一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄制造技术

技术编号：23507404 阅读：64 留言：0更新日期：2020-03-17 21:12

本发明专利技术提供了一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄。刀柄主体外侧的螺纹孔与外部隔热软管连接，实现超液氮从外部传输系统通入刀柄内部。中空刀柄主体外侧依次有金属外壳和外部隔热外壳，两者之间填充有隔热材料。多层密封结构包括外围迷宫密封结构、蜂窝密封结构、接触式密封圈以及中空内冷刀具与流道接触时的端面密封件，防止由于液氮泄漏或回流导致刀柄结霜、轴承停转。本发明专利技术实现了液氮从储存罐中通过刀柄内部运输到切削区域，解决了现有刀柄存在的液氮密封、隔热性能不足以及刀柄工作单端支撑导致的端面摩擦严重的问题，提高液氮利用效率及刀柄的使用性能和寿命，并且安全性高、操作便捷，能够应用于数控机床实现内喷式的超低温切削加工。

A honeycomb sealing structure tool handle for liquid nitrogen hollow transportation

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【技术实现步骤摘要】
一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄
本专利技术属于数控机床刀具刀柄
，特别涉及一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄。
技术介绍
随着航天工业的发展，人们对航天设备的性能要求也越来越高，因此钛合金、高温合金等一些具备耐高温、抗腐蚀等优良特性的难加工材料成为航天等高端设备领域零部件制造时采用的关键材料。然而这些难加工材料通常呈现高粘、高韧、各向异性等特性，采用常规切削很难达到很好的切削效果。实验表明对切削局部区域施以超低温介质如液氮，能够有效降低钛合金等难加工材料在切削加工中极高的切削热，改善材料切削性能、提高刀具寿命，并代替传统切削液，实现绿色制造。这种采用液氮作为冷却剂、润滑剂的切削方式称为超低温切削。对于目前的超低温切削而言，主要有两种超低温介质供给方式，内喷式和外喷式。外喷式供给由于仅需对刀柄进行改进设计就可以实现，成为目前超低温介质供给的主要方式。外喷式供给由于仅需外加介质供给、喷射装置就可以实现，成为目前低温介质供给的主要方式。但外喷式供给的冷却润滑效率不高，无法对切削区域准确、高效地进行冷却润滑。因此，在低温冷却润滑方式中采用外转内刀柄，即能解决冷却效率低的问题，又能够适用于传统数控机床的低温加工。2014年，王凤彪等人在专利CN201410228633.8公开了一种液氮内喷式刀柄装置，刀柄与液氮供给系统直接相连实现超低温加工。但是该装置不能很好地解决液氮密封问题，容易导致刀柄内轴承润滑冻住以及外表面结霜而使刀柄停转，操作不便。2019年，王永青等人在CN201910084476...

【技术保护点】
1.一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄包括刀柄主体(1)、外围静止结构、多层密封结构、隔热结构以及轴承两端支撑结构；/n所述的刀柄主体(1)的左端为锥面(1-d)，用于与机床主轴头(6.2)配合实现刀柄的定位；锥面(1-d)端部垂直于锥面(1-d)设有刀柄内螺纹(1-c)；锥面(1-d)延伸处设有法兰盘(1-b)；刀柄主体(1)的右端为阶梯轴，设有阶梯轴的轴肩一(1-e)、阶梯轴的轴肩二(1-j)、刀柄外螺纹一(1-f)、刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)，刀柄外螺纹一(1-f)位于阶梯轴的轴肩一(1-e)和阶梯轴的轴肩二(1-j)之间，刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)位于阶梯轴的轴肩二(1-j)右端，用于刀柄主体(1)与刀柄其他结构之间的定位和安装；刀柄主体(1)右端阶梯轴表面设有轴上密封槽一(1-g)、轴上密封槽二(1-i)和环形槽(1-h)，环形槽(1-h)位于轴上密封槽一(1-g)和轴上密封槽二(1-i)之间；环形槽(1-h)连通内部流道一(1-a)，内部流道一(1-a)为与水平面倾斜角度θ的圆孔流道，其入口与环形槽(1-h)连通；内部流道一(1-...

