用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具技术方案

公开了在用于利用包括超临界流体的加工流体的加工系统的刀具方面的改进。在一些实施方式中，该刀具可以包括多个孔口，孔口构造成将超临界加工流体朝向刀具的切割界面导引。在其他实施方式中，刀具保持器可以包括一个或更多个出口，出口构造成将超临界加工流体朝向切割界面导引。此外，一些实施方式可以涉及加工系统，加工系统包括一个或更多个排放通道，排放通道构造成对位于刀具保持器后方的腔提供压力释放。还公开了涉及加工刀具的实施方式，该加工刀具包括用于控制超临界加工流体通过刀具的流动的上游流动限制件。刀具的流动的上游流动限制件。刀具的流动的上游流动限制件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35 U.S.C.
§
119(e)要求于2019年5月10日提交的序列号为62/846,022的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的公开内容通过参引全部并入本文中。


[0003]公开的实施方式涉及利用超临界加工流体的加工系统。一些实施方式涉及用于这种加工系统的刀具。

技术介绍

[0004]加工刀具比如铣削系统、车床、计算机数字控制(CNC)系统、机器人钻头，和/或加工中心可以采用加工流体比如金属加工流体来在切割或成形过程期间提供冷却和/或润滑。在切割或成形过程期间，加工流体可以输送至切割刀具与工件之间的界面。在一些应用中，加工流体可以外部输送，比如借由通过一系列管道对加工流体进行传输并传输至将加工流体朝向切割界面导引的一个或更多个喷嘴而外部输送。在其他应用中，加工流体可以内部传输至界面，比如通过刀具保持器和/或通过切割刀具(例如，通过形成在切割刀具中的一个或更多个通道)而内部传输至界面。
[0005]常规的加工流体可以包括混合物，该混合物包括在切割过程期间用以冷却切割区的冷却流体(比如空气、水、液态二氧化碳或液态氮)以及用以润滑切割区的润滑剂(比如油、最小量润滑(MQL)液或合成流体)。在一些情况下，仅包括油、乳液或合成流体的加工流体可能是合适的。在一些应用中，超临界流体比如超临界二氧化碳(scCO2)已经被用作加工流体的一部分。

