采用高压气体润滑剂的切削系统技术方案

本实用新型专利技术提供了采用高压气体润滑剂的切削系统，涉及机械加工制作技术领域，包括刀具和气体润滑剂供给系统，刀具包括刀体，与刀体可拆卸连接的刀杆，刀具内设从底面贯穿至刀‑屑界面的通道，通道分成位于刀体范围内的微通道和位于刀杆范围内的润滑管道上下两段，微通道下端为主冷却腔，润滑管道上端为次冷却腔，气体润滑剂供给系统包括输入管，依次设置在输入管上的控制阀和高压泵，与输入管连接的润滑剂储存装置，润滑剂储存装置包括混合器，与混合器分别连接的储存箱和储气罐，混合器通过输入管与润滑管道下开口连接。本实用新型专利技术具有将气体润滑剂直接输送至刀‑屑界面，润滑效果佳，切削成本低，环保的有益效果。

Cutting system using high pressure gas lubricants

The utility model provides a cutting system using high pressure gas lubricant, which relates to the technical field of mechanical processing and manufacturing, including a cutting tool and a gas lubricant supply system. The cutting tool includes a cutting tool body and a tool rod which can be disassembled and connected with the cutting tool body. The cutting tool is internally provided with a passage from the bottom surface to the interface between the cutting tool and chip, and the passage is divided into a range of the cutting tool body. The lower end of the micro-channel is the main cooling chamber, the upper end of the lubricating pipeline is the secondary cooling chamber, and the gas lubricant supply system includes the input pipe, the control valve and the high-pressure pump arranged on the input pipe in turn, the lubricant storage device connected with the input pipe, and the lubricant storage device. The device comprises a mixer, a storage box and a gas storage tank connected with the mixer respectively, and the mixer is connected with an opening under the lubrication pipeline through an input pipe. The utility model has the advantages of conveying the gas lubricant directly to the cutter chip interface, good lubrication effect, low cutting cost and beneficial effect of environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
采用高压气体润滑剂的切削系统
本技术涉及机械制造
，尤其是一种用于金属切削的采用高压气体润滑剂的切削系统。
技术介绍
