接的电源开关，所述楔形块的中部通过螺栓锁紧于端盖上，两所述铁棒的自由端分别抵靠于楔形块的最厚一端和最薄一端。

进一步的，所述刀座的侧壁且位于排水口的上侧设有与弧形凸起部配合的弧形槽，所述弧形槽的曲率半径大于弧形凸起部的曲率半径。

进一步的，所述刀尖切削刃的侧面且位于弧形凸起部的上侧和下侧分别设有第一曲面和第二曲面，所述第一曲面的曲率半径大于第二曲面的曲率半径。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：本车削装置，工作时，工件由旋转爪盘固定并带动旋转，刀架带动刀具本体进给，从而带动车削刀片上的第一刀尖切削刃对工件进行车削，由于车削中第一刀尖切削刃的上端与工件接触，在冷却液喷嘴喷淋冷却液对工件和车削刀片冷却、润滑时，其喷淋方式使得第一刀尖切削刃的下部难以接触到冷却液，在高温合金、钛合金、不锈钢等材料时，车削刀片的升温明显，在冷却水的喷淋下，使得车削刀片形成局部高温，易造成断裂问题，由此，通过在冷却液喷嘴喷淋冷却液中，由刀具本体的集水槽形成部分冷却液收集，通过工件快速旋转车削中，其产生的热气以及气流快速流动形成的低压区，使得集水槽与流道的输出端形成压强差，处于集水槽内的冷却液在压强作用下，流经通道、排水口、流道喷出对第一刀尖切削刃的下部喷淋，实现第一刀尖切削刃的整体冷却、润滑作用，进而提高车削刀片的使用寿命；并且车削刀片设置的三个刀尖切削刃呈旋转对称设置，在安装于刀座中，两个第二刀尖切削刃的下表面分别与凸台的上表面面接触；弧形凸起部与刀座的侧壁线接触，使得安装的牢固性好，同时实现流道的密封效果，便于冷却液的引流，使得冷却液的压强提升，进一步提高冷却效果。

附图说明

图1是本发明实施例的俯视结构示意图。

图2是本发明实施例中刀具本体与车削刀片装配的俯视结构示意图。

图3是图2中A视角的结构示意图。

图4是本发明实施例中刀具本体的俯视结构示意图。

图5是图4中B视角的结构示意图。

图6是本发明实施例中车削刀片的俯视结构示意图。

图7是本发明实施例中车削刀片的仰视结构示意图。

图8是本发明实施例中刀具本体、车削刀片、安装组件的装配状态下的剖视结构示意图。

图9是本发明实施例的电路模块图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

参考图1至图9所示，一种车削装置，包括旋转爪盘1、尾座2、冷却液喷嘴、刀架3、设于刀架3上的刀具本体4、设于刀具本体4上的刀座5、设于刀座5上的车削刀片6，所述车削刀片6包括刀片主体61、设于刀片主体61中轴线处的安装孔62、由刀片主体61的周侧向外延伸的三个刀尖切削刃63，所述刀尖切削刃63具有上表面631、下表面632以及连接上表面631和下表面632的侧面633，所述侧面633的中部设有弧形凸起部7，所述刀座5具有底面51以及与底面51连接的侧壁52，所述侧壁52为半闭合结构，其开设有供其中一个刀尖切削刃63伸出以便于车削的开口8，其余侧壁52包覆于另外两个刀尖切削刃63的侧面，定义处于开口8处的刀尖切削刃63为第一刀尖切削刃63a，其余两个为第二刀尖切削刃63b，所述侧壁52的下部且位于开口8的两侧均设有排水口9，所述刀具本体4上设有集水槽10以及连通集水槽10和排水口9的通道11，所述刀座5的底面51设有凸台12，所述车削刀片6安装于刀座5时，两个第二刀尖切削刃63b的下表面分别与凸台12的上表面面接触；弧形凸起部7与刀座5的侧壁52线接触；弧形凸起部7、车削刀片6的侧面、侧壁52和底面51形成一条与排水口9连通的流道13，当车削过程中，旋转爪盘1带动工件100快速旋转，使得第一刀尖切削刃63a的下侧形成低压区，由冷却液喷嘴喷淋进入集水槽10内的冷却液，在压强作用下，流经通道11、排水口9、流道13喷出对第一刀尖切削刃63a的下部喷淋。

