CN215509022U - 带有强力内冷却喷嘴的切削工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了带有强力内冷却喷嘴的切削工具，包括刀杆本体、刀片和喷嘴，刀杆本体内部配置有冷却通道；刀片设于刀杆本体的一端；喷嘴的内部配置有流体管路，流体管路包括流体进入孔与流体排出孔，流体排出孔设于喷嘴的前端，流体进入孔设于喷嘴的后端；喷嘴的前端与刀片相对设置，流体进入孔能够与冷却通道相连通；流体管路的截面自流体进入孔一端向流体排出孔一端逐渐减小。在切削加工时，冷却介质可以精准的喷射到切削区域，可对刀尖进行精准冷却，以提升刀具寿命，提升断屑能力和冲屑能力。另外，冷却介质从喷嘴喷射出来时流速得以增加，作用到切削区域的压强增加，有利于将切削折断或排出。

Description

带有强力内冷却喷嘴的切削工具

技术领域

本实用新型涉及切削工具技术领域，特别涉及带有强力内冷却喷嘴的切削工具。

背景技术

随着国内制造业越来越完善，自动化设备日趋成熟，在车削加工线、铣削加工线上的无人化值守连线制造中，现面临巨大挑战，这一挑战来自于设备的长时间运行稳定性。

为了做好切削的处理，需要使用具有高压力的冷却介质精确对准切削区域喷射，使长切屑变成短的切屑，还要能更好的及时的排出去。这就需要使用带精准内冷却的刀杆、刀座配合。

为了做好排屑的处理，需要使用具有高压力的冷却介质精确对准切削区域喷射，使长切屑变成短的切屑，通过高压冷却介质冲击把切屑顺畅及时的排出去。

为了使刀具在整个使用过程中工况稳定，第一个要点就要保证每次切削时冷却介质以相同的压力和流量喷射到刀尖上，这样可以保证工况稳定，提升刀具寿命的稳定性，同时也可以提升刀具寿命。与之相对就的是使用外冷却或非精准内冷却，受工件形状或切削影响，冷却介质不能实时保持一致，刀尖温度忽高忽低，这样刀具寿命不稳定，无法实行定数换刀，自动化和无人值守也无从谈起。

然而，现有技术中的切削工具，并不能很好的解决以上问题。例如申请号为CN200710001602.9的发明专利所公布的镗杆，其采用镗杆顶端与刀尖相反方向出水的方式，仅适用于盲孔加工，若使用在通孔加工时刀尖得不到冷却也起不到排屑作用，容易产生长切屑以及切屑堵塞的问题。授权公告号为CN206622638U的实用新型专利所公布的车刀，喷嘴与切削区域较远，冷却介质从喷嘴到切削区域的这个区间已经损失了相当大一部分动能。然而，喷嘴离切削区域较近的类型中也存在问题，例如授权公告号为CN209716491U的实用新型专利所公布的车刀，其采用外部接管子输入冷却介质的形式，这样安装不便且会让切屑挂在管子上，影响运行稳定；普通直孔喷嘴，无法提升冷却介质的压力或流速。例如授权公告号为CN104144768B、CN107708900B的发明专利所公布的车刀，普通直孔喷嘴，无法提升冷却介质的压力或流速。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带有强力内冷却喷嘴的切削工具，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本实用新型的一个方面，提供了带有强力内冷却喷嘴的切削工具，包括刀杆本体、刀片和喷嘴，刀杆本体的内部配置有冷却通道；刀杆本体的一端设有刀片槽，刀片安装于刀片槽内；

喷嘴的内部配置有流体管路，流体管路包括流体进入孔与流体排出孔，流体排出孔设于喷嘴的前端，流体进入孔设于喷嘴的后端；喷嘴的前端与刀片槽相对设置，流体进入孔能够与冷却通道相连通；

