作用于刀‑屑界面的液体润滑方法及切削润滑系统与流程

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是一种作用于刀-屑界面的液体润滑方法及切削润滑系统。

背景技术：

切削加工伴随着强烈摩擦，由此导致切削刀具钝化，刀具工作面质量恶化，能量损耗大，为减小刀具切削加工时的磨损摩擦，延长刀具的寿命。刀具切削加工时，使用具有润滑作用的切削液，润滑剂通过喷油管，喷至刀具切削加工处，在一定程度上缓和刀具摩擦磨损，但是切削液的制造、使用、处理及排放需消耗大量的能源和资源，容易造成环境污染。随着全球环保要求不断提高，如何发展对环境无污染且可持续发展的现代制造模式已经成为我国制造业面临的最紧迫难题。为了解决润滑剂环境污染问题，干切削加工技术逐渐进入大家视线，引起国内工业界与学术界的广泛关注。与传统的湿切削相比，干切削存在以下问题：缺少润滑剂的润滑和冷却作用，刀具工具面-切屑，后刀面-工件之间存在剧烈的摩擦，切削过程温度高，可能使零件产生变形，加剧刀具磨损，刀具寿命下降，增加切削成本。

技术实现要素：

本发明提供了一种作用于刀-屑界面的切削润滑方法及切削润滑系统，解决了现有技术中切削时润滑剂难进入刀屑界面，环境污染严重，刀具使用寿命短的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：所述润滑方法是，切削过程中，刀具内设的从刀具底面贯通至刀-屑界面的通道，将液体润滑剂供给系统提供的液体润滑剂输送至刀-屑界面。

传统的润滑方法，是在刀具切削加工金属时，从外部浇注大量润滑剂，润滑剂难进入刀-屑界面，令润滑效果大打折扣。本发明选用润滑方法，改变传统润滑发模式，将液体润滑剂直接输送至刀-屑界面，刀-屑界面是刀具前刀面与切屑接触的表面，润滑剂直接作用于切削作业，润滑效果好，减少润滑剂的使用量，减轻对金属切削对环境产生的危害。

作为进一步地优选，所述刀具刀-屑界面上，以所述通道的上开口为中心设有微织构。

刀具在通道上开口周围设微织构，可以使得润滑剂均匀分布在刀体刀-屑界面，优化润滑效果。

作为进一步地优选，所述液体润滑剂为液体、固体润滑剂的混合物。

作为进一步地优选，所述液体与所述固体润滑剂的体积比为100:0~30，所述液体包括润滑剂、水中的一种或两种，所述液体润滑剂是高压液体润滑剂。

一种切削润滑系统，包括刀具和液体润滑剂供给系统，所述刀具内设从底面贯穿至刀-屑界面的通道，所述通道上开口位于刀-屑界面，所述通道下开口通过输入管与液体润滑剂供给系统连接。

作为进一步地优选，所述刀具包括刀杆和刀体，所述刀杆前端设有可放置刀体的刀槽，所述刀杆上表面设螺纹紧固孔，所述压板中心处设上下贯通的螺孔，所述压板通过螺栓拧入所述螺孔与所述螺纹紧固孔与所述刀杆连接，所述压板通过所述螺栓固定于所述刀杆上时，所述压板靠近刀体的一端底面与所述刀体紧密接触，所述通道分成位于刀体范围内的微通道和位于刀杆范围内的润滑管道两部分，所述微通道下端为主冷却腔，所述主冷却腔下开口位于所述刀体底面。

在切削过程中，刀体温度升高，易缩短刀体的使用寿命，通过在刀体内设主冷却腔，暂时储存在其中的润滑剂温度低于刀体，因此可以吸收刀体因切削产生的热量，避免刀体温度升高带来的寿命缩短的问题出现。切削过程中，润滑剂是持续输出的，所以主冷却腔内的润滑剂不断更新，实现持续吸收刀体热量，降低刀体温度。

作为进一步地优选，所述润滑管道上端设次冷却腔，所述次冷却腔上开口位于所述刀杆上表面，所述次冷却腔下端延伸出循环管道，所述循环管道下开口位于所述刀杆底面，所述循环管道通过输出管与液体润滑剂供给系统可拆卸连接；所述刀体刀-屑界面上，以微通道上开口为中心设微织构。