本车削装置，工作时，工件100由旋转爪盘1固定并带动旋转，刀架3带动刀具本体4进给，从而带动车削刀片6上的第一刀尖切削刃63a对工件100进行车削，由于车削中第一刀尖切削刃63a的上端与工件100接触，在冷却液喷嘴喷淋冷却液对工件100和车削刀片6冷却、润滑时，其喷淋方式使得第一刀尖切削刃63a的下部难以接触到冷却液，在切削高温合金、钛合金、不锈钢等材料时，车削刀片6的升温明显，在冷却水的喷淋下，使得车削刀片6形成局部高温，易造成断裂问题，由此，通过在冷却液喷嘴喷淋冷却液中，由刀具本体4的集水槽10形成部分冷却液收集，通过工件100快速旋转车削中，其产生的热气以及气流快速流动形成的低压区，使得集水槽10与流道13的输出端形成压强差，处于集水槽10内的冷却液在压强作用下，流经通道11、排水口9、流道13喷出对第一刀尖切削刃63a的下部喷淋，实现第一刀尖切削刃63a的整体冷却、润滑作用，进而提高车削刀片6的使用寿命；并且车削刀片6设置的三个刀尖切削刃63呈旋转对称设置，在安装于刀座5中，两个第二刀尖切削刃63b的下表面分别与凸台12的上表面面接触；弧形凸起部7与刀座5的侧壁52线接触，使得安装的牢固性好，同时实现流道13的密封效果，便于冷却液的引流，使得冷却液的压强提升，进一步提高冷却效果。

所述刀尖切削刃63的上表面631设有凹槽14，所述凹槽14的深度尺寸为2mm～5mm，优选的为3mm，提高暂存冷却液的作用，提高冷却效果；并且所述刀尖切削刃63的侧面633向内凹设有弧形曲面15，提高刀尖切削刃63与外部的接触面积，由此提高与冷却液的接触面积，进而提高喷淋冷却效果；进一步的，各所述刀尖切削刃63的下表面632且沿横向方向凹设有通槽16，所述通槽16与流道13连通，所述凸台12上且位于第一刀尖切削刃63a处的通槽16处设有凸条17，所述凸条17的高度尺寸大于通槽16的深度尺寸，使得该凸条17嵌设于通槽16处时，垫起第一刀尖切削刃63a，使得第一刀尖切削刃63a与凸台12脱离，形成冷却液漫流区域，一方面提高与冷却液的接触，并且冷却液的漫流，且由于冷却液的张力作用贴附于车削刀片6和凸条17的表面，使得流道13的密封进一步提高，便于冷却液的引流，由凸条17的设置，要使得两个第二刀尖切削刃63b的下表面分别与凸台12的上表面面接触时，将所述凸台12的上表面且远离开口8区域设置成倾斜面18，以满足车削刀片6安装的稳定性。

所述凸台12的正投影面积尺寸小于刀座5的底面51的面积尺寸，使得凸台12与刀座5的侧壁52具有一间隙19，该间隙19与流道13连通，能够加大冷却液的溢流速度，且提高与车削刀片6的接触面积，从而提高冷却效果。