流体管路的截面自流体进入孔一端向流体排出孔一端逐渐减小。

本实用新型的有益效果在于，在切削加工时，冷却介质通过冷却通道进入喷嘴内的流体管路，并经由流体排出孔精准的喷射到刀片的切削区域，可对刀尖进行精准冷却，以提升刀具寿命，提升断屑能力和冲屑能力。另外，冷却介质从喷嘴喷射出来时流速得以增加，作用到切削区域的压强增加，有利于将切削折断或排出。

在一些实施方式中，流体管路设有流体缓冲区，流体缓冲区靠近喷嘴前端的一侧还配置有流体加速区。

其有益效果在于，流体缓冲区可有效消除上游方向来的流体的乱流，保证冷却介质的流向。冷却介质经流体缓冲区稳流后进入流体加速区加速，然后经流体排出孔排出，提升了冷却介质的冲击力。

在一些实施方式中，流体加速区为锥形管道，锥形管道的尖端指向流体排出孔；锥形管道的锥角α为20°至120°。

其有益效果在于，冷却介质进入流体加速区，由于该区域的截面越来越小，从而可以提升冷却介质的流速。

流体加速区为具有小锥度的过渡管道，冷却介质流经流体加速区后可以加速和整形，让冷却介质排出后的形状同流体排出孔截面形状相似，例如，圆柱状流体排出孔所排出后的流体形状为圆柱状。流体排出孔的形状根据切屑形状设定，流体排出孔的截面积大小可以根据喷嘴上游所输出的流体压力和流量以及切屑形状设定。

在一些实施方式中，流体排出孔为多个，多个流体排出孔的截面面积之和小于流体进入孔的截面面积。

其有益效果在于，可以保证冷却介质从流体排出孔喷射而出时的动能。流体排出孔截面积大小关系着对切削折断的影响，如果流体排出孔直径较大，作用在切屑上的力被分散以及降低冷却介质速度。

在一些实施方式中，多个流体排出孔的截面面积之和为0.2mm²至100mm²。

更进一步的，多个流体排出孔的截面面积之和为0.4mm²至50mm²。

更进一步的，多个流体排出孔的截面面积之和为0.8mm²至20mm²。

其有益效果在于，既保证冷却介质的流速又兼顾冷却介质的动能，保证冷却介质正常发挥功能。

流体排出孔的形状根据切削工具应用工况设计，当切削工具为小切深时可选择采用圆形孔，这样作用力集中在一起。如果为大切深时采用具有圆角的矩形口或锥形槽口或纺锤形槽口，这样让整个切削区域都在流体喷射范围内。

在一些实施方式中，喷嘴包括喷嘴主体和入口管道，喷嘴主体与入口管道相连接，入口管道上远离喷嘴主体的一端为流体进入孔；喷嘴主体靠近入口管道处设有滑动斜面；滑动斜面与喷嘴底面之间的夹角β大于或等于45°。

其有益效果在于，喷嘴通过入口管道与刀杆本体相连接，便于冷却介质从刀杆本体进入喷嘴内部。滑动斜面与喷嘴底面之间有一定的夹角，可以让喷嘴沿滑动斜面向下向后拉紧刀片。

在一些实施方式中，在喷嘴主体的底部配置有向下突出的拉紧结构，拉紧结构靠近喷嘴的前端设置；

拉紧结构包括向下突出的压紧凸台，压紧凸台的下表面与喷嘴底面之间有高度差；压紧凸台上远离喷嘴主体的一端依次设有圆柱凸台和后拉凸台；后拉凸台上靠近入口管道的一侧设有凸缘；圆柱凸台与后拉凸台能够与刀片上的刀片孔相配合。

