专利名称：冷却剂喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及机加工。本发明特别涉及金属合金物品的超研磨加工。
背景技术：
用于涡轮机部件的点和侧翼的超研磨加工(SAM)的设备分别示出在分别于2002年11月6日和2003年3月27日提出的美国专利申请10/289,493和10/400,937中。’493和’937申请所披露的内容在这里合并参考，类似于在这里充分阐述。重要的是，提供流体冷却剂/润滑剂(例如，油或者水基材料)保持加工效率。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于具有钻头的机床上的冷却剂喷嘴。该喷嘴包括至少一个冷却剂入口和至少一个冷却剂出口。内表面部分在入口和出口之间限定了一个或者多个通道。一个孔容纳钻头。
在各个实施例中，内表面部分可形成在激光烧结陶瓷体中。通道可包括包围所述孔的增压区。可具有多个围绕轴线对称的出口。可具有多个这样的出口，即，当钻头处于安装位置时能够将相关的冷却剂输出流引向钻头轴线。所述出口可是细长的。可具有至少5个出口和一个入口。所述孔可具有小于3厘米的直径。所述喷嘴可与机床和钻头结合，并且多个冷却剂输出流可从出口排出并且沿着钻头的侧面倾斜地冲击。
本发明的另一个方面涉及一种用于具有旋转钻头的机床上的冷却剂喷嘴。所述喷嘴包括用于接收钻头的通孔。所述喷嘴具有一个冷却剂入口和处于所述通孔周围的多于一个的角位置的多个冷却剂出口。内表面部分在冷却剂入口和冷却剂出口之间限定了一个或者多个通道。
在各个实施例中，冷却剂出口可分别处于相对于轴线的共同径向位置处，和处于一个围绕轴线的独特的角位置处。可没有除了冷却剂出口以外的其他冷却剂出口。
在附图和下面的描述中涉及了本发明的一个或者多个实施例的细节。从说明书、附图和权利要求中可以明显地看出本发明的其他特征、目的和优点。
图1是根据本发明原理的喷嘴的示意图；图2是沿着1-1线得到的图1中所示的喷嘴的垂直截面图；图3是图1的喷嘴的X射线前视图；图4是图1的喷嘴的前喷嘴座的示意图；图5是沿着图2的线5-5得到的喷嘴的放大图；和图6是图1的喷嘴的后透视图。
在各个附图中的相同的附图标记和表示符号表示相同的元件。
具体实施例方式
图1示出了一种用于润滑/冷却由一种机床的心轴24固定的钻头22的喷嘴20。一种示例性的钻头是超研磨套管轴。钻头具有带远端的双凸面(例如，半球形)头部26和远端的轴部28的轴，头部26和轴部28具有研磨涂层或者嵌埋的磨粒(例如，镀敷的立方氮化硼或者金刚石磨粒)。钻头具有用于由工具夹持的带平部(未示出)的中间扩大部分30和用于将钻头安装到心轴上的近端部分(未示出)。喷嘴具有前表面40(图2)和后表面42。后表面可包括用于与机床的互补特征配合的特征(例如沟槽44)以配准与机床精确定位的处于操作位置的喷嘴。可提供固定装置，诸如安装孔46(图1)以接收从机床突出的支柱或者延伸到机床中的紧固件以便以可拆卸的方式固定被配准在操作位置的喷嘴。或者，一种夹紧结构可与自动工具变换器结合使用。在操作位置处，喷嘴具有包围心轴和钻头的中心纵向轴线500的孔50。所述孔基本上是由与钻头中间部分30保持邻近间隔关系的内表面52限定的(例如径向间隙达到1厘米，最窄为5毫米)。在该示范性实施例中，心轴的前部56被容纳在喷嘴后表面中的凹槽58内。在该示范性实施例中，凹槽58以适当的径向间隙包围心轴前部并且通过通道60(图1)与喷嘴横向周边相连。通道60使得冷却空气通过以到达心轴。
喷嘴的基本功能是将一种冷却和/或润滑流体引入到钻头。在其下端，喷嘴具有流体入口62，流体入口62将流体供给到流体通道网络的干线64，流体通道网络的各个部分是由喷嘴的相关内表面部分限定的。干线64供应三个支线66、68和70(图3)。支线供应包围轴线500的增压区72。到达增压区的支线出口以基本均匀的120度间隔从而均匀地将流体引入到增压区。输出通道的圆形阵列74(图2)从增压区延伸到在前表面40上包围孔50的喷嘴座76(图4)。在所示实施例中，每一个输出通道延伸到出口80，出口80在从喷嘴座76的略微朝内的截锥边缘表面84突出的出口座82上。出口和周围的边缘86的取向相对于轴线500向前且向内。每一个输出通道的末端部分90向下发散并且沿着轴线500的表面延伸以在这样一个平面中具有长度L和横过该平面的宽度W。这样一种构造形成了在这样一个平面中以大约角度θ1展开，以便沿着具有相对于轴线500成锐角θ2的中心线101的中间部分30冲击钻头。选择角度θ1和θ2以使射流沿着套管轴的研磨部分的长度提供基本全面的覆盖。大量出口提供围绕套管轴的周边的高的冗余覆盖，从而在加工操作过程中，工件堵塞一个或者多个射流的效果达到最小。
