ES2160562T5 - Mecanismo de montaje antirrotacion para piezas postizas de corte redondeado. - Google Patents

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Abstract

Mecanismo de montaje antirrotación entre una pieza postiza indizable y un alojamiento receptor de la pieza postiza en un cuerpo de herramienta, incluyendo dicha pieza postiza una superficie superior que termina en un lo, una superficie inferior, y una superficie lateral circular entre dichas superficies superior e inferior, que comprende: una pluralidad de superficies de parada curvadas dispuestas alrededor de dicha superficie lateral de la pieza postiza, de la que una porción está orientada oblicuamente con respecto a dicha superficie lateral de dicha pieza postiza; y al menos una superficie antirrotación en dicho alojamiento de dicho cuerpo de herramienta para cooperar con dicha porción orientada oblicuamente y dicha superficie de parada que forma una junta de interferencia.

Description

Mecanismo de montaje antirrotación para piezas postizas de corte redondeado.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere en general a los mecanismos de montaje para piezas postizas de corte, y está relacionada particularmente con un mecanismo para impedir la rotación de una pieza postiza de corte redonda montada sobre el cuerpo de una herramienta de corte de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 9.
Las piezas postizas usadas en herramientas tales como fresas se montan en alojamientos de forma complementaria espaciados alrededor de la periferia del cuerpo de la herramienta. Las piezas postizas se sujetan usualmente dentro de sus respectivos alojamientos por tornillos de apriete insertos a través de un agujero previsto en el centro de la pieza postiza. Durante una operación de corte, tales piezas postizas experimentan con frecuencia no solamente fuerzas de compresión y vibratorias, sino cierta cantidad de par debido al ángulo comprendido entre los filos de las piezas postizas y la pieza a trabajar. Para piezas postizas de corte de formas no redondas, tal par no provoca la rotación de la pieza postiza debido al ajuste del tipo de interferencia entre las paredes laterales inclinadas de tales piezas postizas y las paredes de forma complementaria de los alojamientos que las reciben. Por contraste, las piezas postizas redondas pueden girar dentro de sus respectivos alojamientos puesto que no surge naturalmente tal interferencia mecánica entre las paredes laterales cilíndricas o troncocónicas de las piezas postizas redondas y las paredes circulares de los alojamientos que las reciben. La rotación resultante puede aflojar el tornillo de apriete que sujeta la pieza postiza dentro de su respectivo alojamiento. Si se aflojase suficientemente el tornillo de apriete, el mismo puede vibrar dentro del alojamiento circundante con suficiente gravedad para quedar astillado o agrietado no sólo arruinando la pieza postiza, sino también comprometiendo la calidad del corte en la pieza a trabajar.
Para prevenir tal rotación indeseada, se ha desarrollado varios mecanismos antirrotación en la técnica anterior. En uno de tales mecanismos, se prevé una pluralidad de cavidades profundas semicirculares alrededor de la pared lateral de la pieza postiza. Un pasador está previsto junto a la pared lateral del alojamiento receptor de la pieza postiza en el cuerpo de la herramienta que es de forma complementaria a las cavidades alrededor de la pieza postiza. En funcionamiento, la pieza postiza se instala en el alojamiento de la fresa u otra herramienta con el pasador del alojamiento inserto dentro de una de las cavidades semicirculares de la pieza postiza. Durante el uso, la pieza postiza es indizada para compensar el desgaste en sus filos sacándola periódicamente del alojamiento, girándola parcialmente, y reinstalándola de forma que el pasador sea recibido por una cavidad diferente. En otro tipo de mecanismo antirrotación, se prevé un patrón poligonal de facetas alrededor de la pared lateral circular de la pieza postiza. Tal mecanismo es descrito en la patente U.S. 5.346.336. El alojamiento receptor de la pieza postiza está provisto de un patrón de forma complementaria de paredes poligonales para recibir las facetas de la pieza postiza. La indización de la pieza postiza es ejecutada generalmente del mismo modo que se ha descrito en el primer mecanismo.
