一种具有自冷却润滑结构的方肩铣刀的制作方法

本发明涉及一种机械加工刀具，具体涉及一种具有自冷却润滑结构的方肩铣刀。

背景技术：

切削加工过程按加工类型主要分为：车削、钻削、铣削、镗削以及磨削加工；

车削是指利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸；钻削是指利用刀具在工件上加工孔的工艺方法；铣削是指将毛坯固定，利用旋转的多刃刀具在毛坯上走刀，将工件切出需要的形状和尺寸；镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的切削工艺；磨削是指用磨料切除工件上多余材料的加工方法，属于机械加工的精加工；

一般铣削加工的主要对象为：平面轮廓零件、空间曲面轮廓零件、孔等。方肩铣刀是众多铣刀一种，其具有一个或多个刀片，主要用于加工台阶、沟槽、成形平面和切断工件。

铣削加工过程都会对铣刀进行冷却，传统的冷却方式是主要采用浇注式(外冷)的方式，这种方式采用大量切削液浇注在技工区域保证实际加工需要，但是此种方式明显导致加工成本的上升，并且在深孔加工等特殊加工方式时效果不佳，大量切削液的使用易造成环境环境污染，对设备操作人员身体健康有害。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种能够对方肩铣刀中每个刀片的切削区域进行冷却，冷却均匀性好，冷却效果显著的一种具有自冷却润滑结构的方肩铣刀。

本发明的基本原理是：

本发明基于3d打印技术，在进行铣削加工制造过程中在铣刀内部分别制造出冷却润滑液主流道与冷却润滑液副流道，从而在确保了切削刃过程能够保证在适宜的温度下进行加工，同时大大提升了铣刀在加工过程中的冷却效率。

本发明的具体技术方案是：

本发明提供了一种具有自冷却润滑结构的方肩铣刀，包括连接刀柄以及刀头本体，所述刀头本体上设有多条螺旋安装部；每一条螺旋安装部自上而下且沿着螺旋方向依次设置有多个刀片；其改进之处是：

还包括冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道；冷却润滑液主流道设置在连接刀柄并延伸至刀头本体内；

冷却润滑液副流道为多条，多条冷却润滑液副流道设在每一条螺旋安装部内，并与螺旋安装部的形状相适配；

每个刀片上方和下方分别开设有位于螺旋安装部内的前刀面冷却润滑液流道和后刀面冷却润滑液流道；前刀面冷却润滑液流道的入口与所述冷却润滑液副流道连通，前刀面冷却润滑液流道的出口正对刀片的前刀面；后刀面冷却润滑液流道的入口与所述冷却润滑液副流道连通，后刀面冷却润滑液流道的出口正对刀片的后刀面；

所述连接刀柄、刀头本体、冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道、前刀面冷却润滑液流道和后刀面冷却润滑液流道均采用3d打印的方式加工成型。

针对上述铣刀，本发明还做出了一下优化设计：

为了提高各个冷却润滑液副流道中流出的冷却润滑液更加均匀，上述方肩铣刀还包括冷却润滑液暂存区；所述冷却润滑液暂存区包括设置在冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道之间的基体，基体上设有由其中心向全部外表面连通多个孔隙，所述多个孔隙将冷却润滑液主流道和冷却润滑液副流道连通；所述基体通过3d打印的方式成型，且基体的材质与所述刀头本体的材质一致。

进一步地，为了进一步的提高连接刀柄处的冷却效果，所述冷却润滑液主流道的形状为螺旋形。

进一步地，受到3d打印技术的影响，为了满足润滑流道通畅，冷却润滑主流道的直径为1mm-1.2mm，冷却润滑副流道直径为0.5mm至0.75mm，孔隙的直径小于冷却润滑副流道的直径。

同时，本发明还提供了一种数控铣床，包括具有内冷却流道的刀柄夹持部，刀柄夹持部上安装上述方肩铣刀，方肩铣刀内的冷却润滑液主流道与刀柄夹持部上的内冷却流道连通。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用3d打印技术制造出一种在方肩铣刀内部分别设有冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道、前刀面冷却润滑液流道和后刀面冷却润滑液流道的冷却润滑机构，不仅降低了铣刀加工过程的冷却润滑成本，并且该冷却润滑机构冷却均匀，冷却效果显著，同时还降低了冷却润滑过程造成的环境污染；同时还满足了对方肩铣刀每个刀片的前、后刀面进行冷却润滑，进一步地提升了加工过程中对方肩铣刀的冷却效果，确保了方肩铣刀的使用寿命。

2、本发明的方肩铣刀内设置冷却润滑液暂存区，使得冷却润滑液在刀具准备切削之前冷却润滑液能够在该位置进行暂存，刀具开始进行切削后冷却润滑液在压力与离心力的作用下能够均匀通过冷却润滑液副流道向外流出，使得每条冷却润滑液副流道中流出的冷却润滑液流量一致，进一步地提升了冷却均匀性，确保了冷却效果。

