具有内部冷却腔的旋转切削工具制造技术

通过低温流体在内部被冷却的旋转切削工具具有大体筒形外部形状。至少一个出屑槽形成于切削工具上，且切削刃形成于出屑槽的外边缘上以用于切削工件。用于低温冷却剂的内部冷流递送路径接近切削刃。冷却剂腔形成于切削工具中以用于将低温冷却剂供应到内部冷流递送路径，且用于低温冷却剂的返回路径是冷流递送路径的下游。排出端口联接到返回路径以用于将低温冷却剂排出到大气。排出端口远离切削刃，以便低温冷却剂远离切削刃并远离工件被排出，以便低温冷却剂不冷却工件及使工件坚韧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2014年1月31日提交的针对具有内部冷却腔的旋转切削工具的美国临时专利申请61/934,257的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文中并构成本文的一部分。
本专利技术涉及用于低温冷却工具的冷却流动路径设计，其中，所述流动路径的形状遵循工具的外部形状，并且冷却剂在远离工件的位置处从工具排出。
技术介绍
具有六边形晶格结构的工件材料（诸如，铬镍铁合金、钛、钴等等）在将低温流体施加到材料的表面时变坚韧并且变得更难以机加工。由于这个原因，在机加工此类材料时，在使用低温冷却剂时有利的是在内部对切削工具进行冷却而不是将低温冷却剂喷射在工件上。增加对切削刃的冷却将允许提高切削速度。例如，钛材料的切削速度提高100%将导致热增加30%。这意味着切削刃处的热减小30%将允许切削刃以两倍的所述切削速度操作，而不超出原始操作温度。以两倍于原始切削速度的切削速度操作的工具能够以一半的时间切削相同量的材料。附图说明图1是切削工具的分解侧面剖视图。图2是切削工具的芯和安装在该芯上的套管的透视图。图3是示出已装配的切削工具的侧视图。图4是沿图3的线4-4截取的剖视图。图5是沿图3的线5-5截取的剖视图。图6是钻主体和安装在该钻主体上的套管的侧视图。图7是已装配的图6的钻主体和套管的侧视图。图8是图7的钻主体和套管的端视图。图9是沿图7的线9-9截取的剖视图。图10是沿图7的线10-10截取的剖视图。图11是沿图8的线11-11截取的已装配的钻主体和套管的透视图。图12是具有扭曲出屑槽的钻的透视图。具体实施方式图1是切削工具50的分解侧面剖视图。切削工具50包括具有中心盲孔55的大体筒形主体54，所述中心盲孔沿筒形主体54的纵向轴线从其后面56延伸到接近其前面58的位置。冷流递送路径由径向孔52形成，所述径向孔可形成为接近筒形主体54的前面58并与中心孔55相交。冷流递送路径被定位成以便接近可位于前面58上的切削刃。可沿筒形主体54的外表面的前部部分60从径向孔52到朝着后面56的位置形成纵向沟槽59。纵向沟槽59位于由径向孔52形成的冷流递送路径的下游，并形成用于低温冷却剂的返回路径。纵向沟槽59可与形成在前部部分60的圆周周围的排出歧管沟槽61相交。在所示的实施例中，纵向沟槽59可终止于形成在筒形主体54上的肩部部分62处。肩部部分62具有大于筒形主体54的前部部分60（纵向沟槽59形成于前部部分60上）的直径的直径。套管64可插在筒形主体54的前部部分60上，直到套管64的后面65邻接抵靠肩部部分62为止。套管64可具有孔66，所述孔的内径使得套管64能够紧密配合在筒形主体54的前部部分60上。排出端口68可接近套管64的后面65形成于孔66的内部上。套管64的长度可近似等于切削工具50的前部部分60的长度。在套管64位于适当位置的情况下，纵向沟槽59形成纵向通路，所述纵向通路从筒形主体54的前部部分60中的径向孔52通向接近套管64的后面65形成的排出端口68。