具有内部冷却剂通道的旋转切削工具制造技术

本发明专利技术公开了具有内部冷却剂通道的旋转切削工具。旋转切削工具包括：可更换的切削刀片；用于容纳所述切削刀片的凹口部分；以及具有多个螺旋沟槽的切屑沟槽部分。内部冷却剂通道在所述切屑沟槽部分中形成并且具有扭曲的几何形状和“透明”中心部分。所述内部冷却剂通道的横截面形状为多边形，其尖端的数量等于沟槽的数量。所述内部冷却剂通道大大增大了冷却剂流动面积，同时又能保持所述切削工具的刚度和硬度。一种方法包括使用增材制造形成所述内部冷却剂通道，使得所述内部冷却剂通道具有“透明”中心部分和扭曲的几何形状。

【技术实现步骤摘要】
具有内部冷却剂通道的旋转切削工具
本专利技术涉及具有内部冷却剂通道的旋转切削工具。
技术介绍
一些行业，例如航空航天工业，通常需要小直径的旋转切削工具，例如钻头等。图31-33示出了常规旋转切削工具1000，例如钻头，其用于当切削工具1000围绕中心纵向轴线1102旋转时对工件(未示出)进行切削操作。切削工具1000包括第一端1104和相对的第二端1106。切削工具1000还包括：安装部分1108，其设置在第一端1104处或附近，用于将切削工具1000安装在机床(未示出)的卡盘机构中；切削尖端1110，其通常设置在第二端1106处，用于接合和切削工件(未示出)，以及大致圆柱形的主体部分1112，其设置在安装部分1108和切削尖端1110之间。切削尖端1110通常由碳化物1114或PCD(钻石车)刀片1115优选地，主体部分1112由钢材料形成。切削工具1000还包括设置在主体部分1112中的两个沟槽1118。每个沟槽1118都包括第一部分(总体上以1120示出)和过渡部分(总体上以1124示出)，该过渡部分设置在第一部分1120和第二部分1122之间。每个沟槽1118的第一部分1120通常相对于中心纵向轴线1102均成第一螺旋角θ1，每个沟槽1118的第二部分1122相对于中心纵向轴线1102均成第二螺旋角θ2，每个沟槽1118的过渡部分1124相对于中心纵向轴线1102成第三螺旋角θ3。优选地，第一螺旋角θ1为或大约为30度(+/-2度)，第二螺旋角θ2为或大约为15度至大约20度，过渡螺旋角θ3为或大约为45度(+/-2度)。在任何情况下，第三螺旋角θ3大于第一螺旋角θ1，这种关系的必要性在下面进一步详细讨论。如图31中的隐藏线所示，切削工具1000还包括限定在大致圆柱形的主体1112中的两个冷却剂通道130。每个冷却剂通道1130都相对于中心纵向轴线成螺旋角α1。优选地，冷却剂通道1130的螺旋角α1与沟槽1118的第一螺旋角θ1相同或大约相同的角度。容易理解的是，这样的布置使每个冷却剂通道1130与相应的沟槽1118的第一部分1120大致平行地延伸。如图31和33所示，每个冷却剂通道1130都包括开口1132，其通常设置在相应的沟槽1118的过渡部分1124中或附近。换句话说，由于每个沟槽的第一部分1120的第一螺旋角θ1(和冷却剂通道1130的螺旋角α1)与过渡部分1124的过渡角θ3之间的差，每个冷却剂通道1130大体在过渡部分1124中或附近从钻头主体1112中出来，从而向切削工具1000的外围(未编号)和切削尖端1110提供冷却剂，而不需要对切削工具1000的任何EDM处理。尽管切削工具1000在大多数应用中提供了足够的冷却剂，但是对于诸如钻头之类的具有小切削直径的切削工具来说，通常的困难在于是否可以提供足够的冷却剂(H2O、CO2、LN2等)，以改进加工工艺，特别是在加工难切削的材料(例如钛等)时。对于具有内部冷却剂通道的较小直径的切削工具，挑战在于：(1)如何设计内部冷却剂通道，以便在非常有限的空间内提供足够的冷却剂；(2)如何以成本有效的方式制造切削工具。当使用3D打印来制造较小直径的切削工具时，另一个挑战是如何有效地去除3D打印坯料的粉末，特别是非常小的截面积和弯曲的(即，螺旋形的)冷却剂通道。
技术实现思路
通过提供具有连续、扭曲或螺旋形的几何形状，并具有“透明”中心部分的内部冷却剂通道来解决在较小直径的旋转切削工具中提供足够的冷却剂流的问题。换句话说，冷却剂通道沿中心纵向轴线旋转并遵循沟槽的螺旋或扭曲几何形状，同时在冷却剂通道和每个沟槽之间保持恒定的壁厚。结果，与具有圆形冷却剂通道的常规切削工具相比，极大地增大了通过切削工具的冷却剂流量。另外，当通过激光增材制造(即3D打印)形成冷却剂通道时，“透明”中心部分极大地简化了坯料的去粉工艺，由此降低了制造成本。在一个方面，一种旋转切削工具包括切削刀片；工具主体，其包括用于容纳切削刀片的凹口部分和具有多个螺旋切屑沟槽的切屑沟槽部分；以及在切屑沟槽沟部分中形成的第一内部冷却剂通道，其中第一内部冷却剂通道具有扭曲的几何形状。在另一方面，一种用于旋转切削工具的工具主体包括：用于容纳切削刀片的凹口部分；以及具有多个螺旋切屑沟槽的切屑沟槽部分；在切屑沟槽部分中形成内部冷却剂通道，其中内部冷却剂通道具有“透明”中心部分和扭曲的几何形状。在又一方面，一种在旋转切削工具中提供冷却剂的方法包括在切屑沟槽部分中形成第一内部冷却剂通道，使得第一内部冷却剂通道为螺旋形并具有“透明”中心部分。附图说明虽然示出了本专利技术的各种实施方案，但是所示出的特定实施方案不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本专利技术范围的情况下可以进行各种改变和修改。图1是根据本专利技术实施方案的具有两个沟槽的旋转切削工具(例如模块化钻头)的侧视图；图2是沿图1的2-2线截取的图1的切削工具的剖视图；图3是沿图1的3-3线截取的图1的切削工具的剖视图；图4是沿图1的4-4线截取的图1的切削工具的剖视图；图5是沿图1的5-5线截取的图1的切削工具的剖视图；图6是沿图1的6-6线截取的图1的切削工具的剖视图；图7是第一冷却剂通道的立体绘制的侧视图，示出了第一冷却剂通道的扭曲的几何形状；图8是图7的第一冷却剂通道的立体绘制的透视图，示出了第一冷却剂通道的扭曲的几何形状；图9是图7的第一冷却剂通道的立体绘制的端视图，示出了第一冷却剂通道的扭曲的几何形状；图10是简单圆柱体的立体绘制的侧视图，其中第一冷却剂通道通过减去图7-9的立体绘制而形成，示出了螺旋形第一冷却剂通道的“透明”中心部分；图11是图10的第一冷却剂通道的立体绘制的透视图，示出了螺旋形第一冷却剂通道的“透明”中心部分；图12是图10的第一冷却剂通道的立体绘制的端视图，示出了第一冷却剂通道的“透明”中心部分；图13是根据本专利技术实施方案的切削刀片的侧视图；图14是图13的切削刀片的仰视图；图15是沿图14的15-15线截取的图13的切削刀片的剖视图；图16是本专利技术的另一实施方案的切削刀片的侧视图；图17是图16的切削刀片的仰视图；图18是沿图17的18-18线截取的图16的切削刀片的剖视图；图19是根据本专利技术的另一实施方案的具有两个沟槽的旋转切削工具(例如模块化钻头)的侧视图；图20是沿图19的20-20线截取的图19的切削工具的剖视图；图21是沿图19的21-21线截取的图19的切削工具的剖视图；图22是沿图19的22-22线截取的图19的切削工具的剖视图；图23是沿图19的23-23线截取的图19的切削工具的剖视图；图24是沿图19的24-24线截取的图19的切削工具的剖视图；图25是第一冷却剂通道的立体绘制的侧视图，示出了第一冷却剂通道的螺旋几何形状；图26是图25的第一冷却剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转切削工具，包括：/n切削刀片；/n工具主体，其具有用于容纳所述切削刀片的凹口部分和具有多个螺旋切屑沟槽的切屑沟槽部分；以及/n在所述切屑沟槽部分中形成的第一内部冷却剂通道，其中所述第一内部冷却剂通道具有扭曲的几何形状。/n

