[发明专利]一种复合螺旋式变径冷却流道结构及金属切削内冷刀具

权利要求书

1.一种复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：自冷却流道入口(100)至冷却流道出口(200)方向其结构依次由变径加速段流道(21)、复合螺旋段流道(22)、过渡段流道(23)以及喇叭出口段流道(24)组合而成，冷却液由冷却流道入口(100)流入变径加速段流道(21)，且满足L＞3D；

其中，L为自冷却流道入口(100)至冷却流道出口(200)的冷却流道的轴向投影总长，D为刀具的切削直径，D的取值范围为3mm至40mm。

2.根据权利要求1所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述变径加速段流道(21)由一入口过渡直流道(211)、m个缩径流道(212)和n个短直流道(213)构成，且满足mL5+nΔ1+L7≤L1，以及L1≥2D，L7≥D/5；

其中，L1为变径加速段流道(21)的轴向投影长度，L7为入口过渡直流道(211)的轴向投影长度，Δ1为短直流道(213)的轴向投影长度，L5为缩径流道(212)的轴向投影长度。

3.根据权利要求2所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述复合螺旋段流道(22)由一中心圆形流道(220)以及沿所述中心圆形流道(220)外周均匀分布的k个的辅助流道(221)组成，k为大于1的整数，且满足L2＞D，R1≤D/4，0.5D3≥R2＞R1≥0.1D3，D3≤D/2；

其中，L2为所述复合螺旋段流道(22)的轴向投影长度，R1为辅助流道(221)的半径，R2为中心圆形流道(220)的半径，D3为所述复合螺旋段流道(22)的截面的外接圆直径。

4.根据权利要求3所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述中心圆形流道(220)的结构由半径为R2的圆形沿着中心轴线A扫掠而成，辅助流道(221)的结构由半径为R1的圆弧沿着螺旋曲线A1扫掠而成，并且满足:β≥0°，D4＜D，D5≤D/2，L6≥2D；

其中，中心轴线A为螺旋直径为D4，螺旋角为β的螺旋曲线，螺旋曲线A1为以螺旋曲线A为螺旋中心线，螺旋直径为D5，螺距为L6的螺旋曲线。

5.根据权利要求3所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：k个所述辅助流道(221)与所述过渡段流道(23)的交接过渡位置会形成k个交接结构(222)，k个所述交接结构(222)均为曲率半径为R3的曲面结构，其中，满足R3＝R1≤D/4。

6.根据权利要求3所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述过渡段流道(23)为缩径结构，其与复合螺旋段流道(22)相接位置的截面圆直径尺寸为2R2，与喇叭出口段流道(24)相接位置的截面圆直径尺寸为D2，且满足：2R2≥d3≥D2，L3≥D/10；

其中，L3为所述过渡段流道(23)的轴向投影长度，d3为过渡段流道(23)的中间位置沿着与中轴线J相垂直的方向上的截面圆直径。

7.根据权利要求6所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述喇叭出口段流道(24)为变径结构，且满足D2≤d3，d1≤0.9D2，L4≥0.25D；

其中，L4为流道轴向投影长度，D2流道两端的圆形截面直径，d1为流道中间圆形截面直径。

8.根据权利要求7所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：

所述缩径流道(212)的外周母线为圆弧形，其圆弧半径尺寸为R5,

所述喇叭出口段流道(24)的外周母线为圆弧形，其圆弧半径尺寸为R4，

9.根据权利要求1所述的复合螺旋式变径冷却流道结构，其特征在于：所述变径加速段流道(21)、复合螺旋段流道(22)、过渡段流道(23)以及喇叭出口段流道(24)的流道内壁表面粗糙度不超过Ra6.3。

10.一种金属切削内冷刀具，其特征在于：采用如权利要求1～9任一项所述的复合螺旋式变径冷却流道结构。