[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

说明书

本发明涉及金属切削内冷刀具的冷却流道领域，特别涉及一种复合螺旋式变径冷却流道结构及金属切削内冷刀具，其复合螺旋式变径冷却流道结构自冷却流道入口至冷却流道出口方向其结构依次由变径加速段流道、复合螺旋段流道、过渡段流道以及喇叭出口段流道组合而成，冷却液由冷却流道入口流入变径加速段流道，且满足L＞3D；其中，L为自冷却流道入口至冷却流道出口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。本发明提供的复合螺旋式变径冷却流道通过其独特结构的各个分段流道实现在充分保留冷却液的流体动能的基础上使流体的流速提升25％至35％，进而可以使冷却效果提升30％左右。

技术领域

本发明涉及金属切削内冷刀具的冷却流道领域，特别涉及一种复合螺旋式变径冷却流道结构及金属切削内冷刀具。

背景技术

切削加工过程按加工类型主要分为：车削、钻削、铣削以及磨削加工；车削是指利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸；钻削是指利用刀具在工件上加工孔的工艺方法；铣削是指将毛坯固定，利用旋转的多刃刀具在毛坯上走刀，将工件切出需要的形状和尺寸；镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的切削工艺；磨削是指用磨料切除工件上多余材料的加工方法，属于机械加工的精加工。

上述加工过程都会对切削刀具进行冷却，传统的冷却方式是主要采用浇注式(外冷)的方式，这种方式采用大量切削液浇注在技工区域保证实际加工需要，但是此种方式明显导致加工成本的上升，并且在深孔加工等特殊加工方式时效果不佳，大量切削液的使用易造成环境环境污染，对设备操作人员身体健康有害。

目前，主要是采用在切削刀具自身采用冲孔工序加工出冷却流道，现有的金属切削内冷刀具的常规冷却流道结构如图1至图5所示，这种金属切削内冷刀具Z为双冷却流道结构，其冷却流道(1)的截面形状全部为圆形，结构较为单一，除了靠近流道出口的区域外，整个流道几乎没有显著的变径结构，这是目前常用的冷却流道结构，这种冷却流道结构冷却效率低，冷却效果差，同时冷却流道容易堆积水垢，造成冷却效果进一步降低，因此有待进一步改进。

发明内容

为解决上述现有技术中的金属切削内冷刀具的双冷却流道结构存在冷却效率低的不足，本发明提供一种复合螺旋式变径冷却流道结构，自冷却流道入口至冷却流道出口方向其结构依次由变径加速段流道、复合螺旋段流道、过渡段流道以及喇叭出口段流道组合而成，冷却液由冷却流道入口流入变径加速段流道，且满足L＞3D；

其中，L为自冷却流道入口至冷却流道出口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。

在一实施例中，所述变径加速段流道由一入口过渡直流道、m个缩径流道和n个短直流道构成，且满足mL5+nΔ1+L7≤L1，以及L1≥2D，L7≥D/5；

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

在一实施例中，所述复合螺旋段流道由一中心圆形流道以及沿所述中心圆形流道外周均匀分布的k个的辅助流道组成，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的轴向投影长度，R1为辅助流道的半径，R2为中心圆形流道的半径，D3为所述复合螺旋段流道的截面的外接圆直径。

在一实施例中，所述中心圆形流道的结构由半径为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。