图6进一步示出了该示例性喷嘴的细节。沿着孔50的底部，凹陷102形成在表面52中以用作排泄装置。该凹陷沿着凹槽58的带台阶的前表面部分104和106向下延伸以允许在心轴周围排出流体。类似地，表面106设有作为冷却通道60的连续部分形成的开放的沟槽108。这些凹槽有助于冷却剂薄雾向外排放。
在一种示例性的制造方法中，利用陶瓷的选择性激光烧结(SLS)使得喷嘴被形成为一个整体部件。这可提供快速和节省成本的制造，特别是少量的制造。考虑到出口的制造、出口的强度和出口的分布，喷嘴最好在孔周围限定完全360度。例如，这种结构使得增压区类似地延伸。但是，对于不使用这种结构的情况可能是特别的情况。
在示例性实施例中，出口都是具有给定尺寸和形状，并且与轴线500之间的半径也是特定的并且围绕该轴线基本上是等间隔的。所示的喷嘴包括20个出口。一种示例性的宽范围是2至40个出口。较窄的范围是5至30个和10至25个。
已经描述了本发明的一个或者多个实施例。但是，应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围内可进行各种变型。例如，各种具体结构的喷嘴可与特定的机床、钻头和应用结合使用。在侧翼SAM应用中，出口可这样分布，即，使它们的流最好清洁被加工的工件。这可包括不均匀的出口分布和/或流中的较大的重叠/冗余。因此，其他的实施例在下列的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种用于具有旋转钻头的机床上的冷却剂喷嘴，所述喷嘴包括至少一个冷却剂入口；至少一个冷却剂出口；内表面部分，所述内表面部分在所述至少一个冷却剂入口和所述至少一个冷却剂出口之间限定了一个或者多个通道；以及一个用于接收钻头的孔。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述内表面部分形成在激光烧结陶瓷体中。
3.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述一个或者多个通道包括包围所述孔的增压区。
4.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述至少一个冷却剂出口包括多个围绕轴线对称的冷却剂出口。
5.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述至少一个冷却剂出口包括多个冷却剂出口。
6.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述多个冷却剂出口是这样设置的，即，当钻头处于安装位置时能够将相关的冷却剂输出流引向钻头轴线。
7.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述多个冷却剂出口是细长的。
8.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述多个冷却剂出口包括至少5个出口，并且所述至少一个冷却剂入口是单个的冷却剂入口。
9.如权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述多个冷却剂出口分别处于相对于轴线的共同径向位置处，和分别处于一个围绕轴线的独特的角位置处。
10.如权利要求9所述的喷嘴，其特征在于，除了多个冷却剂出口以外没有其他冷却剂出口。
11.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述孔是一个通孔并且所述喷嘴包围所述通孔的整个360度。
12.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述孔具有小于3厘米的直径。
13.与机床和钻头结合的如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，多个冷却剂输出流可从所述至少一个出口排出并且沿着钻头的侧面倾斜地冲击。
全文摘要
一种用于具有旋转钻头的机床上的冷却剂喷嘴。所述喷嘴包括用于接收钻头的通孔。所述喷嘴具有一个冷却剂入口和处于所述通孔周围的多于一个的角位置的多个冷却剂出口。内表面部分在冷却剂入口和冷却剂出口之间限定了一个或者多个通道。
文档编号B24B55/03GK1575857SQ20041006381
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月9日 优先权日2003年7月11日
发明者B·J·施瓦茨, R·N·小达维, B·D·韦勒特, J·C·哈梅特, A·B·帕克曼, T·L·布朗, J·D·小坎贝尔 申请人:联合工艺公司