[发明专利]一种液氮内喷式刀柄装置

说明书

技术领域

本发明属于机床刀具设计领域，涉及一种通过刀具刀柄内腔流通液氮直至中空刀杆切削刃附近细孔喷出，实现深冷切削的机床刀具刀柄装置。

背景技术

目前利用数控机床精密加工难加工材料、复杂结构零件已很普遍，工业生产中精密加工技术的重要性已日益凸显。数控机床作为制造业的重要装备，也面临了新时代的机遇和挑战。因此提高数控机床加工精度稳定性、加工效率，减少刀具磨损是提高数控机床产品质量、增强市场竞争力的关键所在。而通过控制数控机床切削区温度来提高加工效果的问题成为机床发展的关键。但对于难加工材料的精密切削，普通切削液的降温方式达不到精密切削的要求。利用低温下材料物理化学性质，通过液氮深冷低温切削可改善切削区环境，提高材料切削性能，达到难加工材料精密切削、延长刀具寿命的目的。

对于数控机床切削液系统来说，液氮供液方式从形式上可分为外喷式和内喷式两大类,其中外喷式是当前的主要方式。外喷式液氮供液系统与机床主轴是各自独立的，在机床切削区刀具切削同时，外置喷嘴将液氮喷于被切削工件表面。虽然这种方式结构简单，易于构建，但为了防止喷嘴对切削刃的干涉影响，喷嘴离切削面距离较远，影响了液氮的冷却效果和利用率。此外，对于复杂结构工件，分离的喷嘴和刀具不能方便协同进入内部切削区，喷嘴不能有效供液，也影响了切削效果和液氮利用率，很难达到精密切削和提高刀具利用率的要求。北京金万众机械科技有限公司，开发了包括刀柄本体、连接套筒、轴承和密封圈的外转内冷刀柄，并申请了国内专利，专利号CN201220515154.0，发明名称：“外转内冷刀柄”。该装置能够克服目前中低端数控设备不能进行内冷却加工的限制，但是，该装置只能以常规切削液作为冷却液，且密封效果不是很理想，不能够实现液氮冷却的深冷加工功能，达不到加工难切削材料、保证切削精度、提高刀具寿命的要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服上述外转内冷刀柄的不足，发明了一种液氮内喷式刀柄装置，该装置能够实现液氮切削液刀具内喷功能，缩小了喷嘴与切削加工区的距离，提高了加工工件范围和液氮利用率，实用性强，采用通用数控机床刀具设计理念，从而保证了刀具装置在结构和零部件设计上的标准化、通用化，以及后期所开发系列刀具装置的系列化。

本发明所采用的技术方案是一种液氮内喷式刀柄装置，其特征是，刀柄装置由左刀柄外围组件I，右刀柄外围组件II和刀柄组件III组成；其中：

左刀柄外围组件I中的轴承1.2、轴承1.3依次由轴承架1.1开放端装入，最后套入轴承盖1.4并利用螺钉1.5将其与轴承架1.1固定；将装好的左刀柄外围组件I由刀柄组件III中的刀柄3.1右端装入，并固定于刀柄3.1轴肩处，最后套入轴承压板1.6并将左刀柄外围组件I压紧；

右刀柄外围组件II中的密封圈左压板2.1和轴套2.7依次由刀柄3.1右侧装在其外圆上并固定，同时保证轴套2.7外圆中心上的4个中心孔与刀柄3.1外圆上的相互垂直的两个通孔a、b相互贯通；将圆周密封圈2.3、2.5，端面密封圈2.2、2.6分别压入密封圈架2.4的密封圈槽中，并实现密封圈与沟槽的完全接触；将装好的密封圈架2.5部件由刀柄3.1右端装入到轴套2.7外圆面上；由刀柄3.1的右端依次装入密封圈右压板2.8和紧固螺母2.9，旋紧紧固螺母2.9，并具有一定预紧力，将右刀柄外围组件II固定于刀柄3.1右端外援面上；

刀柄组件III中，刀柄3.1在右端沿轴心线方向有一细中心孔c与两细通孔a和b相互贯通，细中心孔右端攻内螺纹，细管3.2外螺纹与之相连；用螺栓3.6将刀具支架3.7固定于轴承架1.1和密封圈架2.4的外圆平面上。

一种液氮内喷式刀柄装置，其特征是，刀柄装置为降低部件传热能力，与液氮接触的各部件表面做绝热材料改性处理，即刀柄装置中的刀柄3.1上具有的相互垂直的三个细通孔a、b、c和细管3.2内外表面，以及轴套2.7内外表面和刀柄3.1上安装轴承的轴颈外圆表面都具有一定厚度耐低温、低导热系数的绝热涂层；轴套2.7具有高硬度的表面；圆周密封圈2.3、2.5和端面密封圈2.2、2.6为耐超低温密封圈。

本发明的有益效果是解决了现有外喷式液氮切削液装置面对复杂结构工件液氮输送不便的难题，消除了液氮利用率低的缺陷；解决了普通内置式切削液系统实现内喷液氮切削液的问题，保证了机床加工难加工材料的加工精度，提高了数控机床加工范围。

附图说明

图1—液氮内喷刀柄装置剖视图。