Aunque estos dos mecanismos impiden efectivamente la rotación de las piezas postizas redondas durante una operación de corte, los inventores han constatado una serie de inconvenientes asociados con cada diseño. Por ejemplo, los solicitantes han observado que, con respecto al primer diseño, los bordes de las cavidades semicirculares de radio completo formadas en el material de carburo duro de la pieza postiza pueden cortar lentamente el pasador de acero en el alojamiento como resultado de las vibraciones entre el pasador y el borde de la cavidad, que se orienta sensiblemente en sentido ortogonal con respecto al eje del pasador. Adicionalmente, la provisión de tales cavidades profundas alrededor del fondo del cuerpo de la pieza postiza dan lugar a un debilitamiento indeseable del cuerpo de la pieza postiza como resultado de la eliminación del material necesario para formar las cavidades. El mecanismo de parada descrito en la patente '336 tiene igualmente desventajas, aunque diferentes. Por ejemplo, las facetas previstas alrededor del cuerpo de la pieza postiza están inclinadas a un ángulo ligeramente más pronunciado que las paredes planas previstas alrededor de los alojamientos receptores de la pieza postiza para evitar el contacto entre las paredes del alojamiento y la porción de fondo, más débil de la pieza postiza. Sin embargo, el contacto limitado proporcionado por tal diseño puede dar lugar a contacto en un solo punto entre los bordes de las facetas de la pieza postiza y las paredes planas del alojamiento. Asimismo, como el único contacto entre la pieza postiza y el alojamiento tiene lugar a lo largo de la porción superior de la pieza postiza, esta área relativamente pequeña de la pieza postiza debe absorber todos los esfuerzos generados entre la pieza postiza y el alojamiento cuando la pieza postiza corta una pieza a trabajar. Por consiguiente, el contacto limitado y a veces de un punto entre la pieza postiza y el alojamiento puede dar lugar a astillado, agrietamiento o rotura localizados de la pieza postiza con el tiempo.
Una pieza postiza conocida de Walter, llamada Novex Rundplattenfräsen F 2034, describe un portador y una pieza postiza de corte. La pieza postiza tiene una pluralidad de huecos que forman las superficies de parada. Se proporciona un tornillo en el portador que forma una superficie antirrotación.
Este sistema conocido representa la técnica anterior más cercana y muestras las características del preámbulo de las reivindicaciones 1 a 9.
Como es evidente, lo que se necesita es un mecanismo de parada para piezas postizas redondas que impida efectivamente que tales piezas postizas giren sin crear esfuerzos locales en el cuerpo de la pieza postiza ni en el alojamiento que la recibe. De forma ideal, tal mecanismo de parada debería ser de integración relativamente fácil en estructuras convencionales de pieza postiza y alojamiento. Finalmente, tal mecanismo debería ser sustancialmente independiente de la interfaz principal entre las paredes del alojamiento y la pieza postiza que soporta a la pieza postiza durante una operación de corte.
Sumario de la invención
La invención es un mecanismo de montaje antirrotación entre una pieza postiza indizable en un alojamiento receptor de la pieza postiza que supere todas las desventajas antes mencionadas que están asociadas con la técnica anterior y comprende los rasgos de las reivindicaciones 1 y 10. Con tal fin, la invención comprende una pluralidad de superficies de parada curvadas que están dispuestas alrededor de la superficie lateral de la pieza postiza, cada una de las cuales incluye una porción que se orienta oblicuamente con respecto a la superficie lateral de la pieza postiza, y al menos una superficie antirrotación de forma complementaria en el alojamiento receptor de la pieza postiza. La superficie antirrotación del alojamiento está formada con preferencia íntegramente con las paredes del alojamiento tanto en la superficie antirrotación como en las superficies de parada del área definida preferiblemente por una curva de radio parcial en declive suave. Se prevé deliberadamente una pequeña cantidad de espacio entre las superficies de parada de la pieza postiza y la superficie antirrotación del alojamiento para permitir que gire la pieza postiza entre 1º y 10º antes de que las superficies de parada y antirrotación se asienten una contra otra en contacto de línea gruesa o de superficie lenticular.
