授气式钻具联接系统及钻具的冷却方法与流程

本发明涉及一种机械制造加工技术领域，尤其涉及一种授气式钻具联接系统及钻具的冷却排屑方法。

背景技术：

授油式钻具联接器作为深孔加工系统的一个重要组成部分，安装在机床主轴与钻具之间。授油式钻具联接器的主要作用有：1、通过联接器与工件之间形成的封闭油路，将高压切削油输送至切削区，完成切屑的连续排出并且冷却、润滑钻具；2、在钻具切入工件前，为钻具提供导向，并且为刀具提供支撑与减振。

在车床对工件进行深孔加工时，需要使用大量冷却油以使因切削升温的钻具冷却，冷却液的使用和冷却液的废弃排放会对环境造成污染。并且，在钻孔和扩孔时，冷却液在没有采用特殊装置的情况下，难于输入至切削区，使钻具的耐用度降低，而且排屑也困难。目前国外出现机床体外实现气液混合的装置以减少冷却液(油)的使用及排放，但是该装置结构复杂、生产成本大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种不用冷却油就能对钻具起到冷却效果的授气式钻具联接系统及钻具的冷却排屑方法，通过向钻具注入常温或低温高压气体，从而达到让工作中的钻具冷却效果，同时高压气体能更好地将钻具深孔加工产生的金属屑排出来。

解决本发明的技术问题需要提供的技术方案：授气式钻具联接系统，包括第一气源、第二气源和安装在车床主轴与钻具之间的联接器，所述的联接器包括壳体与轴芯，所述的轴芯可在所述的壳体内轴向旋转，所述的轴芯内设置有喷射孔，所述的轴芯上设置有与喷射孔相通的第一进气孔和第二进气孔，第一进气孔位于第二进气孔的前侧，第一气源通过第一进气孔向喷射孔输入连续的第一高压气体，第二气源通过第二进气孔向喷射孔输入脉冲式的第二高压气体。

本发明进一步的优选方案：轴芯外表面设置有与第一进气孔连通的环形凹槽，所述的壳体上设置有第一进气道，第一气源通过第一进气道与环形凹槽连通。本发明进一步的优选方案：所述的壳体上设置有第二进气道，第二气源与第二进气道联接；轴芯每转动一周，第二进气道与第二进气孔对准一次。本发明进一步的优选方案：所述的轴芯与第一进气孔之间的夹角A为30度～50度，所述的轴芯与第二进气孔之间的夹角B为30度～40度，夹角A的角度大于夹角B的角度。

本发明进一步的优选方案：所述的第一进气道和第二进气道上均设置有防止气体倒流的单向阀。

本发明进一步的优选方案：所述的第一进气孔位于第二进气孔的前侧，所述的第一气源输出的第一高压气体的压力为6-8个大气压，所述的第二气源输出的第二高压气体的压力为14-18个大气压，所述的第一高压气体与第二高压气体的温度范围为-10度～-20度。

本发明进一步的优选方案：所述的轴芯通过台阶式结构在壳体内轴向定位。

本发明进一步的优选方案：所述的轴芯的一端设置有连接车床主轴的锥柄，所述的轴芯的另一端设置有连接钻具的安装孔。

本发明进一步的优选方案：所述的轴芯上的第二进气孔的外端设置有漏斗状的进气端口。

本发明进一步的优选方案：所述的轴芯通过轴承组件安装在壳体内，壳体靠近锥柄的一侧安装有法兰盘。

钻具的冷却方法，其特征在于具有如下步骤：1)授气式钻具联接系统安装于车床的主轴上，然后将钻具安装于授气式钻具联接系统，所述的钻具的中心设置有通气孔，钻具的外表面设置有从钻具的头部向后延伸的排屑槽；所述的钻具的通气孔与联接器的喷射孔相通；

2)第一气源通过联接器的喷射孔向钻具的通气孔连续喷射第一高压气体，同时第二气源通过联接器的喷射孔向钻具的通气孔喷射脉冲式的第二高压气体，第二高压气体的压力大于第一高压气体的压力，第一高压气体和第二高压气体的温度范围-20度～+40度，第一高压气体和第二高压气体用于冷却工作中的钻具。

与现有技术相比，本发明的优点是联接器安装在车床的主轴上，也可安装在铣床、加工中心等机床的主轴上，然后再将钻具安装在联轴器上，当车床主轴转动时，联轴器的轴芯带动钻具进行钻孔作业，第一气源通过喷射孔向钻具的通气孔输入连续性的高压气体，第二气源通过喷射孔向钻具的通气孔输入脉冲式的高压气体，连续性的高压气体能持续性地对钻具起到冷却降温的效果，脉冲式的高压气体间断性地对钻具起到冷却降温的效果，同时脉冲式的高压气体更有利钻具作用中的排屑。在实际作业过程中，连续性的高压气体和脉冲式的高压气体，可选择性地开启，或者两者同时开启。通过调节高压气体的温度和压力，选择性地满足各种钻具的工作状况，比如当钻具的转速较小时，选择开启其中一个气源即可，当钻具的转速较大时，可两个气源同时开启。当待钻工件硬度较高时，提高高压气体的压力，并降低高压气体的温度，以满足各种深孔钻具的工况。相比于液压油冷却钻具，脉冲高压气体更加经济环保，且便于金属钻屑的排出。