其有益效果在于，喷嘴不仅起到了输入冷却介质的作用，还起到了对刀片进行压紧和后拉的作用，仅松紧一个螺钉就可以拆装刀片。

在一些实施方式中，喷嘴的中部设有螺栓通孔，刀杆本体上靠近刀片槽的位置配置有喷嘴安装孔，螺栓能够同时与螺栓通孔以及喷嘴安装孔相配合。

其有益效果在于，通过螺栓与螺栓通孔以及喷嘴安装孔配合可以将喷嘴固定在刀杆本体上。

在一些实施方式中，喷嘴为一体式结构，喷嘴为金属材质，喷嘴为增材制造所得。

其有益效果在于，喷嘴使用增材制造，能高精度的制造出随形的流体通道、流体缓冲区和流体加速区锥形。还具有方便灵活，可以快速批量生产的优点。

附图说明

图1为实施例1所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具的爆炸结构示意图；

图2为图1所示带有强力内冷却喷嘴的切削工具的喷嘴的结构示意图图；

图3为图2所示喷嘴的内部结构示意图；

图4为图2所示喷嘴的俯视图；

图5为图1所示带有强力内冷却喷嘴的切削工具的刀杆本体的透视图；

图6为图1所示带有强力内冷却喷嘴的切削工具的装配示意图；

图7为实施例2所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具的装配示意图；

图8为实施例3所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具的装配示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为实施例4所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具的装配示意图；

图11为图10的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

图1～图6示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的带有强力内冷却喷嘴的切削工具。

本切削工具包括刀杆本体201、刀片260和喷嘴等，刀片260安装于刀杆本体201一端的的刀片槽内，喷嘴装于刀片260上方可向下和向后后拉紧刀片260。刀杆本体201的内部配置有冷却通道209，刀杆本体201上远离刀片槽的一端设有第一冷却孔(附图中未标出)，刀片槽附近设有第二冷却孔214，第一冷却孔与第二冷却孔214即为冷却通道209在刀杆本体201表面上的开口。

喷嘴内部配置有与该冷却通道209相连通的流体管路3。流体管路3包括一个流体进入孔1，与两个并排设置的流体排出孔6。冷却介质从刀杆本体201进入喷嘴的流体进入孔1，从流体排出孔6喷出直达刀片260的刀尖区域。

喷嘴的前端与后端相比，前端较为窄小，后端较为宽大。流体排出孔6设于喷嘴的前端，流体进入孔1设于喷嘴的后端，冷却介质从流体进入孔1进入喷嘴内部的流体管路3，并经由冷却排出孔喷射而出。喷嘴的前端与刀片槽相对设置。

喷嘴包括喷嘴主体10与入口管道7，入口管道7与喷嘴主体10相连通。入口管道7上远离喷嘴主体10的一端为流体进入孔1。

入口管道7外有密封槽8，密封槽8内可装入密封圈9，入口管道7可插入第二冷却孔214，从刀杆本体201流入的流体经第一冷却孔流向第二冷却孔214，再由第二冷却孔214流入喷嘴的流体进入孔1。

入口管道7与喷嘴主体10相连，喷嘴主体10靠近入口管道7处有滑动斜面20，滑动斜面20用于锁紧承压。喷嘴底面19与滑动斜面20有一夹角β为45°。

喷嘴主体10上远离入口管道7的一侧有向下突出的压紧凸台14，压紧凸台14的下表面用于刀片260的正面压紧。在压紧凸台14上远离喷嘴主体10的方向依次有圆柱凸台15和后拉凸台16，圆柱凸台15和后拉凸台16远离入口管道7一侧有斜角17和圆角18，斜角17和圆角18的存在可让刀片260装卸更方便，后拉凸台16在靠近入口管道7的一端设有凸缘161，凸缘161离入口管道7更近，这样可以让后拉凸台16接触刀片260的中心的刀片孔264，让刀片260向后拉的作用力更靠近刀片260厚度方向的中间，作用效果更理想。

喷嘴主体10的下表面为喷嘴底面19，喷嘴底面19与压紧凸台14的下表面形成落差，喷嘴底面19高于压紧凸台14的下表面，在喷嘴与刀杆本体201安装时，喷嘴底面19始终不与刀片260或刀杆本体201接触。

