高压冷却剂管道以及刀具本体-高压冷却剂管道组件

摘要

一种用于由刀具本体接收的高压冷却剂管道，包括一个冷却剂管道本体，该冷却剂管道本体具有邻近于本体出口端的一个环形凸缘。存在一个螺纹套环，该螺纹套环具有一个外部螺纹表面。该螺纹套环包含一个内部套环孔，该内部套环孔包括一个直径扩大的内部套环孔表面部分以及一个直径减小的内部套环孔表面部分。存在一个出口密封件凹座，该出口密封件凹座是由该环形凸缘的面向出口的凸缘表面以及一个直径减小的本体区段和该直径扩大的内部套环孔表面部分限定的。存在一个进口密封件组件凹座，该进口密封件组件凹座是由该环形凸缘的面向进口的凸缘表面以及一个直径减小的本体区段和该直径扩大的内部套环孔表面部分限定的。一个出口密封件位于该出口密封件凹座中。一个进口密封件组件位于该进口密封件组件凹座中，其中该进口密封件组件包括被一对热塑性聚酯弹性体环夹住的一个进口密封件。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将刀具夹持器流体地连接至夹紧单元组件的 高压冷却剂管道以及一种刀具本体-高压冷却剂管道组件。更确切而 言，本发明涉及允许在比此前使用的压力(80巴)更高的压力(例如， 500巴)下递送冷却剂而不造成不利影响(例如夹紧单元组件的回流 污染)的一种高压冷却剂管道、以及一种刀具本体-高压冷却剂管道组 件。

背景技术

用于执行金属切削操作的金属切削刀具通常包括：一个切削镶片， 该切削镶片具有终止于一个切削刃处的一个表面；以及一个刀具夹持 器，该刀具夹持器被形成为带有被适配为用于容纳该镶片的一个座。 该切削镶片与工件相接合以便去除材料、并且在该过程中形成该材料 的切屑。在镶片-切屑界面处过度的热量可能对切削镶片的有效刀具寿 命具有负面影响(即，减小或缩短)。例如，从该工件上产生的切屑有 时会粘(例如，通过焊接)到该切削镶片的表面上。切屑材料以这种 方式在切削镶片上的累积是不希望发生的，这会对切削镶片的性能、 并且因此对整个材料去除操作具有负面影响。冷却剂流动到镶片-切屑 界面上将会减少此类焊接的可能性。因此往往希望的是减少该镶片- 切屑界面上的过度热量以便消除或减少切屑材料的累积。作为另一个 实例，在一个形成切屑的材料去除操作中，可能发生当切屑粘在切削 镶片上时这些切屑不离开镶片-切屑界面的区域的情况。当切屑不离开 镶片-切屑界面的区域时，存在着切屑可能被再切削的可能性。人们不 希望铣削镶片对已经从工件上去除的切屑进行再次切削。冷却剂流动 到镶片-切屑界面上将有助于镶片-切屑界面的切屑的排出，由此使切 屑被再次切削的可能性最小化。存在这样一种认识，即，较短的有效 刀具寿命增加了操作成本并且降低了总生产效率。在镶片-切屑界面上 的过度热量促进了切屑材料的焊接以及切屑的再切削，这两者是不利 于生产效率的。存在着与减少该镶片-切屑界面上的热量相关联的多个 容易明白的优点，其中降低温度的一种方式是供应冷却剂到该镶片- 切屑界面上。

机床包括一个转轴，该转轴包括一个夹紧单元组件。该夹紧单元 组件将一个刀具本体夹紧在(或附接至)该转轴上。该刀具本体以一 种方式或另外的方式携带该切削镶片。在向该切削镶片递送冷却剂的 机床中，该刀具本体和该夹紧单元组件各自包括一个可以供冷却剂流 动的孔。由于该刀具本体和夹紧单元组件是分离的部件，为了达到令 人满意的到切削镶片的冷却剂流动，该冷却剂必须能够从该夹紧单元 组件流动至该刀具本体。因此，已经使用冷却剂管道来将该刀具本体 与该夹紧单元组件流体地相连接。Schweizer等人的美国专利申请公 开号US 2005/0095075、德国巨浪有限公司(Chi-Ron Werke GmbH& Co.KG)的WIPO公开号WO/2010/046046 A2以及Winkler等人的 美国专利号6,059,712中描述了多种示例性的冷却剂管道。

