[发明专利]用于通过机床主轴轴向输送低温流体的装置

说明书

这项发明是根据由海军部和空军部给予的合同No.N68335-08-C-0263和No.FA8650-07-C-531在政府支持下作出的。政府对本发明享有一些权利。

技术领域

低温切削流体输送到旋转切削刀具，该旋转切削刀具安装在标准刀夹上并且由主轴驱动。

背景技术

具有低热传导性的陶瓷基复合材料和其它先进的航空材料是出了名的贵且难以加工，因为这些材料不容易从刀-屑界面散热。通过更有效的冷却刀-屑界面，可以增加加工速度和刀具寿命，从而降低加工成本和缩短生产时间。因为大多数的生产加工由使用自动换刀装置的机床完成，任何此类冷却系统必须和市售的换刀装置和刀夹系统相兼容。

发明内容

本装置的一个目的是提供一种用于旋转切削刀具的新型冷却系统，该旋转切削刀具安装在主轴上的标准刀夹中。

另一个目的是提供一种用于旋转切削刀具的新型冷却系统，该旋转切削刀具与市售的换刀和刀夹系统相兼容。

此处所述的冷却系统将旋转连接器与改进的商业刀具系统相结合，该改进的商业刀具系统允许冷冻剂如液氮(LN₂)在加工过程中输送到刀-屑界面。这是由通过机床主轴沿着轴向路径轴向传送低温流体到安装在标准刀夹上的切削刀具来实现的。结果是，极硬，低热传导性的航空材料包括陶瓷基复合材料，金属基复合材料，和其它材料能够被高速加工。此外，常规材料加工可以不使用切削流体，因此加工过程更环保。

附图说明

图1示出了用于旋转刀具的冷冻剂输送系统的一个实施例；

图2示出了用于旋转刀具的冷冻剂输送系统的一替换实施例；

图3示出了图2的冷冻剂输送系统中的滑动轴承和用于升高和降低冷却剂输送管的致动器；

图4是在降低位置的驱动壳体的详细视图；

图5是在升高位置的驱动壳体的详细视图。

图6是在降低位置的带有冷却剂输送管的刀夹的详细视图；

图7示出了在升高位置的直线轴承、驱动壳体和冷却剂输送管；

图8是在升高位置的带有冷却剂输送管的刀夹的详细视图。

具体实施方式

图1示出了用于旋转切削刀具的低温冷却切削系统，该旋转切削刀具通常用附图标记10指示。该系统包括主轴12，主轴12通过常规方式例如主轴马达(未示出)驱动绕旋转中心轴线14旋转。该主轴在第一端接收标准刀夹16，该标准刀夹通过夹头机构17锁紧到主轴上，该夹头机构在本邻域是熟知技术。刀夹16支撑切削刀具18(仅示出顶部)。主轴12在第二端具有轴向插孔19，其接收非旋转的卡口式冷冻剂输送装置21。卡口式输送装置21通过一对轴承22接收在轴向插孔19中，轴承22使输送装置21处于主轴的旋转轴线14上。随主轴旋转的插口衬套23设置在轴向插孔19的下部。插口衬套23的下端具有轴向对齐的排放端口24。

卡口式输送装置21包括小直径真空隔热输送管26，其上部被更大直径真空隔热段27包围。输送管26具有内部通道，该通道在第一端30处从位于主轴12外面的合适源(未示出)接收冷冻剂。输送管26的第二端具有出口28，该出口与主轴的旋转轴线14对齐。出口28位于插口衬套23的排放端口24上方。环形密封件29设置在插孔19内，且在大直径隔热段27和旋转主轴体12之间提供密封。环形密封件29是弹簧致动的，且能够称之为暖密封，因为大直径隔热段27将其与卡口输送装置21内的冷冻剂的温度屏蔽开，隔热段27的外部不是冷冻温度。

在插口衬套23一端上的排放端口24位于沿刀夹16的轴线形成的轴向通道31的上方，刀夹内的轴向通道31具有出口32，该出口与形成在切削刀具18的轴内的冷却剂通道33对齐。冷却剂通道33通向一个或多个形成在切削刀具18上的冷却剂出口(未示出)，其将冷却剂引导至刀-屑界面。