Con el fin de impedir la retirada de una cantidad debilitadora de material de la pieza postiza, las superficies de parada redondeadas están ahusadas con relación a las superficies laterales de la pieza postiza; es decir, las superficies de parada aumentan en profundidad entre las superficies superior e inferior de la pieza postiza de tal modo que las paredes laterales de la pieza postiza parecen estar festoneadas en un patrón sinusoidal continuo. Adicionalmente, con el fin de igualar los esfuerzos entre las paredes de la pieza postiza y las paredes del alojamiento, el alojamiento incluye preferiblemente dos superficies antirrotación para cooperar simultáneamente con dos de las superficies de parada redondeadas de la pieza postiza. Finalmente, la superficie antirrotación se localiza con preferencia en una porción inferior de las paredes laterales del alojamiento, y la porción superior de estas paredes laterales coopera con una porción superior de la pared lateral de la pieza postiza para procurar el soporte primario entre la pieza postiza y el alojamiento.
Las superficies interacoplables, oblicuamente orientadas, definidas por las curvas de radio parcial alrededor de las paredes laterales de la pieza postiza y las paredes laterales del alojamiento proporcionan una junta de interferencia caracterizada por un contacto bien sea del tipo de línea ancha o del tipo de superficie lenticular entre la pieza postiza y el alojamiento en el cuerpo de la herramienta, evitando esfuerzos del tipo de puntos localizados que podrían astillar o agrietar el cuerpo de la pieza postiza o crear patrones de desgaste en las paredes del alojamiento receptor de la pieza postiza. El contacto entre las paredes laterales superiores del alojamiento y la pieza postiza aísla sustancialmente la junta de interferencia creada por las superficies de parada y antirrotación de la carga aplicada entre la pieza postiza y el alojamiento como resultado de una operación de corte.
Breve descripción de las diversas figuras
La figura 1 es una vista despiezada, en perspectiva de una fresa que incorpora el mecanismo de montaje antirrotación de la invención;
las figuras 2A y 2B son vistas en perspectiva del alojamiento receptor de la pieza postiza así como la pieza postiza de corte usada en la fresa de la figura 1, ilustrando las superficies antirrotación complementarias que forman el mecanismo de la invención;
la figura 3 es una vista lateral de la pieza postiza ilustrada en la figura 2B ilustrando las superficies de parada curvadas integradas alrededor de la pared lateral de la pieza postiza;
la figura 4 es una vista lateral en sección transversal de la pieza postiza de la figura 3 montada en un alojamiento receptor de la pieza postiza de la fresa ilustrada en la figura 1;
la figura 5 es una vista agrandada de la porción rodeada por un círculo en la figura 4, ilustrando la distancia de separación D dejada deliberadamente entre las superficies de parada curvadas de la pieza postiza y las superficies antirrotación del alojamiento para permitir un pequeño grado de rotación relativa entre ellas;
la figura 6 es una vista inferior de la pieza postiza montada de la figura 4 a lo largo de la línea 6-6; y
la figura 7 es una vista superior de la pieza postiza montada de la figura 4.
Descripción detallada de la realización preferida
Haciendo ahora referencia a las figuras 1, 2 y 3, en las que los mismos números designan componentes análogos en la totalidad de las diversas figuras, el mecanismo de montaje antirrotación 1 de la invención sirve para impedir que gire una pieza postiza redonda 3 dentro de un alojamiento 5 presente en el cuerpo 7 de una fresa 9 u otra herramienta de corte. La pieza postiza 3 tiene una superficie superior 13 que termina en un filo circular 15, y una superficie inferior 17 que coopera con el piso 19 del alojamiento 5 cuando se monta la pieza postiza 3 sobre el cuerpo 7 de la fresa 9. La pieza postiza 3 tiene además una pared lateral troncocónica 21 interconectando la superficie superior 13 y la superficie inferior 17. Un agujero de tornillo 23 está dispuesto centralmente a través del cuerpo de la pieza postiza 3 para recibir la caña roscada de un tornillo de apriete 25. La caña roscada 24 se atornilla en un taladro roscado 27 localizado centralmente en el piso 19 del alojamiento 5 con el fin de sujetar la pieza postiza 3 sobre el cuerpo 7 de la fresa 9. Con tal fin, el tornillo de apriete 25 incluye una cabeza de tornillo 29 con una cavidad receptora de la llave de apriete 31 según se ha representado.