筒形主体54和套管64可由高速钢、工具钢、碳化物或通常用于制造切削工具装置中的任何其他材料制成。图2是筒形主体54的前部部分60和套管64的透视图。可沿前部部分60从径向孔52到肩部部分62形成纵向沟槽59。径向孔52与纵向沟槽59相交，且纵向沟槽与排出歧管沟槽61相交。图3是示出已装配的切削工具50的侧视图。具有贯通通道76的绝缘材料的套筒70可放置在中心纵向盲孔55中。绝缘材料的套筒70定位在纵向孔55中，以在孔55的盲端中且接近切削工具50的前面58产生前冷却剂腔72。径向孔52将冷却剂腔72联接到纵向沟槽59。绝缘套筒70可包括聚四氟乙烯（PTFE）或其他合适的绝缘材料。绝缘套筒70通过妨碍递送通过套筒70到前冷却剂腔72的冷却剂的热增益来帮助维持冷却剂的低温温度。套管64的端部中的排出端口68在工具50的切削部分的端部处产生退出出口（其从排出歧管沟槽61通向大气），并引导冷却剂远离工件以防止冷却剂冷却工件及使工件坚韧。切削工具50可安装在工具架75中，使得切削工具50能够以常规方式安装在主轴中。至少一个出屑槽57可形成于切削工具的前面58上，且如图4中所示，切削刃78可形成于出屑槽77的外边缘上。为了装配图3中所示的切削工具50，可机加工前部部分60以形成纵向沟槽59，且可形成径向孔52以将沟槽59连接到前冷却剂腔72。为清楚起见，将纵向沟槽59示为直的，但将理解的是，如果最终的切削工具具备形成于螺旋形出屑槽上的螺旋形切削刃，那么将使用螺旋形沟槽。接着可将套管64装配在芯的前部部分60上。接着可烧结已装配的主体54和套管64以使其融合在一起。可机加工筒形主体54和套管64的前面58以形成出屑槽57，且接着可机加工套管64的外表面以形成出屑槽77。在工具的所述面上的出屑槽57可被削尖，且在工具的外筒形表面上的出屑槽77可被削尖以提供切削刃78。替代地，切削刃78可钎焊或以其他方式附加到出屑槽57和77的端部。然后将绝缘套筒70装配在主体54的盲孔55中。可使用其他装配方法。图4是沿图3的线4-4截取的剖视图。径向孔52提供从冷却剂腔72（其形成于盲孔55的端部中）到纵向沟槽59（其形成于主体的前部部分60上）的通道。径向孔52被定位成对准并接近出屑槽57，所述出屑槽可形成于切削工具的前面58上。纵向沟槽59被定位成对准并接近形成于套管64的外表面上的切削刃78和出屑槽77。径向孔52和纵向沟槽59中的冷却剂在从工具的前面58上的切削刃和工具的外圆周上的切削刃78移除热方面是有效的。为简单起见，已在图3和图4中将出屑槽77示为直的，但也可采用螺旋形出屑槽。由于出屑槽77被示为直的，所以纵向沟槽59也被示为直的，但将理解的是，在具有螺旋形出屑槽的切削工具中，可采用螺旋形沟槽，以便沟槽遵循出屑槽的路径。图5是沿图3的线5-5截取的剖视图。纵向沟槽59被定位成靠近出屑槽77的最外极端，紧挨着形成于工具主体的前部部分中的切削刃78。纵向沟槽59向后朝向工具架和主轴排放，并通过排出端口68排放到大气。排出端口68引导冷却剂远离工具的前部并防止冷却工件及使工件坚韧。在使用中，冷却剂源联接到切削工具50的后面56以及形成于绝缘材料的套筒70中的通道76。冷却剂从工具50的后面56流到形成于盲孔的端部处的冷却剂腔72，且从冷却剂腔72的端部通过径向孔52流入形成于工具的前部部分60上的纵向沟槽59的端部中。冷却剂沿纵向沟槽59从工具的前面58朝着后面56流动，直到冷却剂到达排出端口68为止。排出端口68形成用于冷却剂的到大气的退出出口，并引导冷却剂远离工件。