切削加工伴随着强烈摩擦，由此导致切削刀具钝化，刀具工作面质量恶化，能量损耗大，为减小刀具切削加工时的磨损摩擦，延长刀具的寿命。刀具切削加工时，使用具有润滑作用的切削液，切削液通过喷油道，喷向刀具切削加工处，在一定程度上缓和刀具摩擦磨损，但是切削液的制造、使用、处理及排放需消耗大量的能源和资源，容易造成环境污染，由于切削液难进入刀-屑界面，从而带来切削液使用量大，切削成本高，对环境污染严重的问题。随着全球环保要求不断提高，如何发展对环境无污染且可持续发展的现代制造模式已经成为我国制造业面临的最紧迫难题。为了解决切削液环境污染问题，干切削加工技术逐渐进入大家视线，引起国内工业界与学术界的广泛关注。与传统的湿切削相比，干切削存在以下问题：缺少切削液的润滑和冷却作用，刀具工具面-切屑、后刀面-工件之间存在剧烈的摩擦，切削过程温度高，可能使零件产生变形，加剧刀具磨损，刀具寿命下降，未能降低切削成本。
技术实现思路
本技术提供了采用高压气体润滑剂的切削系统，解决了现有技术中润滑剂难直达刀-屑界面，环境污染严重，刀具使用寿命短的技术问题。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：包括刀具，与刀具连接的气体润滑剂供给系统，所述刀具包括刀体，与所述刀体可拆卸连接的刀杆，所述刀体位于所述刀杆前端，所述刀具内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道。传统的润滑方法，是在刀具切削加工金属时，从外部浇注大量润滑剂，润滑剂难进入刀-屑界面，令润滑效果大打折扣。本技术选用润滑方法，改变传统润滑模式，将润滑剂直接输送至刀具的刀-屑界面，即刀具前刀面与切屑接触的表面，进一步地说，刀具的刀-屑界面，是刀体前刀面与切屑接触的表面。气体润滑剂直接作用于切削作业，润滑效果好，减少润滑剂的使用量，减轻金属切削对环境产生的危害。作为进一步地优选，所述通道分成位于所述刀体范围内的微通道和位于所述刀杆范围内的润滑管道上下两段，所述微通道上开口位于刀具刀-屑界面，所述微通道下开口位于所述刀体底面，所述润滑管道下开口位于所述刀杆底面，所述气体润滑剂供给系统包括输入管、与输入管连接的气体润滑剂储存装置，以及设在输入管上的控制阀和高压泵，所述气体润滑剂供给系统通过输入管与所述润滑管道下开口连接。润滑剂与气体介质在混合器内均匀混合后，经高压泵加压，从刀具刀-屑界面直接输出，直接作用于刀体与待切削物的接触面，实现润滑作用；作为进一步地优选，所述微通道下端为主冷却腔，所述主冷却腔下开口位于所述刀体底面上，所述润滑管道上端为与主冷却腔适配的次冷却腔，所述次冷却腔与所述主冷却腔相连接组成一个腔室，所述次冷却腔上开口位于所述刀杆与所述刀体底面接触连接的一面上。刀体内设主冷却腔，主冷却腔是一个腔室，可以储存一定量的润滑剂。在切削过程中，刀体温度升高，易缩短刀体的使用寿命，通过在刀体内设一冷却腔，暂时储存在其中的润滑剂温度低于刀体，因此可以吸收刀体因切削产生的热量，避免刀体温度升高带来的寿命缩短的问题出现。切削过程中，润滑剂是持续输出的，所以主冷却腔内的润滑剂不断更新，实现持续吸收刀体热量，降低刀体温度。选用气体作为润滑介质，润滑效果优于使用单一润滑剂。主冷却腔与次冷却腔组成一个较大的腔室，可以储存更多的润滑剂，优化冷却效果，缩短冷却时间。作为进一步地优选，所述如气体润滑剂储存装置包括混合器，与所述混合器分别连接的储气罐和内置润滑剂的储存箱，所述混合器通过所述输入管与所述润滑管道下开口连接。储存箱内的润滑剂是润滑剂固体粉末，润滑剂粉末进入混合器，与从储气罐中输出的气体介质在混合器中均匀混合后由高压泵加压经输入管进入到刀具内部，直抵刀-屑界面，实现润滑作用。作为进一步地优选，所述储存箱与所述混合器之间设超声雾化装置。储存箱内的润滑剂是液体润滑剂，液体润滑剂经过超声雾化后，进入混合器，与储气罐输入至混合器的气体均匀混合，再经高压泵加压，进入刀杆的润滑管道，依次经过次冷却腔、主冷却腔、微通道，从刀具的刀-屑界面输出。作为进一步地优选，所述次冷却腔下端设一循环管道，所述循环管道下开口位于所述刀杆底面，所述循环管道下开口通过输出管所述混合器连接。循环管道实现气体润滑剂的循环使用，由于气体润滑剂的暂时贮存腔数目为两个，包括主冷却腔和次冷却腔，腔室容积较大，气体润滑剂输出速度较低时，高温气体润滑剂会短暂停留在主冷却腔和次冷却腔，无法及时继续吸收刀体产生的热量，进而降低冷却效果。增加循环管道，切削过程中，部分温度升高的气体润滑剂可以返回混合器，新的温度较低的气体润滑剂可进入次冷却腔与冷却腔中，吸收刀体产生的热量，实现刀体降温，利于延长刀体使用周期。作为进一步地优选，所述刀具在刀-屑界面上，以微通道上开口为中心设微织构。