实现润滑剂的循环使用，由于润滑剂的暂时贮存腔数目为两个，包括主冷却腔和次冷却腔，腔室容积增大，润滑剂输出速度较低时，高温的润滑剂会短暂停留在主冷却腔和次冷却腔，无法及时吸收刀体产生的热量，进而降低冷却效果。增加循环管道，切削过程中，部分温度升高的润滑剂可以返回润滑剂供给系统，新的温度较低的润滑剂可进入主冷却腔与次冷却腔中，吸收刀体产生的热量，实现刀体及时降温，利于延长刀体使用周期。

作为进一步地优选，所述液体润滑剂供给系统包括输入管，设在输入管上的控制阀和高压泵，与输入管连接的内置有液体润滑剂的油箱，所述油箱通过所述输入管与润滑管道连接，所述油箱通过输出管与所述循环管道下开口连接。

作为进一步地优选，所述微通道内径为50-800um，优选100um。

作为进一步地优选，所述刀杆，与所述刀体底面连接的一面上，以所述润滑管道上开口为中心设环状凹槽，所述环状凹槽内设密封圈。

本发明专利的工作原理：高压液体润滑剂从液体润滑供给系统进入刀具，刀具通道将液体润滑剂输送至刀-屑界面；主冷却腔与次冷却腔储存有一定量的液体润滑剂，液体润滑剂温度低于工作过程中的刀体温度，液体润滑剂可吸收刀体多余的热量，令刀体降温；液体润滑剂进入主冷却腔与次冷却腔后，吸收刀体多于的热量后，部分温度升高的液体润滑剂通过循环管道、输出管回到液体润滑剂供给系统，新的、温度较低的液体润滑剂再通过输入管进入润滑管道，以此形成冷却循环管道；液体润滑剂经过微织构向四周扩散，均匀分布在刀-屑界面。

本发明专利的有益效果，在刀具的刀-屑界面加工出微织构，在刀具内部加工出通道，利用通道将液体润滑剂输送至刀-屑界面，利用刀具刀-屑界面的微织构提高液体润滑剂的填充分布能力，提高润滑冷却效果。液体润滑剂可直接抵达刀-屑界面，作用于刀具刀-屑界面，切削过程中无需再从外部浇注润滑剂，无环境污染，最大限度地减少润滑剂的使用；主冷却腔、次冷却腔可以储存一定量的润滑剂，液体润滑剂持续输送，可以吸收刀具因切削工作产生的热量，令刀具温度降低；切削工作进行时，液体润滑剂持续输出，主冷却腔、次冷却腔内的液体润滑剂不断更新，实现持续冷却效果；次冷却腔下端增设循环管道，循环管道通过输出管与液体润滑供给系统连接，部分温度升高的液体润滑剂可通过循环管道、输出管回到液体润滑剂供给系统中，优化冷却效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构图；

图2是本发明刀具的结构示意图；

图3是本发明刀杆的结构示意图；

图4是本发明刀具的垂直面剖视图。

附图标识：1-刀具；2-微通道；3-刀杆；31-刀槽；32-压板；33-环状凹槽；4-刀体；41-主冷却腔；5-润滑管道；52-次冷却腔；6-输入管；7-控制阀；8-高压泵；9-循环管道；10-输出管；11-油箱。

具体实施例

下面将结合附图，阐述本发明的实施例，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参阅图1，图2和图3，一种切削润滑系统，包括刀具和液体润滑剂供给系统。刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽31，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板32中心处设上下贯通的螺孔，压板32通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板32通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板32靠近刀体4一端的底面与刀体4上表面紧密接触；刀具1内部设有从刀具1底面贯穿至刀具1刀-屑界面的通道，通道上开口位于刀具刀-屑界面，通道将液体润滑剂直接输送至刀-屑界面，直接作用于刀具1切削工作。

参阅图4，通道分为位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道5，即微通道2上开口位于刀-屑界面；刀具1刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心设微织构。润滑管道5下开口与液体润滑剂供给系统连接。微通道2内径为100um；刀杆3，与刀体4底面连接的一面，以润滑管道5为中心，设环状凹槽33，环状凹槽33内设密封圈。

参阅图4，微通道2下端设有主冷却腔41，主冷却腔41下开口位于刀体4与刀杆3的连接面，润滑管道5上端设与主冷却腔41适配的次冷却腔52，次冷却腔52下开口位于刀杆3底面，次冷却腔上开口位于刀杆3与刀体4连接的一面。