喷嘴主体10靠近流体排出孔6的位置呈流线形设计，外形光滑无尖角，防止阻挡或堆积切屑。

喷嘴主体10入口管道7与流体排出孔6之间有螺栓通孔12，与螺栓通孔12同轴心且远离喷嘴底面19的方向设置有螺栓沉孔13，螺栓通孔12或螺栓沉孔13为长形槽口形状。螺栓可以穿过螺栓通孔12将喷嘴和刀片260锁紧固定于刀杆上。

喷嘴为一体式结构，使用增材制造。

刀片槽包括有刀片槽底面233和三个刀片靠面217。在三个刀片靠面217之间有避空孔227，228。

在刀杆本体201上有安装平面216，安装平面216与刀片260的切削平面平行且略低。

在刀片260切削平面远离刀尖的方向，位于三个刀片靠面217夹角范围内依次设置有弹簧孔225、喷嘴安装孔226、矩形槽213、第二冷却孔214。其中，弹簧孔225和喷嘴安装孔226同心设置，矩形槽213和第二冷却孔214同心设置。

本实施例的刀片260为等边不等角形状，在本实施例中具有一个底面和三个刀片侧面262与刀杆本体201，与使用两个刀片靠面217相比要大幅度提高刀片260的安装精度。

本实施例中还设置有垫片250，垫片250的形状和刀片260形状一致，垫片250的尺寸略小于刀片260尺寸，垫片250可用于保护刀体，当切削工具发生意外首先损坏的是刀片260和垫片250，而保护了刀体，垫片250和刀片260都可以方便的更换，垫片250使用垫片螺钉255紧固，垫片螺钉255可以放入垫片通孔253，垫片螺钉帽256大于垫片通孔253小于垫片沉孔254。刀片槽内，在垫片靠面219和刀片靠面之间有靠面台阶218。

垫片250同刀片260一样也有一个底面和三个靠面与刀杆接触。

刀片260、喷嘴与刀杆本体201安装时，将垫片250的底面与刀片槽底面233重合，垫片侧面251依次与各垫片靠面219重合，垫片螺钉255穿过垫片沉孔254和垫片通孔253安装于垫片安装孔232，止于垫片螺钉帽256接触到垫片通孔253上方。

弹簧267放入弹簧孔225中，喷嘴的入口管道7放入刀杆本体201的第二冷却孔214内，且让流体排出孔6靠近刀片槽方向，喷嘴螺钉270依次穿过喷嘴上的螺栓通孔12、弹簧267、刀杆本体201上的弹簧孔225安装于喷嘴安装孔226内，此时喷嘴先沿入口管道7的轴向向远离刀片槽的方向滑动，待喷嘴螺钉270旋转约2个牙固定后停止。

将刀片260的底面与垫片顶面252重合，刀片侧面262依次与各刀片靠面217重合。

继续向下旋转喷嘴螺钉270，此时喷嘴继续沿入口管道7的轴向方向向远离刀片槽的方向滑动，而后喷嘴上的滑动斜面20与矩形槽213的内侧面贴合，后拉凸台16和圆柱凸台15沿滑动斜面20方向进入刀片孔264内，再继续后拉凸台16与刀片孔264接触，压紧凸台14的下表面与刀片顶面263接触，刀片260被锁紧。

拆卸刀片260时，按反向旋转喷嘴螺钉270，喷嘴受弹簧267的力向上提起，刀片260得以松开，当后拉凸台16移出刀片通孔264后，此时刀片260可以被卸下。

喷嘴内的流体管路3的截面自流体进入孔1一端向流体排出孔6一端逐渐减小，并且流体管路3在靠近喷嘴前端的一侧设有流体缓冲区4和流体加速区5。流体加速区5数量为两个，流体排出孔6数量为两个，流体缓冲区4数量为一个，流体管路3、流体加速区5、流体排出孔6以螺栓通孔12为基准两侧对称。流体加速区5为锥形管道，锥角α为20°，流体排出孔6为圆孔，流体排出孔6截面积之和为1mm²，在一些实施例中，为了保证冷却介质的动能，流体排出孔6截面积之和可以扩大到50mm²。流体管路3的截面积逐级减小，流体管路3最小的截面积位于流体排出孔6。