虽然冷却剂管道在等于约80巴的压力下以一种可接受的方式起 作用，但是迄今为止出现的一个缺点是：较早的冷却剂管道不能满意 地适应在高压(例如，500巴)下的冷却剂递送。在高压下使用较早 冷却剂管道的一个不利结果是污染该夹紧单元组件的回流。因此，极 其希望的是，提供在等于约500巴的压力区域内的冷却剂压力下达到 满意性能的一种高压冷却剂管道和一种刀具本体-高压冷却剂管道组 件。极其希望的是，提供在受到等于约500巴的压力区域内的冷却剂 压力时不允许发生对夹紧单元组件的回流污染的一种高压冷却剂管 道、以及一种刀具本体-高压冷却剂管道组件。

发明内容

在一种形式中，本发明是用于由刀具本体接收的一个高压冷却剂 管道。该高压冷却剂管道包括具有一个本体进口端和一个本体出口端 的一个冷却剂管道本体，并且该冷却剂管道本体具有邻近于该本体出 口端的一个环形凸缘。存在一个螺纹套环，该螺纹套环具有一个外部 螺纹表面。该螺纹套环包含一个内部套环孔，该内部套环孔包括一个 直径扩大的内部套环孔表面部分以及一个直径减小的内部套环孔表面 部分。存在一个出口密封件凹座，该出口密封件凹座是由该环形凸缘 的面向出口的凸缘表面以及一个直径减小的本体区段和该直径扩大的 内部套环孔表面部分限定的。存在一个进口密封件组件凹座，该进口 密封件组件凹座是由该环形凸缘的面向进口的凸缘表面以及一个直径 减小的本体区段和该直径扩大的内部套环孔表面部分限定的。一个出 口密封件位于该出口密封件凹座中。一个进口密封件组件位于该进口 密封件组件凹座中，其中该进口密封件组件包括被一对热塑性聚酯弹 性体环夹住的一个进口密封件。

在其另一种形式中，本发明是包括一个刀具本体和一个高压冷却 剂管道的一个刀具本体-高压冷却剂管道组件。该刀具本体包含一个具 有螺纹孔部分的孔，其中该螺纹孔部分终止于一个刀具本体肩台处。 该高压冷却剂管道包括具有一个本体进口端和一个本体出口端的一个 冷却剂管道本体，并且该冷却剂管道本体具有邻近于该本体出口端的 一个环形凸缘。存在一个螺纹套环，该螺纹套环具有一个外部螺纹表 面。该螺纹套环包含一个内部套环孔，该内部套环孔包括一个直径扩 大的内部套环孔表面部分以及一个直径减小的内部套环孔表面部分。 存在一个出口密封件凹座，该出口密封件凹座是由该环形凸缘的面向 出口的凸缘表面以及一个直径减小的本体区段和该直径扩大的内部套 环孔表面部分限定的。存在一个进口密封件组件凹座，该进口密封件 组件凹座是由该环形凸缘的面向进口的凸缘表面以及一个直径减小的 本体区段和该直径扩大的内部套环孔表面部分限定的。一个出口密封 件位于该出口密封件凹座中。一个进口密封件组件位于该进口密封件 组件凹座中，并且该进口密封件组件包括被一对热塑性聚酯弹性体环 夹住的一个进口密封件。在该高压冷却剂管道完全插入该刀具本体的 孔之中时，该出口密封件被挤压在该刀具本体肩台与该环形凸缘的该 面向出口的凸缘表面之间。

在其还又一种形式中，本发明是用于由刀具本体接收的并且能够 在高达约500巴的冷却剂压力下操作的高压冷却剂管道。该高压冷却 剂管道包括具有一个本体进口端和一个本体出口端、以及邻近于该本 体出口端的一个环形凸缘的一个冷却剂管道本体。存在一个具有外部 螺纹表面的螺纹套环，并且该螺纹套环包含一个内部套环孔，该内部 套环孔包括一个直径扩大的内部套环孔表面部分以及一个直径减小的 内部套环孔表面部分。存在一个出口密封件凹座，该出口密封件凹座 是由该环形凸缘的面向出口的凸缘表面以及一个直径减小的本体区段 和该直径扩大的内部套环孔表面部分限定的。存在一个进口密封件组 件凹座，该进口密封件组件凹座是由该环形凸缘的面向进口的凸缘表 面以及一个直径减小的本体区段和该直径扩大的内部套环孔表面部分 限定的。一个出口密封件位于该出口密封件凹座中，其中该出口密封 件包括一种橡胶材料。一个进口密封件组件位于该进口密封件组件凹 座中。该进口密封件组件包括被一对热塑性聚酯弹性体环夹住的一个 进口密封件，其中该进口密封件包括一种橡胶材料，并且这些热塑性 聚酯弹性体环具有在约51肖氏D与约61肖氏D之间的硬度。