所述凸台12与刀座5的底面分离设置，所述凸台12上设有螺纹孔，所述刀具本体4通过安装组件20与车削刀片6连接，所述安装组件20包括沿竖向方向贯穿设于刀座5底面51上的通孔201、与穿设于安装孔62内且与螺纹孔螺纹连接的锁紧螺栓202，穿设于通孔201内的连接杆203、与连接杆203的下端连接的楔形块204、与楔形块204连接的高频振动器，所述连接杆203的上端与凸台12连接，通过高频振动器产生的单方向的高频振动，通过楔形块204的作用，使得高频振动传递至车削刀片6的第一刀尖切削刃63a形成高频运动的椭圆结构的振幅轨迹，使得第一刀尖切削刃63a与工件100表面形成高频接触车削，有利于车削刀片6的散热，同时能够提高车削效率以及车削精确度，并且，由于工件100的加工精度较低，在高速转动中易产生径向跳动，由传统的车削刀片6抵靠于工作100车削的方式，易产生车削刀片6与工件100的撞击，造成车削刀片6的断裂，因此，通过第一刀尖切削刃63a形成高频运动的椭圆结构的振幅轨迹，使得车削刀片6与工件100的高频接触，避免较大跳动撞击车削刀片6，提高车削刀片6的使用寿命。

具体的，所述高频振动器包括壳体205、与壳体205活动连接的端盖206、设于壳体205内的两个铁棒207、分别缠绕于铁棒207上的线圈208、分别与线圈208电连接的稳流器209、与两个稳流器209电连接的控制器210以及与控制器210连接的电源开关，所述楔形块204的中部通过螺栓锁紧于端盖206上，两所述铁棒207的自由端分别抵靠于楔形块204的最厚一端和最薄一端，通过控制器210分别控制两根铁棒207上通过线圈208的电流变化，使得线圈208产生的电磁方向交替转换，使得铁棒207在磁场作用下发生位置变化，由此在两根铁棒207的交替变化下，形成高频振动，该种高频振动器的使用噪音小，可靠性高，且振动频率高，降低能耗。

并且，所述刀座5的侧壁52且位于排水口9的上侧设有与弧形凸起部7配合的弧形槽30，所述弧形槽30的曲率半径大于弧形凸起部7的曲率半径，所述刀尖切削刃63的侧面且位于弧形凸起部7的上侧和下侧分别设有第一曲面31和第二曲面32，所述第一曲面31的曲率半径大于第二曲面32的曲率半径，使得车削刀片6上下振动的同时产生横向振动，由于弧形凸起部7沿弧形槽30的内表面滑动，且形成线接触，使得车削刀片6在振动过程中，其横向一端处于最高位置时，其横向另一端处于最低位置，当车削刀片6滑动至最高位置时，该侧的弧形凸起部7抵靠于弧形槽30的上部，且第二曲面32抵靠于弧形槽30的下沿，同时，其另一侧的弧形凸起部7抵靠于弧形槽30的下部，且第一曲面31抵靠于弧形槽30的上沿，形成双线接触，提高车削刀片6的运行稳定性，并且在凸条17与通槽16的配合下，实现车削刀片6在高频振动的情况下，满足振动幅度的同时，能够降低与刀座5的摩擦，提高设备的耐用性。