本例使用弹簧267，弹簧267的外径小于弹簧孔225，弹簧267的内径大于喷嘴螺钉270，本弹簧267为压缩弹簧。弹簧267可放入弹簧孔225内。

在弹簧孔225内与之同心的有喷嘴安装孔226，喷嘴安装孔226小于弹簧孔225。

喷嘴螺钉270可以通过喷嘴上的螺栓通孔12螺纹安装于喷嘴安装孔226。

喷嘴的入口管道7位于两个刀片靠面217的夹角内的中间且落于刀尖与刀片通孔264的连线上，这样喷嘴的后拉力使刀片260向两个靠面的中心运动，刀片260安装精度高。

实施例2

图7示意性的显示了本实施例的装配图，与实施例1的不同之处在于，喷嘴内的流体加速区5同样为锥形管道，锥角α为120°，流体排出孔6为纺锤形且仅有一个，流体排出孔6截面积为0.2mm²。在一些实施例中，为了保证冷却介质的动能，流体排出孔6截面积之和可以扩大到100mm²。

在实施例1中，流体排出孔6采用了两个圆孔，流体动能作用点为两个圆形区域，作用区域有限，适用于切深不大的应用工况。

本实施例采用了纺锤形的流体排出孔6流体喷出后所覆盖的刀刃范围更大，流体排出孔6中间区域大，两侧区域小，对应的流体作用到刀尖处的动能大，作用到两刃刀刃处的动能小。根据一般切削知识，切深小的情况切屑不容易断，而切深大的情况切屑容易断，切削过程中发热量最大处位于刀尖处。因此，纺锤形的流体排出孔6中间孔大更利于刀尖散热，同时，当切深小的情况刀尖处的流体动能大也更利于断屑。而当大切深时切屑更容易折断，纺锤形的流体排出孔6中间孔两侧窄的区域可以作为大切深刀刃的冷却，也适用于切削工具向轴向或者径向两个方向切削。

本实施例的切削工具可应用的切深范围从小到大较为广泛。

本实施例与实施例1还有一处不同之处，喷嘴底面19与滑动斜面20之间的夹角β为50°。

实施例3

图8和图9示意性的显示了本实施例的装配图。与实施例1的不同之处在于，喷嘴内的流体加速区5同样为锥形管道，锥角α为30°，流体排出孔6为圆角矩形且仅有一个，样可以让流体喷射到更宽的刀刃上。流体排出孔6截面积为50mm²。在一些实施例中，为了提升冷却介质的流速，流体排出孔6截面积之和可以缩小到0.4mm²。

在某些情况下，由于工件内孔小，切削工具需伸入孔内加工，这样就对切削工具的形状和尺寸做出了要求，切削工具应该小于被加工孔的尺寸，因此，本实施例展示的是小直径刀具的应用示例。

本实施例相对于实施例1减少了垫片250和垫片螺钉255，采用了刃长较大但是内切圆较小的三角形刀片260，使用了两个刀片靠面217定位刀片260。由于空间限制，虽然喷嘴的入口管道7任然位于两个刀片靠面217的夹角内，但是不在两个刀片靠面217的夹角中间也不在刀尖与刀片通孔264的连线上，其位于“两个刀片靠面217的夹角中间”与“刀尖与刀片通孔264的连线”之间。由此可最大程度节省空间以设计出更小的刀具。

因喷嘴的入口管道7不在刀尖与刀片通孔264的连线上，所以本实施例中流体排出孔6与喷嘴的入口管道7或者说喷嘴的螺栓通孔12不对称，流体排出孔6根据刀尖的位置方向略有角度的偏转。