Haciendo ahora referencia a las figuras 2A, 2B, y 3, el mecanismo de montaje 1 de la invención comprende generalmente una pluralidad de superficies de parada curvadas 35 uniformemente dispuestas alrededor de la pared lateral troncocónica 21 de la pieza postiza 3 en combinación con superficies antirrotación coincidentes 36 presentes en las paredes laterales del alojamiento receptor de la pieza postiza 5. Como se describirá con más detalle posteriormente, el interacoplamiento de las superficies 35 y 36 crea juntas del tipo de interferencia entre la pieza postiza 3 y el alojamiento 5 que interrumpen efectivamente la rotación de la pieza postiza dentro del alojamiento durante una operación de fresado. Las características geométricas específicas de las superficies 35, 36 serán descritas ahora con detalle.
Con referencia específica a la figura 3, cada una de las superficies de parada curvadas 35 de la pared lateral 21 de la pieza postiza 3 incluye un par de porciones de contacto oblicuas, especularmente simétricas 37a, b para formar una junta del tipo de interferencia con la superficie antirrotación curvada sensiblemente de manera complementaria 36. Los límites superior e inferior de cada superficie de parada 35 son definidos por un extremo superior 39, y un extremo inferior 41. La porción central 43 de cada superficie de parada 35 está suavemente ahusada de manera que la profundidad de la superficie de parada 35 aumente suavemente entre los extremos superior e inferior 39, 41. Esta característica particular de las superficies de parada 35 puede verse mejor con respecto a la figura 4. En la realización preferida, el ángulo de ahusamiento A es de aproximadamente 15º. Tal ahusamiento reduce ventajosamente la cantidad de material que hay que suprimir del cuerpo de la pieza postiza 3 con el fin de formar las superficies de parada 35. Finalmente, cada una de las superficies de parada 35 está definida por bordes laterales 45a, b formados por curvas tipo S simétricamente especulares entre los extremos superior e inferior 39, 41 de cada superficie 35. Debido al dimensionamiento uniforme y al espaciamiento angular de las superficies de parada 35, una combinación de las curvas S simétricamente especulares que forman los bordes laterales 45a, b de las superficies de parada 35 crea una curva sinusoidal continua alrededor de la circunferencia de la pared lateral 21 de la pieza postiza 3.
Haciendo ahora referencia a las figuras 4, 5, y 6, el alojamiento 5 receptor de la pieza postiza incluye una superficie lateral 50 que tiene una porción inferior 52 sobre la que se forma un par de picos opuestos 54a, b de manera enteriza. La superficie exterior de los picos 54a, b forma las superficies antirrotación 35 anteriormente citadas que sirven para casar con las superficies de parada curvadas 35 de la pieza postiza 3. Cada superficie antirrotación 36 incluye un par de porciones de contacto opuestas 58a, b representadas específicamente en la figura 6 y destinadas a cooperar con porciones 37a, b de las superficies de parada 35 de la pieza postiza 3. La superficie lateral 50 del alojamiento 5 incluye también una porción superior 60 indicada en las figuras 4 y 5 para contactar directamente la pared lateral superior 64 de la pieza postiza 3. Tal contacto soportador entre la porción superior 60 de la superficie lateral del alojamiento 50 y la pared lateral superior 64 de la pieza postiza 3 es importante por dos razones. Primeramente, el área ancha de contacto semicircular entre la superficie lateral 50 del alojamiento 5 y la porción superior 60 de la pared lateral de la pieza postiza 21 absorbe la mayoría de las cargas transversales, vibratorias que se aplican a la pieza postiza 3 durante una operación de corte que a su vez aísla el mecanismo antirrotación 1 de tales cargas. En segundo lugar, tal disposición concentra la mayoría de tales vibraciones transversales sobre la parte más resistente de la pieza postiza 3, es decir, la pared lateral superior 64, donde se maximiza el diámetro de la pieza postiza y donde se ha suprimido poco o nada de material para formar las superficies de parada curvadas 35.