附图说明

以下是对附图的简要说明，这些附图形成了本专利申请的一部分：

图1是一个高压冷却剂管道具体实施例的等角视图；

图2是沿图1的截面线2-2截取的高压冷却剂管道具体实施例的 截面视图；

图3是该高压冷却剂管道的一部分的放大截面视图，其中出口密 封件和进口密封件组件被移除；

图4是刀具本体以及与拧入该刀具本体中的高压冷却剂管道间隔 开的夹紧单元组件的截面视图；

图5是图4的刀具本体和夹紧单元组件的截面视图，其中该刀具 本体和该夹紧单元组件被连接在一起，其中该刀具本体被该夹紧单元 组件夹紧；并且

图6是较早的冷却剂管道的截面视图并且被标记为现有技术。

具体实施方式

如以上所提到的，Schweizer等人的美国专利申请公开号US 2005/0095075、Chi-Ron Werke GmbH&Co.KG的WIPO公开号 WO/2010/046046 A2以及Winkler等人的美国专利号6,059,712中描述 了多种示例性的冷却剂管道，其中以上文件各自通过引用以其全部内 容结合在此。这些文件示出了较早的冷却剂管道以及使用这些冷却剂 管道提供冷却剂流动的环境。为简单起见，诸位申请人将不对机床、 转轴以及机床组件的其他部件的细节进行描述，因为认为本领域普通 技术人员熟悉了这些部件及其操作。本发明的一个焦点集中在用于将 刀具本体流体地连接至夹紧单元组件的一种高压冷却剂管道以及一种 刀具本体-高压冷却剂管道组件。本发明的另一个焦点涉及允许在比此 前使用的压力(80巴)更高的压力下(例如，500巴)递送冷却剂而 不造成不利影响(例如夹紧单元组件的回流污染)的一种高压冷却剂 管道以及一种刀具本体-高压冷却剂管道组件。

参照附图，示出了一个高压冷却剂管道20，其中该高压冷却剂管 道20被设计成将由一个刀具本体90接收，如图4和5所示。以下将 示出将该高压冷却剂管道20至刀具本体90的连接的细节，具体参照 图4。该高压冷却剂管道20在刀具本体90与一个夹紧单元组件100 之间提供了冷却剂流，如以下将更详细描述的。

该高压冷却剂管道20包括具有一个本体进口端24和一个本体出 口端26的一个冷却剂管道本体22。该冷却剂管道本体22具有邻近于 该本体出口端26的一个环形凸缘28。该环形凸缘28具有一个面向入 口的凸缘表面30和一个面向出口的凸缘表面32。该冷却剂管道本体 22进一步具有一个直径减小的本体区段36和一个直径扩大的本体区 段38。一个肩台40将该直径减小的本体区段36与该直径扩大的本体 区段38相连。该冷却剂管道本体22包括具有一个进口孔端44和一个 出口孔端46的一个中央孔42。

该高压冷却剂管道20进一步包括具有一个外部螺纹表面54的一 个螺纹套环48。该螺纹套环48具有一个入口套环端50和一个出口套 环端52。该螺纹套环48包含一个内部套环孔56，该内部套环孔包括 一个直径扩大的内部套环孔表面部分58以及一个直径减小的内部套 环孔表面部分60。一个肩台62将该直径扩大的内部套环孔表面部分 58与该直径减小的内部套环孔表面部分60相连。显然，该螺纹套环 48环绕了冷却剂管道本体22的与该本体出口端26相邻的一部分。

存在一个出口密封件凹座34，该出口密封件凹座是由该环形凸缘 28的面向出口的凸缘表面32以及一个直径减小的本体区段36和该直 径扩大的内部套环孔表面部分58限定的。存在一个进口密封件组件凹 座64，该进口密封件组件凹座是由该环形凸缘28的面向进口的凸缘 表面30以及一个直径减小的本体区段36和该直径扩大的内部套环孔 表面部分58限定的。

有一个出口密封件70位于该出口密封件凹座34中。该出口密封 件70是由橡胶或类似材料制成的密封构件式的一个弹性O形环。有 一个总体上指定为78的进口密封件组件位于该进口密封件组件凹座 64中。该进口密封件组件78包括被一对热塑性聚酯弹性体环82、84 夹住的一个进口密封件80。该进口密封件80是由橡胶或类似材料制 成的密封构件式的一个弹性O形环。

热塑性聚酯弹性体环82、84包括一种热塑性聚酯弹性体材料。该 热塑性聚酯弹性体材料提供了优良的抗挤压性并且比典型的橡胶O形 环密封件更硬。该热塑性聚酯弹性体材料提供了橡胶的柔性、塑料的 强度以及热塑性塑料的可加工性。该热塑性聚酯弹性体材料可具有在 约30肖氏D至约82肖氏D之间的硬度范围。优选的热塑性聚酯弹性 体材料具有约56肖氏D的硬度，按照ASTM D2240测试方法测试。 该热塑性聚酯弹性体环的一个硬度范围是在约51肖氏D与约61肖氏 D之间。