【技术特征摘要】
1.一种用于液氮中空输送的蜂窝密封结构刀柄包括刀柄主体(1)、外围静止结构、多层密封结构、隔热结构以及轴承两端支撑结构；
所述的刀柄主体(1)的左端为锥面(1-d)，用于与机床主轴头(6.2)配合实现刀柄的定位；锥面(1-d)端部垂直于锥面(1-d)设有刀柄内螺纹(1-c)；锥面(1-d)延伸处设有法兰盘(1-b)；刀柄主体(1)的右端为阶梯轴，设有阶梯轴的轴肩一(1-e)、阶梯轴的轴肩二(1-j)、刀柄外螺纹一(1-f)、刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)，刀柄外螺纹一(1-f)位于阶梯轴的轴肩一(1-e)和阶梯轴的轴肩二(1-j)之间，刀柄外螺纹二(1-k)和刀柄外螺纹三(1-m)位于阶梯轴的轴肩二(1-j)右端，用于刀柄主体(1)与刀柄其他结构之间的定位和安装；刀柄主体(1)右端阶梯轴表面设有轴上密封槽一(1-g)、轴上密封槽二(1-i)和环形槽(1-h)，环形槽(1-h)位于轴上密封槽一(1-g)和轴上密封槽二(1-i)之间；环形槽(1-h)连通内部流道一(1-a)，内部流道一(1-a)为与水平面倾斜角度θ的圆孔流道，其入口与环形槽(1-h)连通；内部流道一(1-a)的倾斜角度θ用于降低液氮在流动过程中压降损失；内部流道一(1-a)与内部流道二(1-n)相通，内部流道二(1-n)为水平方向的圆孔流道，位于刀柄主体内部的右端，从内部流道二(1-n)出去的液氮(L)将进入中空内冷刀具(6.6)的内部流道(6.6-a)；
所述的外围静止结构主要由金属外壳(2.1)、隔热外壳(2.2)和转接套(2.3)组成；金属外壳(2.1)内部有定位轴肩(2.1-a)，分别与左端轴承(5.1)和转接套(2.3)的外端面进行定位；隔热外壳(2.2)采用导热系数较低的材料制成，隔热外壳(2.2)上有密封齿结构(2.2-a)以及内部端面(2.2-b)，其中内部端面(2.2-b)用于右端轴承(5.5)的定位和压紧；转接套(2.3)采用导热系数低的材料制成，套装在刀柄主体(1)外表面环形槽(1-h)所在的轴表面的外侧；转接套(2.3)外表面开有内螺纹孔(2.3-a)，用于和外部液氮运输系统的运输隔热软管(6.4)的外螺纹接头(6.4-a)连接；转接套(2.3)内表面设有弧形槽(2.3-c)与刀柄主体(1)外表面环形槽(1-h)相配合，构成内部流动通道的一部分；液氮(L)通过内螺纹孔(2.3-a)流入，在弧形槽(2.3-c)内得到暂时的储存、缓冲，再流入刀柄主体的内部流道一(1-a)中；转接套(2.3)具有端面轴肩(2.3-e)，用于右端轴承(5.5)的定位支撑；转接套(2.3)的弧形槽(2.3-c)的左、右两侧分别安装有蜂窝带一(2.3-b)和蜂窝带二(2.3-d)；蜂窝带一(2.3-b)和蜂窝带二(2.3-d)采用薄板加工而成，由多排多列的内孔表面为蜂窝形状的六边形蜂窝孔组成，与转接套(2.3)之间采用过盈配合进行配合并采用焊接固定；
所述的隔热结构主要由隔热填充材料(3.1)、内流道隔热衬套一(3.2)、内流道隔热衬套二(3.3)和隔热外壳(2.2)组成；隔热结构均采用低导热系数的材料制成，其主要是防止液氮(L)流经内部流道一(1-a)和内部流道二1-b时其低温对刀柄结构的影响；隔热填充材料(3.1)包裹在金属外壳(2.1)的外侧，并由隔热外壳(2.2)压紧；内流道隔热衬套一(3.2)安装在刀柄主体(1)的倾斜的内部流道一(1-a)中、内流道隔热衬套...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阔，班仔优，王永青，韩灵生，孔繁泽，王思琪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21

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