El funcionamiento del mecanismo antirrotación 1 puede comprenderse mejor con respecto a las figuras 5, 6, y 7. Aunque la curvatura entre las superficies de parada 35 de la pieza postiza 1 y la superficie antirrotación 36 es sensiblemente complementaria, las dos superficies son espaciadas deliberadamente por una distancia D que es usualmente de unas milésimas de pulgada (1 pulgada es igual a 25,4 milímetros) (véase en particular la figura 5). Tan pequeña brecha entre las dos superficies 35, 36 permite a la pieza postiza 3 girar un ángulo B comprendido entre 1º y 10º después de haber sujetado la pieza postiza 3 en el alojamiento 5 vía el tornillo 25. Tan pequeña libertad de movimiento rotacional permite que una de las porciones de contacto oblicuas 37a, b de las superficies de parada 35 se ponga en contacto con una de las superficies de contacto 58a, b de la superficie antirrotación 36, como se ha ilustrado en la figura 6. En el contexto de esta solicitud, el contacto "oblicuo" antes citado se refiere al hecho de que una línea C_{1}, C_{2} trazada tangente a las porciones de contacto 37a, 58a atraviesa la circunferencia exterior de la pieza postiza circular 15 en un ángulo que no es ortogonal a la circunferencia exterior de la pieza postiza circular 3. Las curvas de radio parcial grande, que definen las superficies de parada 35 y las superficies antirrotación 36 da lugar ventajosamente a un contacto de línea gruesa o lenticular entre la pieza postiza 3 y las puntas 54a, b. La orientación oblicua de este contacto a lo largo de las líneas C_{1} y C_{2} tiende a disipar las fuerzas de contacto que tienen lugar entre las porciones de contacto 37a, b y 58a, b de las superficies de parada 35 y la superficie antirrotación 36 radialmente hacia la porción inferior 52 de la superficie lateral del alojamiento 50 de manera que las puntas 54a, b no tiendan a cizallarse ni desgastarse con el tiempo. La absorción de la mayor parte de la carga vibratoria transversal entre la pieza postiza 3 y el alojamiento 5 en la interfaz de contacto 62 entre la pared lateral superior de la pieza postiza 64 y la porción superior 60 de la superficie lateral del alojamiento 50, en combinación con el contacto ancho y oblicuo entre las porciones de contacto 37a y 58a de la pieza postiza 3 y el alojamiento 5, da lugar a un mecanismo antirrotación 1 que no sólo impide a la pieza postiza agrietarse o astillarse debido a los esfuerzos de tipo puntual inducidos en la misma durante una operación de corte, sino que además reduce el desgaste entre las puntas 54a, b del alojamiento de la pieza postiza 7, y el material de carburo duro que forma la pieza postiza 3.
Aunque se ha descrito esta invención con respecto a una realización preferida, diferentes modificaciones, variaciones, y adiciones resultarán evidentes para las personas normalmente expertas en la materia. Por ejemplo, aunque se ha descrito el mecanismo antirrotación 1 con respecto a una pieza postiza que tiene un filo circular, también puede aplicarse a piezas postizas que tengan filos rectos. Adicionalmente, aunque la realización preferida incluye un par de puntas opuestas 54a, b en el alojamiento de la pieza postiza 5, también podría usarse un número mayor de puntas o incluso solamente una punta para implementar la invención. Aunque las puntas 54a, b son formadas con preferencia de manera enteriza en la superficie lateral 50 del alojamiento 5, podrían instalarse también por separado si se desease reinstalar la invención en una fresa o herramienta ya existente. Todas estas variaciones, adiciones, y modificaciones han de ser abarcadas dentro del ámbito de esta solicitud, que únicamente es limitada por las reivindicaciones anexas a la misma.