本实施例中，还包括有控制系统40，所述控制系统包括主控制器401、用于采集第一刀尖切削刃63a振动情况的振动传感器402、用于采集第一刀尖切削刃63a温度的第一红外传感器403、用于采集工件100表面温度的第二红外传感器404、用于采集工件100旋转中其自由端动态弯曲变形的涡电流位移传感器405、用于采集工件100旋转速度的速度传感器406，所述振动传感器402为压电式三向加速度传感器，所述振动传感器402、第一红外传感器403、第二红外传感器404、涡电流位移传感器405、速度传感器406分别与主控制器401的输入端电连接，所述控制器210与主控制器401的输出端电连接，通过振动传感器402、第一红外传感器403、第二红外传感器404、涡电流位移传感器405、速度传感器406分别采集第一刀尖切削刃63a振动情况、采集第一刀尖切削刃63a温度、采集工件100的温度、工件100旋转中其自由端动态弯曲变形以及采集工件100的旋转速度的数据，并传输至主控制器401，通过主控制器401分析工件100旋转中的动态的特性，并结合工件100的温度热胀冷缩特性，进而分析工件100旋转中的径向跳动情况，再通过主控制器401传输指令至控制器210，通过控制器210控制通过缠绕于两个铁棒207的线圈208的电流大小和方向，进而控制车削刀片6的振动大小，以适应工件100旋转中的动态的特性，提高车削的精确度。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车削装置，其特征在于：包括旋转爪盘、尾座、冷却液喷嘴、刀架、设于刀架上的刀具本体、设于刀具本体上的刀座、设于刀座上的车削刀片，所述车削刀片包括刀片主体、设于刀片主体中轴线处的安装孔、由刀片主体的周侧向外延伸的三个刀尖切削刃，所述刀尖切削刃具有上表面、下表面以及连接上表面和下表面的侧面，所述侧面的中部设有弧形凸起部，所述刀座具有底面以及与底面连接的侧壁，所述侧壁为半闭合结构，其开设有供其中一个刀尖切削刃伸出以便于车削的开口，其余侧壁包覆于另外两个刀尖切削刃的侧面，定义处于开口处的刀尖切削刃为第一刀尖切削刃，其余两个为第二刀尖切削刃，所述侧壁的下部且位于开口的两侧均设有排水口，所述刀具本体上设有集水槽以及连通集水槽和排水口的通道，所述刀座的底面设有凸台，所述凸台的正投影面积尺寸小于刀座的底面的面积尺寸，使得凸台与刀座的侧壁具有一间隙，所述车削刀片安装于刀座时，两个第二刀尖切削刃的下表面分别与凸台的上表面面接触；弧形凸起部与刀座的侧壁线接触；弧形凸起部、车削刀片的侧面、侧壁和底面形成一条与排水口连通的流道，当车削过程中，旋转爪盘带动工件快速旋转，使得第一刀尖切削刃的下侧形成低压区，由冷却液喷嘴喷淋进入集水槽内的冷却液，在压强作用下，流经通道、排水口、流道喷出对第一刀尖切削刃的下部喷淋。

2.根据权利要求1所述的车削装置，其特征在于：所述刀尖切削刃的上表面设有凹槽，所述凹槽的深度尺寸为2mm～5mm。

3.根据权利要求1所述的车削装置，其特征在于：各所述刀尖切削刃的下表面且沿横向方向凹设有通槽，所述通槽与流道连通，所述凸台上且位于第一刀尖切削刃处的通槽处设有凸条，所述凸条的高度尺寸大于通槽的深度尺寸。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的车削装置，其特征在于：所述凸台与刀座的底面分离设置，所述凸台上设有螺纹孔，所述刀具本体通过安装组件与车削刀片连接。

5.根据权利要求4所述的车削装置，其特征在于：所述安装组件包括沿竖向方向贯穿设于刀座底面上的通孔、穿设于安装孔内且与螺纹孔螺纹连接的锁紧螺栓、穿设于通孔内的连接杆、与连接杆的下端连接的楔形块、与楔形块连接的高频振动器，所述连接杆的上端与凸台连接。

6.根据权利要求5所述的车削装置，其特征在于：所述高频振动器包括壳体、与壳体活动连接的端盖、设于壳体内的两个铁棒、分别缠绕于铁棒上的线圈、分别与线圈电连接的稳流器、与两个稳流器电连接的控制器以及与控制器连接的电源开关，所述楔形块的中部通过螺栓锁紧于端盖上，两所述铁棒的自由端分别抵靠于楔形块的最厚一端和最薄一端。

7.根据权利要求6所述的车削装置，其特征在于：所述刀座的侧壁且位于排水口的上侧设有与弧形凸起部配合的弧形槽，所述弧形槽的曲率半径大于弧形凸起部的曲率半径。

8.根据权利要求7所述的车削装置，其特征在于：所述刀尖切削刃的侧面且位于弧形凸起部的上侧和下侧分别设有第一曲面和第二曲面，所述第一曲面的曲率半径大于第二曲面的曲率半径。

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