【技术特征摘要】
20190307 US 16/294,9861.一种旋转切削工具，包括：
切削刀片；
工具主体，其具有用于容纳所述切削刀片的凹口部分和具有多个螺旋切屑沟槽的切屑沟槽部分；以及
在所述切屑沟槽部分中形成的第一内部冷却剂通道，其中所述第一内部冷却剂通道具有扭曲的几何形状。


2.如权利要求1所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道还包括“透明”中心部分。


3.如权利要求1所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道的横截面形状为多边形。


4.如权利要求3所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道的横截面形状为肾形。


5.如权利要求3所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道的横截面形状为三角形。


6.如权利要求1所述的旋转切削工具，还包括：第二内部冷却剂通道，其与所述第一内部冷却剂通道流体连通，以将冷却剂供应至所述第一内部冷却剂通道。


7.如权利要求6所述的旋转切削工具，其中所述第二内部冷却剂通道具有与所述第一内部冷却剂通道不同的横截面形状。


8.如权利要求1所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道的尖端的数量等于沟槽的数量。


9.如权利要求1所述的旋转切削工具，其中所述第一内部冷却剂通道通过增材制造形成。


10.如权利要求1所述的旋转切削工具，其中所述旋转切削工具包括模块化钻头。


11.如权利要求1所述的旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：X方，RFDS菲尔霍，J斯卢萨茨克，M瓦辛斯基，D威尔斯，
申请(专利权)人：肯纳金属公司，
类型：发明
国别省市：美国;US