作为进一步地优选，所述刀杆前端设有可放置刀体的刀槽，所述刀杆顶面设螺纹紧固孔，压板通过螺栓与所述刀杆连接，拧紧螺栓，所述压板靠近所述刀体的一端底面与所述刀体上表面紧密接触。作为进一步地优选，所述刀杆与所述刀体底面接触的一面上，以润滑管道上开口为中心，设一环状凹槽，所述环状凹槽内设密封圈。设置环状凹槽与密封圈，加强刀杆与刀体之间的紧密连接，加强主冷却腔与冷却腔连接的密封性，避免气体润滑剂外漏。作为进一步地优选，所述微通道的内径为50~800um，优选100um。本技术的工作原理：刀具内设的通道是一个气体润滑剂输送通道，可将气体润滑剂直接输送到刀-屑界面。更具体的来说是，气体润滑剂经由高压泵加压进入刀具，依次进入位于润滑管道、次冷却腔、主冷却腔、微通道，经由微通道位于刀具刀-屑界面的上开口抵达刀-屑界面，经微织构扩散，均匀分布在刀-屑界面；主冷却腔与次冷却腔储存有一定量的气体润滑剂，气体润滑剂温度低于工作过程中的刀具温度，气体润滑剂可吸收刀具部分的热量，令刀具降温；气体润滑剂进入主冷却腔与次冷却腔后，吸收刀具部分热量后，部分温度升高的气体润滑剂通过循环管道、输出管回到气体润滑剂储存装置，新的、温度较低的气体润滑剂再通过输入管进入润滑管道，形成冷却循环。本技术的有益效果：刀具内的通道可将气体润滑剂直接输送至刀-屑界面，即刀具前刀面与切屑接触的表面，直接作用于切削作业，直接发挥有效的润滑作用，减少润滑剂的使用量，降低润滑成本；主冷却腔、次冷却腔可以储存一定量的气体润滑剂，气体润滑剂持续输送，可吸收刀具部分因切削工作产生的热量，令刀具温度降低，切削工作进行时，气体润滑剂持续喷出，主冷却腔、次冷却腔内的气体润滑剂不断更新，实现持续冷却效果；次冷却腔下端增设循环管道，循环管道通过输出管与润滑储存装置连接，部分温度升高的气体润滑剂可通过循环管道、输出管回到润滑储存装置中，优化冷却效果；微织构可以使得输出的气体润滑剂均匀分布在刀体刀-屑界面，优化润滑效果。储存箱内储存的是液体润滑剂时，液体润滑剂经过超声雾化装置超声雾化后可与储气罐输出的气体充分结合，组成润滑效果优良的气体润滑剂。储存箱内置的是润滑剂固体粉末时，润滑剂固体粉末可与储气罐输出的气体充分混合成润滑效果优良气体润滑剂。附图说明图1是本技术的切削系统结构示意图；图2是本技术的刀具整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用高压气体润滑剂的切削系统，其特征在于，包括刀具（1），与刀具（1）连接的气体润滑剂供给系统，所述刀具（1）包括刀体（2），与所述刀体（2）可拆卸连接的刀杆（3），所述刀体（2）位于所述刀杆（3）前端，所述刀具（1）内设从底面贯穿至刀‑屑界面的通道。

【技术特征摘要】
1.采用高压气体润滑剂的切削系统，其特征在于，包括刀具（1），与刀具（1）连接的气体润滑剂供给系统，所述刀具（1）包括刀体（2），与所述刀体（2）可拆卸连接的刀杆（3），所述刀体（2）位于所述刀杆（3）前端，所述刀具（1）内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道。2.根据权利要求1所述的采用高压气体润滑剂的切削系统，其特征在于，所述通道分成位于所述刀体（2）范围内的微通道（6）和位于所述刀杆（3）范围内的润滑管道（7）上下两段，所述微通道（6）上开口位于刀具（1）刀-屑界面，所述微通道（6）下开口位于所述刀体（2）底面，所述润滑管道（7）下开口位于所述刀杆（3）底面；所述气体润滑剂供给系统包括输入管（8）、与输入管（8）连接的气体润滑剂储存装置（9），以及设在输入管（8）上的控制阀（10）和高压泵（11），所述气体润滑剂供给系统通过输入管（8）与所述润滑管道（7）的下开口连接。3.根据权利要求2所述的采用高压气体润滑剂的切削系统，其特征在于，所述微通道（6）下端为主冷却腔（5），所述主冷却腔（5）下开口位于所述刀体（2）底面上，所述润滑管道（7）上端是与主冷却腔（5）适配的次冷却腔（71），所述次冷却腔（71）与所述主冷却腔（5）相连接组成一个腔室，所述次冷却腔（71）上开口位于所述刀杆（3）与所述刀体（2）底面连接的一面上。4.根据权利要求3所述的采用高压气体润滑剂的切削系统，其特征在于，所述气体润滑剂储存装置（9）包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹同坤，王晓明，刘亚军，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37