[发明专利]具有静止的中心通道式冷却液供应装置的可转动刀夹

说明书

发明的背景

本发明一般涉及用于切削刀具的刀夹，特别涉及具有静止的中心通道式冷却液(剂)供应装置的可转动刀夹，从而可把非转动的冷却液液流提供给转动的金属切削刀具。

用于金属工件的钻孔、铣削、铰孔之类操作的切削刀具常常需要把冷却液施加到工件与刀具切削面之间的交界面上。使用冷却液可减小刀具与工件之间的摩擦，并把切削交界面产生的热量传给冷却液，从而减小切削操作产生的热量。热量的这种减小是重要的，因为热量过多会使切削刀具早早变钝，从而降低刀具的切削质量并缩短它的使用寿命。热量过多还会损坏工件。

现有技术中有多种把冷却液送到切削刀具及其工件之间交界面处的装置。尽管其中某些装置从切削动作的一侧引入冷却液液流，但日益要求该装置可通过切削刀具中心把冷却液直接引到工件与刀具切削面之间的接触点。这类中心通道式冷却液装置可使切削刀具以更快切削速度转动，同时切削得更细、更干净。

具有这类中心通道式冷却液装置的现有刀夹一般包括一刀夹体，其底端可卸下地与一转动机床的主动轴连接，而其顶端与一刀具连接盘连接，该连接盘可以是可紧紧夹住切削刀具的柄端的夹头式连接盘(器)。一静止壳体在刀夹体顶端与刀夹连接盘底端之间部位包住该刀夹，该壳体与刀夹之间的交界面处设置有轴承，从而刀夹可相对静止壳体转动。各壳体壁、刀夹体和刀具连接盘之间的交界面处还设有动态液封(流体密封)，从而壳体内部在刀夹转动时可有加压冷却液。刀夹体底端有一与刀具连接盘中的轴向孔相通的径向孔。与这类现有冷却液装置配套使用的切削刀具中有一从其柄端一直伸展到其切削端的冷却液中心通孔。

工作时，当把加压冷却液送入静止壳体内部时，冷却液被压过刀夹体的径向孔后经刀具连接盘的轴向孔而流入位于刀具中心的冷却液通孔。刀具中的该通孔把冷却液引导到刀具切削端与工件之间的交界面。为了保存冷却液(常常为水和乙二醇的混合物)，许多现有装置回收用过的冷却液后使之循环返回加压冷却液源。在冷却液的循环途中设有过滤装置，从而滤去切削过程中产生的金属切屑、颗粒和其它碎屑。

尽管这类现有中心通道式冷却液装置可有效地把冷却液源源不断地送到转动的切削刀具与金属工件之间的接触点处，但本申请人注意到仍可对这类装置作出若干改进而提高其总体有效性。例如，必须装在刀夹体和刀具连接盘的转动表面与壳体的静止壁之间的动态液封会产生很大的摩擦阻力，这不仅增大了转动切削刀具所需的功率，而且产生大量热量，从而为了冷却刀夹，这类刀夹的操作不得不每隔10分钟或15分钟便停下一次。即使是设计良好的液封在刀夹工作时也会漏出大量冷却液，从而无法回收所有冷却液。此外，转动刀夹中的径向孔作用于流入壳体的冷却液的离心力的作用方向与使冷却液流出刀具的所需流动方向相反，从而需要使用更高的泵压来维持所需冷却液流率。更高的泵压又要求更紧的液封，从而加重了上述摩擦阻力问题。最后，由于冷却液直接流经壳体和壳体内的轴承表面，因此为了不磨坏刀夹体的轴承，必须滤去回收冷却液中直径大于5微米的所有金属颗粒，而这只有使用较大、较昂贵的过滤装置才能实现，而此过滤装置须对在该装置循环路径中流动的冷却液作用很大的回压，这又必须提高泵压。

显然，需要一种用于转动刀夹的中心通道式冷却装置，它无需使用会产生摩擦阻力的动态液封把冷却液保持在壳体中。这种装置最好防漏，从而可回收绝大部分冷却液。最后，冷却液在这类装置中流到切削刀具时不受离心力作用，从而无需使用大而昂贵的过滤装置。

发明的综述

总的来说，本发明是一种能克服或至少减轻现有技术的所有上述缺点的、具有静止的冷却液供应装置的可转动刀夹。该可转动刀夹包括一静止壳体、其输出端可转动地装在壳体一壁中的一被动轴、一可转动地装在壳体相反一边上的刀具连接盘、一包括一静止地装在壳体中的喷嘴组件而把非转动的冷却液流导入切削刀具的冷却液通孔中的冷却液装置，以及一在该壳体中而把转动动力从被动轴传给刀具连接盘以便转动切削刀具的传动组件。由于冷却液喷嘴组件相对被动轴和刀具连接盘保持静止，因此冷却液液流不受这些转动部件原本会作用其上的离心力的作用。

该冷却液装置还包括一静止导管，从而在使冷却液液流与壳体内部相隔离的同时把冷却液从壳体外部的一加压冷却液源引导到喷嘴组件。由于该导管防止冷却液流入与壳体中转动部件相联的轴承中，因此用过的冷却液无需滤去微小粒子即可循环返回加压冷却液源。现有设计需使用可滤去直径小达5微米的颗粒的过滤装置，而本发明所需的冷却液装置只是一种可滤去会损坏循环泵或堵塞该装置的流动路径的较大颗粒(例如直径在1毫米以上的颗粒)的滤网型过滤器。