附图说明

图1为授气式钻具联接系统安装于车床上的结构图；

图2为授气式钻具联接系统的结构剖视图；

图3为授气式钻具联接系统的分解图(一)；

图4为授气式钻具联接系统的分解图(二)；

图5为钻具的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示为车床立体图，授气式钻具联接器3安装在车床主轴1上，钻具2安装在联接器3上，钻具2对准安装在车床L上固定的工件11。

如图1所示，授气式钻具联接系统，包括第一气源13、第二气源14和安装在车床主轴1与钻具2之间的联接器3，如图2-图4所示，联接器3包括壳体31与轴芯32，轴芯32可在壳体31内轴向旋转，轴芯32内设置有喷射孔4，轴芯32上设置有与喷射孔4相通的第一进气孔33和第二进气孔34，第一气源13通过第一进气孔33向喷射孔4输入连续的第一高压气体，第二气源14通过第二进气孔34向喷射孔4输入脉冲式的第二高压气体。第一气源和第二气源可以选择性地使用，或者可以同时使用，根据工件的硬度，钻具的转速等因素综合考虑选定冷却和排屑方案，比较经济且无污染。气源可以采用常温20-25度的空气，由于钻具在作业时切削部位产生200度到400度的高温，常温的高压气体流过钻具的通气孔，可以达到降温的效果，使钻具的温度控制在其材料允许的工作温度度里面。更优选地可以考虑低温气体，对钻具的冷却效果更好。

轴芯32外表面设置有与第一进气孔33连通的环形凹槽35，壳体31上设置有第一进气道36，第一气源通过第一进气道36与环形凹槽35连通。在联接器3工作状态下，轴芯32相对于壳体31作旋转运动，环形凹槽35作为中间连通腔使得第一进气孔能始终与第一进气道连通，在第一气源开启时，第一气源连续性地向喷射孔注入高压气体，轴芯内的气压进入钻具的通气孔内，冷却作业中的钻具，同时高压气体驱使钻具切削后的金属屑排出。

壳体31上设置有第二进气道37，第二气源与第二进气道37联接；轴芯32每转动一周，第二进气道37与第二进气孔34对准一次。轴芯32相对于壳体31作旋转运动，只有当轴芯上第二进气孔与壳体的第二进气道对上时，第二气源向喷射孔注入第二高压气体，第二高压气体呈脉冲状态，若轴芯的转速为300转/分钟，则第二高压气体的输入频率也为300转/分钟。高压气体通过联接器本身的工作状态以及进气管路的设计来达到脉冲式发送效果。脉冲式的高压气体具有更好的排屑效果。

轴芯32与第一进气孔33之间的夹角A为30度～50度，轴芯32与第二进气孔34之间的夹角B为30度～40度，夹角A的角度大于夹角B的角度。进气孔相对于轴芯具有倾斜度，能使得高压气体能更顺利地进入到喷射孔内，第二进气孔相比第一进气孔更倾斜，通常情况下，第二气源的气压高于第一气源的气压，此时脉冲式的高压气体更易于进入到喷射孔内，达到更好的排屑效果。

第一进气道36和第二进气道37上均设置有防止气体倒流的单向阀38。单向阀由弹簧，接头和球阀等部件组成，以防止气体倒流造成能源浪费。

第一进气孔33位于第二进气孔34的前侧，第一气源13输出的第一高压气体的压力为6-8个标准大气压，第二气源14输出的第二高压气体的压力为14-18个标准大气压，第一高压气体与第二高压气体的温度范围为-10度～-20度。第一气源和第二气源经过低温设备的处理，内部的气体的温度较低，对钻具具有更好的冷却效果。

轴芯32通过台阶式结构在壳体31内轴向定位，以限定轴芯在壳体内作轴向转动，轴芯给钻具提供导向和支撑力，轴芯的喷射孔与钻具的通气孔相通，将低温高压气体输入冷却钻具。

轴芯32的一端设置有连接车床主轴1的锥柄39，轴芯32的另一端设置有连接钻具2的安装孔。钻具通过螺钉固定于轴芯32的前端。

轴芯32上的第二进气孔34的外端设置有漏斗状的进气端口40。

轴芯32通过轴承组件5安装在壳体31内，壳体31靠近锥柄39的一侧安装有法兰盘6。轴芯32，壳体3，轴承组件4以及法兰盘5之间安装有密封圈或密封件，以防止气体的渗漏。

钻具的冷却方法，其特征在于具有如下步骤：1)授气式钻具联接系统安装于车床主轴1上，然后将钻具2安装于授气式钻具联接系统，钻具2的中心设置有通气孔21，如图5所示，钻具2的外表面设置有从钻具2的头部22向后延伸的排屑槽23；钻具2的通气孔21与联接器3的喷射孔4相通；

2)第一气源通过联接器3的喷射孔4向钻具2的通气孔21连续喷射第一高压气体，同时第二气源通过联接器3的喷射孔4向钻具2的通气孔喷射脉冲式的第二高压气体，第二高压气体的压力大于第一高压气体的压力，第一高压气体和第二高压气体的温度范围-20度～+40度，高压气体为低温或常温都可以，低温时，对钻具的冷却效果更优。第一高压气体和第二高压气体用于冷却工作中的钻具2。高压气体从钻具的中心喷射而成，对钻具冷却的同时，喷射的高压气体能帮助钻具头部产生的金属屑(工件)沿着排屑槽向后排出，不会使金属屑堆积在钻孔内，避免影响钻具的深孔作业。

以上对本发明所提供的授气式钻具联接系统及钻具的冷却方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。