一种冷却组件及切削加工装置的制作方法

1.本实用新型涉及冷加工技术领域，尤其涉及一种冷却组件及切削加工装置。


背景技术：

2.钛合金具有良好的生物相容性、耐腐蚀性、高硬度、无毒无磁等特点，被广泛应用于电子产品，尤其适合应用在穿戴电子产品上，以代替铝合金。并且，钛合金还具有很高的韧性、延展性，强度能够远远超过其他金属材料，可以制造出单位强度高、刚性好、质量轻的产品部件，但是在应用前需要进行表面处理，以获得需要的形状及外观。
3.现有技术中，通常采用切削加工装置对钛合金进行加工处理，但是，由于钛合金的变形系数小，使得在切削加工过程中，切屑与切削加工装置的前刀面接触的面积较大，切屑在刀具的前刀面上的形成比其他材料的切屑大，导致长时间的行走会导致刀具磨损严重，且行走过程中还会产生摩擦进一步导致刀具的温度升高。同时，钛合金的导热系数也较小，使得切削过程中产生的热量较难通过钛合金传导出去，较容易造成刀尖局部温度过高，提高了刀具的高温磨损程度，缩短了刀具的使用寿命。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种冷却组件及切削加工装置，能降低刀具的刀尖出现温度过高的几率，进而能够减小刀具被高温磨损的程度，延长了刀具的使用寿命。
5.如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种冷却组件，包括：
7.固体冷却源，包括中空的座体及设于所述座体内的冷却管，所述座体具有进液孔和出液孔，所述冷却管的一端穿设于所述进液孔，所述冷却管的另一端穿设于所述出液孔，所述冷却管内填充有第一冷却剂；
8.外接冷却源，所述外接冷却源配置为向切削区喷射第二冷却剂；
9.所述座体的顶面设有固定槽，所述固定槽配置为固定待切削产品。
10.可选地，所述冷却管为冷却盘管，且所述冷却盘管的中心轴线方向平行于所述座体的高度方向。
11.可选地，所述固体冷却源还包括冷却罐，所述冷却管的一端连通于所述冷却罐的出口，且所述进液孔较所述出液孔靠近所述座体的顶面。
12.可选地，所述固定槽由所述座体的顶面凹陷形成。
13.可选地，还包括设于所述的座体顶面的多个夹具，多个所述夹具围设形成所述固定槽。
14.可选地，多个所述夹具中的一个或多个滑动设于所述座体的顶面。
15.可选地，还包括温度传感器，所述温度传感器插入所述座体内。
16.可选地，所述外接冷却源包括竹节管及设于所述竹节管末端的喷头，所述竹节管被配置为输送所述第二冷却剂，所述喷头向所述切削区喷射所述第二冷却剂。
17.可选地，所述第一冷却剂为水、空气、油、液氮、液态二氧化碳中的一种或几种；所述第二冷却剂为水、空气、液氮、液态二氧化碳、干冰中的一种或几种。
18.一种切削加工装置，包括驱动件、切削刀组件及如上所述的冷却组件，所述驱动件驱动连接于所述切削刀组件，所述切削刀组件设于所述座体上方。
19.本实用新型至少具有如下有益效果：
20.本实用新型提供的冷却组件，通过在座体的顶面设置固定槽，能够实现对待切削产品的固定，通过设置在座体内的冷却管实现对待切削产品的降温、散热，使得待切削产品在切削过程中不会出现温度过高的情况，通过外接冷却源实现对刀具的降温，以使得刀具与待切削产品接触时产生的热量能够被第一冷却剂和第二冷却剂带走，降低了刀具的刀尖出现温度过高的几率，进而能够减小刀具被高温磨损的程度，延长了刀具的使用寿命。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例提供的冷却组件的结构示意图一；
22.图2是本实用新型实施例提供的冷却组件的结构示意图二；
23.图3是本实用新型实施例提供的冷却组件的主视图；
24.图4是本实用新型实施例提供的冷却组件的使用状态参考图；