3、本发明将连接刀柄处的冷却润滑液主流道设计成螺旋状，由于增加了连接刀柄处的冷却面积，使得切削所产的热量对连接刀柄或刀柄夹持部的影响极小，确保了方肩铣刀以及与其配合零件的使用寿命。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

附图标记如下：

1-冷却润滑液主流道、2-冷却润滑液副流道、21-前刀面冷却润滑液流道、22-后刀面冷却润滑液流道、3-冷却润滑液暂存区、31-基体。

01-连接刀柄、02-刀头本体、03-刀片、04-螺钉。

具体实施方式

下面利用两个实施例以及附图对本发明提供的方肩铣刀做进一步的介绍。

实施例1

如图1所示，一种具有自冷却润滑结构的方肩铣刀，其包括连接刀柄01和刀头本体02；刀头本体02上设有多条螺旋安装部021；每一条螺旋安装部021自上而下且沿着螺旋方向依次设置有多个刀片03(刀片03通过螺钉023固定安装)；冷却润滑液主流道1设置在连接刀柄01并延伸至刀头本体02内；冷却润滑液副流道2为多条，多条冷却润滑液副流道2设在每一条螺旋安装部021内，并与螺旋安装部021的形状相适配；

每个刀片03的上方和下方分别设置有前刀面冷却润滑液流道21和后刀面冷却润滑液流道22；前刀面冷却润滑液流道21的入口与所述冷却润滑液副流道2连通，前刀面冷却润滑液流道21的出口正对刀片03的前刀面；后刀面冷却润滑液流道22的入口与所述冷却润滑液副流道2连通，后刀面冷却润滑液流道22的出口正对刀片03的后刀面；

连接刀柄01、刀头本体02、冷却润滑液主流道1、冷却润滑液副流道2、前刀面冷却润滑液流道21和后刀面冷却润滑液流道22均采用3d打印的方式加工成型。

冷却润滑液经过冷却润滑液主流道2流向各个螺旋安装部021所对应的冷却润滑液副流道2内，冷却润滑液副流道2再将冷却润滑液输送至各个刀片02的前刀面冷却润滑液流道21和后刀面冷却润滑液流道22，实现对方肩铣刀各个刀片的前、后刀面的冷却润滑。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上，本发明还有更进一步的优化设计，即就是在方肩铣刀还设置有冷却润滑液暂存区3，冷却润滑液暂存区3包括设置在冷却润滑液主流道1和冷却润滑液副流道2之间的基体31，基体31上设有由其中心向全部外表面连通多个孔隙(孔隙的直径小于冷却润滑液副流道的直径)。冷却润滑液通过冷却润滑液主流道1流向冷却润滑液暂存区3，使得冷却润滑液在刀具准备切削之前冷却润滑液能够在该位置进行暂存，方肩铣刀开始进行切削后冷却润滑液在压力与离心力的作用下能够通过冷却润滑液副流道2、前刀面冷却润滑液流道21、后刀面冷却润滑液流道22流向每个刀片的前、后刀面切削区域，实现方肩铣刀的冷却润滑。这种设计的目的是：1、使得各条冷却润滑液副流道流出的冷却润滑液流量更加均匀，提升冷却效果。2、减少刀具的质量。

另外，铣刀冷却液润滑出口由于受到3d打印制造技术的限制，冷却润滑液副流道孔径为0.5-0.75mm，在加上由于刀柄夹持部内冷却流道孔径尺寸的影响，为了保证冷却润滑液出口压力，保证冷却润滑液能够作用在加工区域，冷却润滑液主流道的直径应该控制在1.2mm以内。具体尺寸以加工时，不同直径下加工量的不同，产生的热不同而决定。

因此基体31的材质与连接刀柄01的材质一致。

为了进一步的避免切削过程中热量传递至连接刀柄或与连接刀柄连接的其他零件上，导致刀具或其他零件的损坏，所述冷却润滑液主流道1设置为螺旋状，以增大冷却面积，提高冷却效率。

本发明的方肩铣刀在制造时采用3d打印技术，主要包括以下步骤：

【1】利用三维建模软件对连接刀柄和刀头本体进行三维建模设计；

【2】利用流体仿真软件对冷却润滑液主流道、冷却润滑液副流道、前刀面冷却润滑液流道、后刀面冷却润滑液流道的参数进行设计优化；保证润滑冷却流道在刀具加工过程中，润滑冷却液流量满足刀具的整体冷却要求，能够将润滑冷却液顺利输送至刀具切削加工区域；

【3】采用切片处理软件对铣刀刀柄和铣刀刀头模型进行分层切片处理，并对冷却润滑液暂存区域添加支撑，保证连接刀柄和刀头本体的整体刚性的同时润滑冷却液能够顺利进入、流出暂存区域，后导入到3d打印设备中，利用3d打印技术对连接刀柄和刀头本体进行制造。

【4】之后通过螺钉将多个刀片安装在螺旋安装部上。