[发明专利]一种含有内部冷却通道的微磨棒

说明书

本发明涉及一种含有内部冷却通道的微磨棒，包括刀柄、刀颈和磨削部分，微磨棒内部设有冷却通道，磨削部分上开设与冷却通道一一对应的微沟槽，磨削部分除去微沟槽的表面上电镀有金刚石或立方氮化硼磨粒。本发明的微磨棒，引导冷却介质通过冷却通道出口喷出，作用于刀具磨削部分表面、刀具上的微沟槽以及刀具与工件之间的加工区域，对微磨削加工过程进行精准定位冷却，并达到磨屑冲洗效果。通过合理设置冷却通道的数量、分布位置、截面形状，可以降低微磨削加工区域温度，减轻磨屑与微磨棒磨粒和工件之间的粘附、堵塞作用，减少刀具磨损，延长微磨棒使用寿命，提高工件的加工精度和加工表面质量，实现多种难加工材料微小结构件的高效、高精度加工。

技术领域

本发明涉及一种含有内部冷却通道的微磨棒，属于机械加工技术领域。

背景技术

随着先进制造业的快速发展，工业产品逐渐趋于微型化，对微小型零件及微型结构特征的需求日益增加。微小型零件的加工质量直接影响其功能和可靠性，目前，微细切削加工技术在难加工材料微小三维复杂特征零件精密加工方面具有显著优势，而微磨削通常作为微尺度切削加工的最后一道工序，可以为微小型零件提供极高的加工精度和表面质量。微磨削加工是一个微磨棒与工件材料高度耦合的过程，其加工对象多为高强度、高硬度、高韧性及高耐磨性的难加工材料，尤其是在微小孔或微深凹槽的微磨削加工过程中，易出现磨屑堵塞难以排出、磨削温度高、刀具磨损严重等问题，从而降低了微磨棒的使用寿命和微小型零件的加工质量和精度一致性。传统加工过程中通过大量浇注切削液的方式来带走切削热，但这种冷却方式中切削液难以直接作用于微切削加工区域，冷却效果有限，而内冷刀具技术可以解决这一问题。但是，对于直径1mm以下的微细刀具，由于刀具几何尺寸结构较小，在刀具切削部分制备出内冷孔十分困难，且现有内冷刀具多为钻铣刀具，缺乏关于内冷微磨棒的设计研究。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种含有内部冷却通道的微磨棒，用于降低微磨削加工区域温度，减少刀具磨损，提高微小结构件的尺寸精度、形位精度和加工表面质量，实现多种难加工材料微小结构件的高效、高精度加工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种含有内部冷却通道的微磨棒，包括刀柄、刀颈和磨削部分，所述微磨棒内部设有冷却通道，该冷却通道为平行于刀具轴线的直孔，或沿刀具轴线向磨削部分倾斜的倾斜孔；所述磨削部分上开设微沟槽，微沟槽与冷却通道一一对应；

所述磨削部分的直径d≤1mm。

当所述磨削部分的直径d≤0.5mm时，所述冷却通道贯穿所述刀柄和刀颈，冷却通道出口位于刀颈圆锥面上，冷却通道出口与刀具轴线之间的距离D＝(1～1.5)d/2；

当所述磨削部分的直径d在0.5～1mm之间时，所述冷却通道贯穿所述刀柄、刀颈和磨削部分，冷却通道出口与刀具轴线之间的距离D＝(0.65～0.9)d/2；

进一步地，所述磨削部分除去微沟槽的表面上电镀有金刚石或立方氮化硼磨粒。

进一步地，所述冷却通道的数量为至少两个，围绕刀具轴线沿圆周均布，冷却通道的截面形状为月牙形、椭圆形、扇形中的一种。

进一步地，所述磨削部分上微沟槽为直槽或螺旋形槽，微沟槽的截面形状为半圆形、V形、等腰梯形中的一种，微沟槽数量与冷却通道数量一致。

进一步地，所述含有内部冷却通道的微磨棒可以由冷却通道入口通入切削液、雾化切削液或低温压缩气体(低温压缩空气、低温CO₂气体、低温氮气等)。

优选地，所述微磨棒的磨削部分直径d≤0.5mm时，其冷却通道的截形为月牙形，使沿冷却通道喷出的冷却介质在磨削部分的圆周方向上具有更大的覆盖面积；此外，其冷却通道设置为沿刀具轴线向磨削部分倾斜的倾斜孔，冷却通道的出口位于刀颈锥部前端的外表面上，微沟槽设置为直槽，通过调整冷却通道的倾斜角和冷却通道出口与刀具轴线之间的距离D，使沿冷却通道喷出的冷却介质流入刀具上的微沟槽。