25.图5是本实用新型实施例提供的冷却组件的截面示意图；
26.图6是本实用新型实施例提供的切削加工装置的结构示意图；
27.图7是本实用新型实施例提供的采用现有技术中冷却方式加工得到的表面的示意图；
28.图8是本实用新型实施例提供的采用本实用新型冷却方式加工得到的表面的示意图。
29.图中：
30.1、固体冷却源；11、座体；111、进液孔；112、出液孔；113、固定槽；12、冷却管；13、冷却罐；14、支撑座；2、外接冷却源；21、竹节管；3、温度传感器；
31.10、切削刀组件；101、刀具；
32.100、待切削产品。
具体实施方式
33.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.本实施例提供了一种冷却组件，应用于切削加工装置，能够在切削过程中对切削区及待切削产品进行降温、散热，降低了刀具的刀尖出现温度过高的几率，进而能够减小刀具被高温磨损的程度。待切削产品100示例为钛合金，但不以此为限。
37.如图1所示，冷却组件包括固体冷却源1及外接冷却源2。其中，固体冷却源1用于对待切削的产品进行降温、散热，外接冷却源2用于对刀具进行降温、散热。
38.具体地，请参见图1或图2，固体冷却源1包括中空的座体11及设于座体11内的冷却管12。座体11的顶面设有固定槽113，固定槽113用于固定待切削产品100，以使得待切削产品100在切削的过程中不发生移动。其中，座体11的形状可以根据需要进行制造，在一些实施例中，座体11呈正方体或长方体状；在另外一些实施例中，座体11的外形轮廓呈“工”字状，使得座体11的顶面具有较大的面积，进而能够容置尺寸较大的待切削产品100。本实施例中，座体11的侧壁和底壁的材料可以为导热系数较小的材料，如保温材料等，以防止冷却管12中的冷量通过侧壁和底壁散失。座体11的顶壁的材料可以为导热系数较大的材料，能够将位于其顶面的待切削产品100的热量传导至座体11内。可选地，座体11的底壁还连接有支撑座14，以提高了座体11的稳定性。
39.本实施例中，如图2所示，座体11的侧壁具有进液孔111和出液孔112。冷却管12的一端穿设于进液孔111，冷却管12的中部位于座体11内，冷却管12的另一端穿设于出液孔112。冷却管12内填充有第一冷却剂，第一冷却剂用于带走待切削产品100的热量，以实现对待切削产品100的降温。
40.请参见图2或图3，外接冷却源2用于向切削区喷射第二冷却剂，以对切削区的刀具进行降温，具体地，切削区可以为刀具的刀尖所在的区域。外接冷却源2的具体结构可以参见现有技术，只要能喷射出第二冷却剂即可，可选地，外接冷却源2包括用于容置第二冷却剂的冷却剂罐、连通于冷却剂罐的增压泵、连通于增压泵的管路及安装于管路末端的喷头，增压泵用于为管路内的第二冷却剂提供动力，喷头能够向切削区喷射第二冷却剂。管路可以包括竹节管及塑胶圆管，本实施例对此不作限定。
41.本实施例提供的冷却组件，通过在座体11的顶面设置固定槽113，能够实现对待切削产品100的固定，通过设置在座体11内的冷却管12实现对待切削产品100的降温、散热，使得待切削产品100在切削过程中不会出现温度过高的情况，通过外接冷却源2实现对刀具的降温，以使得刀具与待切削产品100接触时产生的热量能够被第一冷却剂和第二冷却剂带走，降低了刀具的刀尖出现温度过高的几率，进而能够减小刀具被高温磨损的程度，延长了刀具的使用寿命。
42.并且，刀具被磨损的程度较小时，还能够改善对待切削产品100表面的加工效果，经过实际实验，在相同的外界条件下，如图7所示，使用现有技术中加工方式得到的产品的表面粗糙度为ra0.72；而如图8所示，使用本实施例提供的冷却组件加工得到的产品的表面粗糙度为ra0.38。
43.同时，使用固体冷却源1间接作用在刀具上的冷却方式，相较于现有技术中将冷却