实施例4

图10和图11示意性的显示了本实施例的装配图。设计本实施例的目的类似实施例2，由于实施例2的刀具主要有轴向和径向两个加工方向，其采用纺锤形流体排出孔6，可以让刀尖获得更大的流体动能，两个刀刃也能获得一定的流体冷却。而本实施例的刀具主要为轴向车削，因此，本实施例采用锥形的流体排出孔6，锥形排出孔宽的一侧对准刀尖，窄的一侧向刀刃延伸。与实施例1的不同之处在于，喷嘴内的流体加速区5锥角α为40°，流体排出孔6截面积为0.8mm²。在一些实施例中，为了保证冷却介质的动能，流体排出孔6截面积之和可以扩大到20mm²。

为保证切深更大，本实施例相对于实施例3的喷嘴方向偏转的角度更小。这样的刀具更适合较大的切深，以及引导切屑从待加工表面排出的效果优于实施例3。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.带有强力内冷却喷嘴的切削工具，包括刀杆本体(201)、刀片(260)和喷嘴，所述刀杆本体(201)的内部配置有冷却通道(209)；所述刀杆本体(201)的一端设有刀片槽，所述刀片(260)安装于所述刀片槽内；其特征在于，

所述喷嘴的内部配置有流体管路(3)，所述流体管路(3)包括流体进入孔(1)与流体排出孔(6)，所述流体排出孔(6)设于所述喷嘴的前端，所述流体进入孔(1)设于所述喷嘴的后端；所述喷嘴的前端与所述刀片槽相对设置，所述流体进入孔(1)能够与所述冷却通道(209)相连通；

所述流体管路(3)的截面自所述流体进入孔(1)一端向所述流体排出孔(6)一端逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述流体管路(3)设有流体缓冲区(4)，所述流体缓冲区(4)靠近所述喷嘴前端的一侧还配置有流体加速区(5)。

3.根据权利要求2所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述流体加速区(5)为锥形管道，所述锥形管道的尖端指向所述流体排出孔(6)；所述锥形管道的锥角α为20°至120°。

4.根据权利要求1所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述流体排出孔(6)为多个，所述多个流体排出孔(6)的截面面积之和小于所述流体进入孔(1)的截面面积。

5.根据权利要求4所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，多个所述流体排出孔(6)的截面面积之和为0.2mm²至100mm²。

6.根据权利要求5所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，多个所述流体排出孔(6)的截面面积之和为0.4mm²至50mm²。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述喷嘴包括喷嘴主体(10)和入口管道(7)，所述喷嘴主体(10)与所述入口管道(7)相连接，所述入口管道(7)上远离所述喷嘴主体(10)的一端为流体进入孔(1)；所述喷嘴主体(10)靠近所述入口管道(7)处设有滑动斜面(20)；所述滑动斜面(20)与喷嘴底面(19)之间的夹角β大于或等于45°。

8.根据权利要求7所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，在所述喷嘴主体(10)的底部配置有向下突出的拉紧结构，所述拉紧结构靠近所述喷嘴的前端设置；

所述拉紧结构包括向下突出的压紧凸台(14)，所述压紧凸台(14)的下表面与所述喷嘴底面(19)之间有高度差；所述压紧凸台(14)上远离所述喷嘴主体(10)的一端依次设有圆柱凸台(15)和后拉凸台(16)；所述后拉凸台(16)上靠近所述入口管道(7)的一侧设有凸缘(161)；所述圆柱凸台(15)与所述后拉凸台(16)能够与所述刀片(260)上的刀片孔(264)相配合。

9.根据权利要求7所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述喷嘴的中部设有螺栓通孔(12)，所述刀杆本体(201)上靠近刀片槽的位置配置有喷嘴安装孔(226)，喷嘴螺钉(270)能够同时与所述螺栓通孔(12)以及所述喷嘴安装孔(226)相配合。

10.根据权利要求1～6、8或9中任意一项所述的带有强力内冷却喷嘴的切削工具，其特征在于，所述喷嘴为一体式结构，所述喷嘴为金属材质，所述喷嘴为增材制造所得。

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