所使用的冷却剂可为低温冷却剂，诸如具有-196℃的温度的液氮，或可使用其他低温冷却剂。也可使用非低温冷却剂。与冷却剂腔72中的冷却剂相比，径向孔52和纵向沟槽59中的冷却剂更接近工具的面58上的出屑槽和切削刃57以及沿工具长度的切削刃78，从而使得所述切削刃能够在更低的温度下操作。在不脱离本文中所描述的设计的情况下，在工具50的外表面中的出屑槽77可为右旋的、左旋的、可变的、交错的或直的。为了最大化冷却剂腔中的冷却剂的冷却效果，冷却剂腔的内部形状和用于冷却剂的通路应密切遵循工具的外部形状。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过低温流体在内部被冷却的旋转切削工具，所述旋转切削工具包括：工具主体，所述工具主体具有大体筒形外部形状；形成于所述切削工具的前部部分上的至少一个出屑槽和形成于所述至少一个出屑槽的外边缘上的切削刃以用于切削工件；用于所述切削工具中的低温冷却剂的内部冷流递送路径，所述冷流递送路径接近在所述至少一个出屑槽上的所述切削刃；冷却剂腔，所述冷却剂腔形成在所述切削工具中以用于将低温冷却剂供应到所述内部冷流递送路径；用于低温冷却剂的返回路径，所述返回路径是所述冷流递送路径的下游；以及排出端口，所述排出端口联接到所述返回路径以用于将低温冷却剂排出到大气，所述排出端口远离所述切削刃，借以所述低温冷却剂远离所述切削刃并远离通过所述切削刃接合的工件被排出，以便所述低温冷却剂不冷却所述工件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.31 US 61/9342571.一种通过低温流体在内部被冷却的旋转切削工具，所述旋转切削工具包括：工具主体，所述工具主体具有大体筒形外部形状；形成于所述切削工具的前部部分上的至少一个出屑槽和形成于所述至少一个出屑槽的外边缘上的切削刃以用于切削工件；用于所述切削工具中的低温冷却剂的内部冷流递送路径，所述冷流递送路径接近在所述至少一个出屑槽上的所述切削刃；冷却剂腔，所述冷却剂腔形成在所述切削工具中以用于将低温冷却剂供应到所述内部冷流递送路径；用于低温冷却剂的返回路径，所述返回路径是所述冷流递送路径的下游；以及排出端口，所述排出端口联接到所述返回路径以用于将低温冷却剂排出到大气，所述排出端口远离所述切削刃，借以所述低温冷却剂远离所述切削刃并远离通过所述切削刃接合的工件被排出，以便所述低温冷却剂不冷却所述工件。2.根据权利要求1所述的旋转切削工具，其进一步包括：多个出屑槽，所述多个出屑槽形成于所述切削工具的所述前部部分上；切削刃，所述切削刃形成于所述多个出屑槽中的每一个上；以及用于所述切削刃中的每一个的冷流递送路径。3.根据权利要求2所述的旋转切削工具，其中，所述冷却剂腔定位于所述切削工具的前部，且所述冷流递送路径接近形成于所述切削工具的所述前部部分上的切削刃。4.根据权利要求3所述的旋转切削工具，其中，所述返回路径接近形成于所述切削工具的外圆周上的所述切削刃。5.根据权利要求4所述的旋转切削工具，其进一步包括：用于所述冷流递送路径中的每一个的返回路径。6.根据权利要求5所述的旋转切削工具，其中，所述旋转切削工具是端铣刀。7.根据权利要求5所述的旋转切削工具，其中，所述旋转切削工具是绞刀。8.根据权利要求5所述的旋转切削工具，其中，所述低温流体是具有-196℃的温度的液氮。9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：G乔治欧，
申请(专利权)人：五ME埃普有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US