源直接作用在刀具上能够避免刀具在低温情况下极度冷却而造成的性能劣化，还能够避免刀具上的低温直接传递至切削加工装置的主轴，保证了主轴的稳定性。
44.另外，让待切削产品100始终保持低温更容易实现，且成本更低。在加工过程中控制外接冷却源2的使用频率和流量，能更好的控制成本，且不会导入过量的n2或者co2，保证了操作者的健康安全。
45.采用本实施例提供的冷却方法能够提升切削加工效率。如表1所示。
46.从表1中可以看出，在转速、径向切宽、轴向切深一致，去除量、加工效果及刀具磨损相近条件下，分别测试传统切削液、本实施例提供的冷却方式的最佳切削速度，采用本实施例提供的冷却方法的加工效率比原效率提高约35％。
47.表1
[0048][0049]
可选地，如图2所示，冷却管12为冷却盘管，使得较多的冷却管12能够位于座体11内，进而具有较大的吸热面积。并且，冷却盘管的中心轴线方向平行于座体11的高度方向，使得冷却盘管的两端在座体11的高度方向上下间隔。冷却盘管可以为圆盘管或方盘管，本实施例对此不作限定。在另外一些实施例中，冷却管12沿座体11的周向延伸，并紧贴在座体11的内壁设置。
[0050]
进一步地，固体冷却源1还包括冷却罐13，冷却管12的一端连通于冷却罐13的出口，使得冷却罐13中的第一冷却剂能够流至冷却管12中。并且，进液孔111较出液孔112靠近座体11的顶面，使得冷却盘管靠近座体11部分的温度较远离座体11部分的温度低，进而使得冷却盘管与待切削产品100的温差能够较大，提高了两者之间的换热效率，进而保证了待切削产品100的冷却效果。
[0051]
本实施例中，固定槽113的形成方式可以具有多种，本实施例提供以下两种形成方式。
[0052]
在一种固定槽113的形成方式中，如图4和图5所示，固定槽113由座体11的顶面凹陷形成，如采用冲压的方式直接在座体11的顶面冲压形成固定槽113。固定槽113的尺寸根据待切削产品100的尺寸确定，或者，固定槽113内设有弹簧和连接于弹簧的滑板，滑板弹性
挤压待切削产品100，以使得固定槽113能够适用于固定具有不同尺寸的待切削产品100。
[0053]
在另一种固定槽113的形成方式中，冷却组件还包括设于座体11顶面的多个夹具，多个夹具相互配合并围设形成固定槽113，也即是，夹具的侧壁与座体11的顶面形成固定槽113。进一步地，多个夹具中的一个或多个滑动设于座体11的顶面，使得固定槽113的横截面积可变，进而能够适用于具有不同尺寸的切削产品。可选地，夹具可以通过滑轨、滑块组件滑动于座体11的顶面，且夹具滑动至预设位置时，还能够通过锁定结构锁定在滑轨或座体11上，锁定结构的具体结构本实施例不作限定，只要能实现将夹具锁定在滑轨或座体11上即可。夹具具体为板或块，本实施例对此不作限定，且夹具的材质可以为金属等导热效果好的材质，以能够辅助冷却管对待切削产品100散热。
[0054]
本实施例中，冷却组件还包括温度传感器3，温度传感器3插入座体11内，并用于检测座体11内的冷却管12或气体的温度，进而便于对冷却管12内第一冷却剂温度的控制。
[0055]
可选地，本实施例中，第一冷却剂为水、空气、油、液氮、液态二氧化碳中的一种或几种；第二冷却剂为水、空气、液氮、液态二氧化碳、干冰中的一种或几种。
[0056]
本实施例还提供了一种切削加工装置，如图6所示，切削加工装置包括驱动件、切削刀组件10及上述任一的冷却组件。其中，驱动件通过主轴驱动连接于切削刀组件10，切削刀组件10包括主轴(未标出)及刀具101，刀具101设于座体11上方，且刀具101的刀尖所在的区域为切削区。
[0057]
以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。