参阅图1和图4，液体润滑剂供给系统包括输入管6，设在输入管6上的控制阀7和高压泵8，与输入管6连接的内置有液体润滑剂的油箱11，油箱11通过输入管6润滑管道5连接，油箱11还通过输出管10与循环管道9连接。油箱11内储存有液体润滑剂，液体润滑剂是液体和固体润滑剂的混合物，液体与固体润滑剂的体积比为100:0~30，液体润滑剂是切削液、水中的一种或两种。

切削加工作业时，通过控制阀，开启液体润滑剂供给系统，令液体润滑剂进入贯通底刀具1底面至刀-屑界面的通道，将液体润滑剂输送至刀-屑界面，作用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。

实施例2

参阅图1，图2和图3，一种切削润滑系统，包括刀具和液体润滑剂供给系统。刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽31，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板32中心处设上下贯通的螺孔，压板32通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板32通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板32靠近刀体4一端的底面与刀体4紧密接触；

刀具1内部设有从刀具1底面贯穿至刀具1刀-屑界面的通道，通道上开口位于刀具刀-屑界面，通道将液体润滑剂直接输送至刀-屑界面，直接作用于刀具1切削工作。

参阅图4，通道分为位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道5，微通道2上开口位于刀-屑界面；刀具1刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心设微织构。润滑管道5下开口与液体润滑剂供给系统连接。微通道2内径为800um；刀杆3，与刀体4底面连接的一面，以润滑管道5为中心，设环状凹槽33，环状凹槽33内设密封圈。

参阅图4，微通道2下端为主冷却腔41，主冷却腔41下开口位于刀体4与刀杆3的连接面，润滑管道5上端是与主冷却腔41适配的次冷却腔52，次冷却腔52下开口位于刀杆3底面，次冷却腔上开口位于刀杆3与刀体4连接的一面。

参阅图1和图4，液体润滑剂供给系统包括输入管6，设在输入管6上的控制阀7和高压泵8，与输入管连接的内置液体润滑剂的油箱11，油箱11通过输入管6润滑管道5连接，油箱11还通过输出管10与循环管道9连接。油箱11内储存有液体润滑剂，液体润滑剂是液体和固体润滑剂的混合物，液体与固体润滑剂的体积比为100:0~30，液体可选切削液、水中的一种或两种。

切削加工作业时，通过控制阀，开启液体润滑剂供给系统，令液体润滑剂进入贯通底刀具1底面至刀-屑界面的通道，作用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。

实施例3

参阅图1，图2和图3，一种切削润滑系统，包括刀具和液体润滑剂供给系统。刀具1包括刀体4和刀杆3，刀杆3前端设有可放置刀体4的刀槽31，刀杆3上表面设螺纹紧固孔，压板32中心处设上下贯通的螺孔，压板32通过螺栓拧入螺孔与螺纹紧固孔与刀杆3连接，压板32通过所述螺栓固定于刀杆3上时，压板32靠近刀体4一端的底面与刀体4紧密接触；

刀具1内部设有从刀具1底面贯穿至刀具1刀-屑界面的通道，通道上开口位于刀具刀-屑界面，通道将液体润滑剂直接输送至刀-屑界面，直接作用于刀具1切削工作。

参阅图4，通道分为位于刀体4范围内的微通道2和位于刀杆3范围内的润滑管道5，即微通道2上开口位于刀-屑界面；刀体4刀-屑界面上，以微通道2上开口为中心设微织构。润滑管道5下开口与液体润滑剂供给系统连接。微通道2内径为50um；刀杆3，与刀体4底面连接的一面，以润滑管道5为中心，设环状凹槽33，环状凹槽33内设密封圈。

参阅图4，微通道2下端设有主冷却腔41，主冷却腔41下开口位于刀体4与刀杆3的连接面，润滑管道5上端设与主冷却腔41适配的次冷却腔52，次冷却腔52下开口位于刀杆3底面，次冷却腔上开口位于刀杆3与刀体4连接的一面。

参阅图1和图4，液体润滑剂供给系统包括输入管6，设在输入管6上的控制阀7和高压泵8，与输入管6连接的内置液体润滑剂的油箱11，油箱11通过输入管6润滑管道5连接，油箱11还通过输出管10与循环管道9连接。油箱11内储存有液体润滑剂，液体润滑剂可选润滑剂、水中的一种或两种。

切削加工作业时，通过控制阀，开启液体润滑剂供给系统，令液体润滑剂进入贯通底刀具1底面至刀-屑界面的通道，作用于刀具1切削作业，发挥润滑、冷却的作用。

上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。