Claims (13)

1. Mecanismo de montaje antirrotación entre una pieza postiza indizable (3) y un alojamiento (5) receptor de la pieza postiza en un cuerpo de herramienta (7), incluyendo dicha pieza postiza una superficie superior (13) que termina en un filo (15), una superficie inferior (17), y una superficie lateral circular (21) entre dichas superficies superior e inferior, que comprende:
una pluralidad de superficies de parada (35) dispuestas alrededor de dicha superficie lateral (21) de la pieza postiza, de la que una porción está orientada oblicuamente con respecto a dicha superficie lateral de dicha pieza postiza; y
al menos una superficie antirrotación (36) en dicho alojamiento (5) de dicho cuerpo de herramienta para cooperar con dicha porción orientada oblicuamente y de dichas superficies de parada curvadas (35) que forman una junta de interferencia,
en el que dichas superficies (35) y dicha superficie antirrotación (36) están definidas sensiblemente por una curva de radio parcial, de tal modo que dichas superficies de parada (35) y dicha superficie antirrotación (36) cooperen en por lo menos contacto lineal al formar dicha junta de interferencia caracterizado porque dicha superficie lateral (21) de dicha pieza postiza incluye un perfil sinusoidal que define dichas superficies de parada (35).
2. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 1, en el que dicha superficie antirrotación (36) es una parte integral de una superficie lateral inferior (52) de dicho alojamiento.
3. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 2, en el que dicho alojamiento incluye una superficie lateral superior (60) para cooperar y soportar dicha superficie lateral de la pieza postiza.
4. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 1, en el que dichas superficies de parada redondeadas (35) son cóncavas y dicha superficie antirrotación (36) es convexa.
5. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 4, en el que dichas superficies de parada redondeadas (35) están dispuestas equidistantes alrededor de la superficie lateral de la pieza postiza (21).
6. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 1, en el que dicha superficie antirrotación (36) es sustancialmente de forma complementaria con cada una de dichas superficies redondeadas de parada (35).
7. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 1, en el que dicho filo (15) de dicha pieza postiza está redondeado.
8. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 6, que comprende al menos dos superficies antirrotación (36) espaciadas en dicho alojamiento (5) receptor de la pieza postiza para cooperar con dos superficies de parada diferentes (35) de dicha pieza postiza (3).
9. Mecanismo de montaje antirrotación entre una pieza postiza indizable (3) y un alojamiento (5) receptor de la pieza postiza en un cuerpo de herramienta (7), incluyendo dicha pieza postiza una superficie superior (13) que termina en un filo redondeado (15), una superficie inferior (17), y una superficie lateral (21) entre dichas superficies superior e inferior, que comprende:
una pluralidad de superficies de parada (35) dispuestas alrededor de dicha superficie lateral (21) de la pieza postiza, de la que una porción está orientada oblicuamente con respecto a dicha superficie lateral (21) de dicha pieza postiza; y
al menos una superficie antirrotación (36) en una pared lateral (50) de dicho alojamiento de dicho cuerpo de herramienta (7) para cooperar con dicha porción orientada oblicuamente de dichas superficies de parada (35) y formar una junta de interferencia,
en el que dichas superficies de parada (35) están curvada y dicha superficie antirrotación (36) es sensiblemente complementaria de dicha curva de dichas superficies de parada (35), y cooperando dicha superficie de parada (35) en por lo menos contacto lineal, en el que dichas superficies de parada redondeadas (35) son cóncavas, y dicha superficie antirrotación (36) es convexa, y dicha superficie de parada (35) y superficie antirrotación (36) son definidas sensiblemente por una curva de radio parcial caracterizado porque dicha superficie lateral (21) de dicha pieza postiza incluye un perfil sinusoidal que define dichas superficies de parada (35).
10. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 9, en el que dicha superficie antirrotación (36) está formada íntegramente en una pared lateral inferior (52) de dicho alojamiento (5), y en el que dicho alojamiento (5) incluye una superficie lateral superior (60) para cooperar con/y soportar dicha superficie lateral (21) de la pieza postiza.
11. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 9, en el que dichas superficies de parada redondeadas (35) aumentan en profundidad entre dichas superficies superior (13) e inferior (17) de dicha pieza postiza.
12. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 9, que comprende al menos dos superficies antirrotación (36) espaciadas en dicho alojamiento (5) receptor de la pieza postiza.
13. Mecanismo de montaje antirrotación según la reivindicación 9, en el que dichas superficies de parada de forma complementaria (35) y superficies antirrotación (36) están espaciadas a una distancia que permite a dicha pieza postiza (3) girar en dicho alojamiento (5) entre 1º y 10º antes de que se produzca el contacto entre ellas, y en el que dicho contacto es de forma lenticular.
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