[发明专利]一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀

说明书

本发明属于超低温切削加工领域，公开了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀。该车刀主要由刀具主体，压板式喷嘴和连接组件组成，起到了将超低温介质精准、高效的传输至前、后刀面及刀尖领域的作用。刀具主体中空结构的主通道有高性能隔热套，有效抑制超低温介质的相变气化；后刀面喷射孔，直接集成在刀具主体，降低了结构的复杂性，避免超低温介质泄漏，也缩短了喷射出口至后刀面的距离，提高冷却效率；压板式喷嘴即可以传输超低温介质，又可以压紧刀片，集成性好，结构简单，操作简单，安全可靠。

技术领域

本发明属于超低温切削加工领域，涉及一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀。

背景技术

航空航天、军工等领域高端装备的核心部件上通常采用性能优良的难加工材料，这些材料的加工过程中，通常呈现切削区温度高，导热性差，刀具磨损严重等特点。有研究表明，在切削难加工材料时，施加超低温介质冷却，能有效提高加工质量，尤其是超低温介质内喷式冷却，可将超低温介质通过刀具的中空通道，精准传输至切削区，冷却效能和介质利用率极高。

超低温冷却车削是超低温冷却加工的主要手段之一，目前超低温车削加工主要以外喷为主，由于超低温介质极易气化相变，普通内冷车刀无法保证超低温介质稳定传输至加工区域；并且，超低温介质易使密封失效，造成使用期间存在介质泄漏的风险等问题。上述问题对超低温介质内冷车刀的设计制造提出了很大挑战。

目前，针对内冷车刀，国内外机构研制了多种内冷车刀。华中科技大学在发明专利CN201711006925.7中公开了一种具有循环冷却功能的新型内冷车刀，该内冷车刀只针对切削液设计，不适用于超低温冷却介质，冷却效能有限。大连理工大学发明专利202011282617.9中公开了一种超低温介质内冷式车刀，该车刀通过设计上下喷嘴，实现对刀具前后面精准冷却，但该车刀转接头容易与机床产生干涉，喷嘴安装复杂，且采用螺纹连接，容易出现泄漏的情况。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷或改进的需求，提出了一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀，避免了机床干涉，并提高了结构的集成性，解决了超低温介质传输效率低、易泄漏等问题，操作方便，并可以实现超低温介质高效传输，提高冷却效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高冷却效能的超低温介质中空传输式车刀，包括刀具主体、压板式喷嘴和连接组件；刀具主体具有中空结构，为超低温介质提供传输通道，并且集成了后刀面喷射孔；刀具主体中空结构的主通道内，装有高性能隔热套，可抑制超低温介质刀体和环境温度的影响，防止超低温介质气化的产生；压板式喷嘴与刀具主体的中空通道连接，通过连接组件将压板式喷嘴固定在刀具主体上，同时还可压紧刀片，集成性好，结构简单；

所述刀具主体包括刀杆1、高性能隔热套3、刀片4、螺钉5和垫片6；刀杆1内部具有中空结构，通过主通道1.a及喷嘴通道1.c将超低温介质传输至压板式喷嘴2；通过主通道1.a、左过渡通道1.f、左喷射通道1.h、右过渡通道1.e及右喷射通道1.g，将超低温介质喷射至刀片4的后刀面；左喷射通道1.h和右喷射通道1.g轴线与刀片4刀尖重合；高性能隔热套3为圆筒形结构，装入主通道1.a后，与轴肩一1.b接触；螺钉5穿过垫片6的中心孔后，通过螺纹连接，将垫片6固定在刀杆1的螺纹孔1.j中；刀片4置于垫片6上，并与垫片6贴紧；

所述压板式喷嘴2为中空结构，通过引流通道2.a、喷嘴过渡通道2.c和喷嘴喷射通道2.d，将超低温介质传输至刀片4的前刀面，喷嘴喷射通道2.d轴线与刀片4刀尖重合；销轴2.f下端装有密封圈2.b；

所述连接组件包括螺钉5、弹簧8和紧固螺钉7；螺钉5用于将垫片6通过螺纹孔1.j固定在刀杆1上；紧固螺钉7下端有螺纹，用于将压板式喷嘴2通过喷嘴定位孔2.e，固定在刀杆1的装配孔1.i中，并通过螺纹拧紧；