技术实现思路

[0006]在一个实施方式中，用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具包括刀具本体，该刀具本体从刀具的近端端部延伸至刀具的远端端部，刀具的近端端部构造成接纳在刀具保持器中。刀具还包括流体通道，该流体通道形成在刀具本体中、具有位于刀具本体的近端部分中的入口。入口构造成接纳超临界加工流体。刀具还包括形成在刀具本体的外表面上的多个孔口。多个孔口中的每个孔口与流体通道处于流体连通，并且多个孔口中的至少一个孔口位于刀具本体的侧表面上。每个孔口具有在约50微米与约500微米之间的直径。
[0007]在另一实施方式中，用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具包括刀具本体，该刀具本体从近端部分延伸至远端端部，该近端部分构造成接纳在刀具保持器中。刀具还包括流体通道，该流体通道形成在刀具本体中、具有位于刀具本体的近端端部处的入口以及形成在刀具本体的外表面上的至少一个凹部。至少一个凹部限定沿着第一方向定向的至少一个表面，并且至少一个凹部与刀具本体的远端端部间隔开。刀具还包括形成在至少一个表面中的孔口，孔口与流体通道处于流体连通。在这样的实施方式中，至少一个孔口可以构造成将超临界加工流体沿着第一方向导引离开孔口。
[0008]在又一实施方式中，用于加工系统的刀具保持器包括刀具保持器本体，该刀具保持器本体包括位于第一端部部分处的刀具接纳区域以及位于与第一端部部分相反的第二端部部分处的附接界面。刀具接纳区域构造并布置成接纳刀具并且将刀具固定至刀具保持器本体。附接界面构造并布置成将刀具保持器固定至加工系统。刀具保持器构造成在加工过程期间旋转。刀具保持器包括一个或更多个出口，一个或更多个出口邻近于刀具保持器本体的第一端部部分定位，并且每个出口构造成将超临界加工流体朝向刀具的切割界面导引。
[0009]在一个实施方式中，加工系统包括刀具保持器，刀具保持器构造并布置成接纳刀具并且将刀具固定在刀具保持器内。刀具构造成将超临界加工流体通过刀具输送至切割界面。主轴构造并布置成接纳刀具保持器，并且形成在刀具保持器与主轴之间的腔与加工系统的外部处于流体连通。
[0010]在另一实施方式中，用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具包括刀具本体，该刀具本体从近端端部延伸至远端端部，近端端部构造成接纳在刀具保持器中。刀具包括形成在刀具本体的近端部分中的入口，并且该入口构造成接纳超临界加工流体。刀具还包括设置在刀具本体中并与入口处于流体连通的流动限制件以及形成在刀具本体中的流体通道。流体通道在流动限制件的下游并且与流动限制件处于流体连通。刀具还包括形成在刀具本体的外表面上的一个或更多个孔口，并且一个或更多个孔口中的每个孔口与流体通道处于流体连通。在这样的实施方式中，一个或更多个孔口和流体通道的流动阻力小于流动限制件的流动阻力。
[0011]在另一实施方式中，用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具包括刀具本体，该刀具本体包括流体通道。刀具本体从近端端部延伸至远端端部，近端端部构造成接纳在刀具保持器中，并且刀具本体还包括位于刀具本体的外表面上的一个或更多个孔口。刀具本体的一个或更多个孔口中的每个孔口与流体通道处于流体连通，并且包括流动限制件的插入件设置在形成于刀具本体的近端部分中的腔中。流动限制件在刀具本体的流体通道的上游并且与刀具本体的流体通道处于流体连通，并且流动限制件的流动阻力大于流体通道和多个孔口的流动阻力。
[0012]在一个实施方式中，加工方法包括：使超临界加工流体通过刀具本体的流动限制件流动到刀具本体的流体通道中，并且然后使超临界加工流体在流体通道中膨胀。接下来，该方法包括：使经膨胀的超临界加工流体流动通过形成在刀具本体的外表面上的一个或更多个孔口。在这样的实施方式中，流体通道和一个或更多个孔口的流动阻力小于流动限制件的流动阻力。
[0013]替代性加工方法包括：使超临界加工流体流动到刀具本体的入口中，使超临界加工流体流动通过形成在本体中的流体通道，以及然后使超临界加工流体通过形成在刀具本体的外表面上的多个孔口而从流体通道流出。每个孔口具有在约50微米与约500微米之间的直径，并且多个孔口中的至少一个孔口位于刀具本体的侧表面上。
[0014]应当理解的是，前述概念和下面讨论的附加概念可以以任何合适的组合布置，因为本公开在这方面不受限制。此外，当结合附图考虑时，本公开的其他优点和新颖特征将从各种非限制性实施方式的以下详细描述变得明显。
附图说明
[0015]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各种附图中图示的每个相同的部件或几乎相同的部件可以由相同的附图标记表示。为了清楚的目的，并非对每个部件在每幅附图中进行标记。在附图中：
[0016]图1是根据一些实施方式的刀具的立体图；
[0017]图2是图1的刀具的侧视图；
[0018]图3是根据一些实施方式的安装在加工系统中的刀具的立体图；
[0019]图4是根据一些实施方式的刀具的立体图；
[0020]图5是图4的刀具的另一立体图；
[0021]图6是根据一些实施方式的加工系统的一部分的立体图；
[0022]图7是刀具的一个实施方式的示意性侧视图；
[0023]图8是刀具的另一实施方式的示意性侧视图；
[0024]图9是根据一些实施方式的加工系统的一部分的示意性图示；
[0025]图10是根据一些实施方式的加工系统的一部分的示意性图示；