一种优选的热塑性聚酯弹性体材料是以商标出售的， 其中是特拉华州威尔明顿19898的杜邦公司(E.I.du Pont  De Nemours&Company,Wilmington,Delaware19898)的注册商标 (联邦注册号928,057)。材料可购自派克-汉尼汾公司 (Parker-Hannifin Corporation)，产品编号为Z4729D55。杜邦公司还 提供了具有的56肖氏D硬度范围等于约51肖氏D与约肖氏61肖氏 D之间(测试方法ASTM D2240)的不同等级的其例如 像5556、5555HS以及5526。

该螺纹套环48拧入该刀具本体90中的孔92的螺纹部分94中。 在该高压冷却剂管道20完全插入刀具本体90的孔92之中时，该出口 密封件70被压在该刀具本体肩台96与该环形凸缘28的面向出口的凸 缘表面32之间。由该高压冷却剂管道20提供的这些密封件并且尤其 是该进口密封件组件78允许该高压冷却剂管道20适应在等于约500 巴的压力区域内的冷却剂压力。当该刀具本体90被夹紧到该夹紧单元 组件100上时，该高压冷却剂管道20延伸进入孔102中并且这些密封 件104密封接合该高压冷却剂管道20以产生一种不漏流体的密封(参 见图5)。

应了解的是，存在一种较早的冷却剂管道结构，例如图6所示。 本发明(图1-5中所示)是对图6所示的冷却剂管道的改进。如以上 所提出的，该较早的冷却剂管道200在高达约80巴的压力下是可操作 的、但在超过约80巴的压力下并且尤其在约500巴范围的压力下没有 展现出令人满意的操作特性。图1-5的本发明高压冷却剂管道对于在 约500巴的范围的压力下操作是令人满意的。

参照图6，示出了一个较早的冷却剂管道200，它是一个HSK-A 冷却剂管道DIN标准号69895，其中该冷却剂管道200被设计成将由 一个刀具本体、例如图4和5所示的的刀具本体所接收。冷却剂管道 200在该刀具本体与一个夹紧单元组件之间提供了冷却剂流，但是冷 却剂压力是在约80巴或更低。该冷却剂管道200包括具有一个本体进 口端204和一个本体出口端206的一个冷却剂管道本体202。该冷却 剂管道202包括具有一个进口孔端和一个出口孔端的一个中央孔208。 该冷却剂管道200进一步包括具有一个外部螺纹表面的一个螺纹套环 210。显然，该螺纹套环210环绕了冷却剂管道本体202的与该本体出 口端206相邻的一部分。

与该本体出口端206相邻具有一对密封件凹座。更确切而言，存 在最靠近本体出口端206的一个轴向后方出口密封件凹座218。在该 本体出口端206附近、但在该轴向后方出口密封件凹座218的轴向前 方具有一个轴向前方出口密封件凹座220。在该轴向后方出口密封件 凹座218中具有一个轴向后方出口密封件224并且在该轴向前方出口 密封件凹座220中具有一个轴向前方出口密封件226。该轴向后方出 口密封件224和该轴向前方出口密封件226各自是由橡胶或类似材料 制成的一个弹性O形环。

该螺纹套环210拧入该刀具本体中的孔的螺纹部分中。在该冷却 剂管道200完全插入该刀具本体的孔之中时，该轴向后方出口密封件 224和该轴向前方出口密封件226被挤压而形成密封。然而，如之前 提到的，这些密封件在高达约80巴的压力下是可操作的、但在超过约 80巴的压力下并且尤其在约500巴范围内的压力下没有展现出令人满 意的操作特性。该螺纹套环210与冷却剂管道本体202的组合展现了 某种程度的柔性以便适应该刀具本体与夹紧单元组件的组装过程中的 不对齐或移位。这与展现更多刚性的一个单件式冷却剂管道形成对比。

显然，本发明提供了在等于约500巴的压力区域内的冷却剂压力 下达到满意性能的一种冷却剂管道。还显然，本发明提供了以下一种 冷却剂管道，在受到等于约500巴的压力区域内的冷却剂压力时，该 冷却剂管道不允许该夹紧单元组件的回流污染。使用包括被一对 HYTREL环82、84夹住的进口密封件80的进口密封件组件78防止 了该夹紧单元组件的回流污染。

在此指明的这些专利以及其他文件通过引用结合在此。通过考虑 本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方式对于本 领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅是说明性的而 无意限制本发明的范围。本发明的真实范围和精神是由以下的权利要 求表明的。