[0026]图11是根据一些实施方式的加工系统的一部分的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具，所述刀具包括：刀具本体，所述刀具本体从所述刀具的近端端部延伸至所述刀具的远端端部，所述近端端部构造成接纳在刀具保持器中；流体通道，所述流体通道形成在所述刀具本体中并且具有位于所述刀具本体的近端部分中的入口，其中，所述入口构造成接纳所述超临界加工流体；以及多个孔口，所述多个孔口形成在所述刀具本体的外表面上，其中，所述多个孔口中的每个孔口与所述流体通道处于流体连通，并且其中，所述多个孔口中的至少一个孔口位于所述刀具本体的侧表面上，并且其中，每个孔口具有在约50微米与约500微米之间的直径。2.根据权利要求1所述的刀具，还包括形成在所述刀具本体的远端部分中的由多个凹槽隔开的多个沟槽，其中，所述多个孔口的至少一部分孔口形成在所述凹槽内。3.根据权利要求1至2中的任一项所述的刀具，其中，所述流体通道构造成接纳所述超临界加工流体。4.根据权利要求3所述的刀具，其中，所述超临界加工流体包括超临界二氧化碳。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的刀具，其中，所述多个孔口形成在对应的多个平坦表面中，所述平坦表面形成在所述刀具的外表面上。6.根据权利要求5所述的刀具，其中，所述平坦表面的至少一部分与所述刀具的纵向轴线和/或朝向所述刀具的切割界面定向的方向正交。7.一种用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具，所述刀具包括：刀具本体，所述刀具本体从近端部分延伸至远端端部，所述近端部分构造成接纳在刀具保持器中；流体通道，所述流体通道形成在所述刀具本体中并且具有位于所述刀具本体的近端端部处的入口；至少一个凹部，所述至少一个凹部形成在所述刀具本体的外表面上，其中，所述至少一个凹部限定了沿着第一方向定向的至少一个表面，并且所述至少一个凹部与所述刀具本体的所述远端端部间隔开；以及孔口，所述孔口形成在所述至少一个表面中并且与所述流体通道处于流体连通，其中，至少一个所述孔口构造成将超临界加工流体沿着所述第一方向导引离开所述孔口。8.根据权利要求7所述的刀具，其中，所述第一方向大致平行于所述刀具本体的纵向轴线。9.根据权利要求8所述的刀具，其中，所述至少一个表面与所述刀具本体的所述纵向轴线正交。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的刀具，还包括至少一个沟槽，所述至少一个沟槽形成在所述刀具本体的远端部分中，其中，来自所述孔口的所述超临界加工流体至少部分地朝向所述至少一个沟槽导引。11.根据权利要求7至10中的任一项所述的刀具，其中，所述超临界加工流体包含超临界二氧化碳。12.根据权利要求7至11所述的刀具，其中，所述孔口具有在约50微米与约500微米之间的直径。13.根据权利要求7至12所述的刀具，其中，所述至少一个平面是平坦的。
14.一种用于加工系统的刀具保持器，所述刀具保持器包括：刀具保持器本体，所述刀具保持器本体包括位于第一端部部分处的刀具接纳区域以及位于与所述第一端部部分相反的第二端部部分处的附接界面，其中，所述刀具接纳区域构造并布置成接纳刀具并且将所述刀具固定至所述刀具保持器本体，并且其中，所述附接界面构造并布置成将所述刀具保持器固定至加工系统，其中，所述刀具保持器构造成在加工过程期间旋转；以及一个或更多个出口，所述一个或更多个出口邻近于所述刀具保持器本体的所述第一端部部分定位，其中，每个出口构造成将超临界加工流体朝向所述刀具的切割界面导引。15.根据权利要求14所述的刀具保持器，其中，每个喷嘴构造成将所述超临界加工流体导引成使得所述超临界加工流体在与所述喷嘴间隔开以下距离的位置处接触所述刀具的外表面：所述距离在所述刀具的直径的大约两倍与所述刀具的直径的大约五倍之间。16.根据权利要求14至15中的任一项所述的刀具保持器，其中，所述超临界加工流体包括超临界二氧化碳。17.根据权利要求14至16中的任一项所述的刀具保持器，其中，所述一个或更多个出口包括一个或更多个喷嘴。18.根据权利要求14至16中的任一项所述的刀具保持器，其中，所述一个或更多个出口形成在一个或更多个平坦表面中，并且其中，与所述一个或更多个平坦表面正交的方向相对于所述刀具保持器的纵向轴线成角度。19.根据权利要求14至16中的任一项和权利要求18所述的刀具保持器，其中，所述一个或更多个出口形成在一个或更多个凹部中，所述凹部形成在所述刀具保持器的所述远端部分中。20.一种加工系统，所述加工系统包括：刀具保持器，所述刀具保持器构造并布置成接纳刀具并且将所述刀具固定在所述刀具保持器内，其中，所述刀具构造成将超临界加工流体通过所述刀具输送至切割界面；以及主轴，所述主轴构造并布置成接纳所述刀具保持器，其中，形成在所述刀具保持器与所述主轴之间的腔与所述加工系统的外部处于流体连通。21.根据权利要求20所述的加工系统，其中，所述主轴包括在所述腔与所述主轴的外部之间延伸的一个或更多个排放通道。22.根据权利要求20所述的加工系统，其中，所述刀具保持器包括在所述腔与所述刀具保持器的外部之间延伸的一个或更多个排放通道。23.根据权利要求20至22中的任一项所述的加工系统，其中，所述超临界加工流体包括超临界二氧化碳。24.一种用于利用超临界加工流体的加工系统的刀具，所述刀具包括：刀具本体，所述刀具本体从近端端部延伸至远端端部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：聚变冷却剂系统公司，
类型：发明
国别省市：