FI90212B

FI90212B - Yksiosainen lastuava työkalu

Info

Publication number: FI90212B
Application number: FI873702A
Authority: FI
Inventors: Manfred Grunsky
Original assignee: Stellram Sa
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1987-08-26
Publication date: 1993-09-30
Also published as: ES2012076B3; US4826364A; JPH0310450B2; ATE47682T1; DE3629035C2; EP0257372A1; DE3629035A1; JPS6362604A; FI90212C; FI873702A0; DE3760899D1; EP0257372B1; FI873702A; CA1298495C

Description

9021 2

Yksiosainen lastuava työkalu

Keksintö liittyy yksiosaiseen lastuavaan työkaluun, kuten sintratusta kovametällista tehtyyn poraan tai varsi-5 jyrsimeen, jossa on otsapintaan hiotut leikkuureunat, pitkit- täissivuihin muodostetut lastunpoistourat ja takapäässä kiin-nitysosa pitimen kiinnittämiseksi tähän sovitettuun kiinni-tysaukkoon ja joka on koko pituudeltaan muodostettu suulake-puristusmenetelmällä.

10 Sintratusta kovametallista tehdyissä porissa oli en sin tapana valmistaa sylinterimäiseen muotoon puristettuja sekä sintrattuja aihioita, joihin sitten lastuavalla työstöllä muodostettiin lastupoistourat, jolloin takapää jäi sylinterin muotoiseksi sen kiinnittämiseksi poraistukkaan.

15 Tässä tarvittava lastuava työstö on kallista aiheuttaen materiaali jätettä .

Lajin mukaisessa tunnetussa kovametalliporassa (DE-OS 17 52616) jää pois lastuava työstö lastunpoistourien muodostamiseksi. Sitävastoin on kuitenkin olemassa leikkuu-20 reunojen ylikuumenemisvaara poraamisen aikana, koska jääh dytystä ei ole. Lisäksi painetaan poran pää sylinterimäiseen pitimeen, niin että lastunpoistourien reunat leikkautuvat pitimen seinään. Sen vuoksi on poran asentaminen vaikeaa poranvaihtojen yhteydessä.

25 Poriin on myös jo tehty sisäpuolisia jäähdytyskanavia, jotka kuitenkin suulakepuristusmenetelmässä valmistetaan on-telosylinterimäisiksi esimuotoilluista aihioista (DE-OS : 25 12854). Tällöin on aihioiden esivalmistus kalliimpaa kuin suulakepuristaminen sintratusta materiaalista. Lisäksi ku-30 luttaa esivalmistettujen aihioiden jatkomuovaus suulakepu ristimessa energiaa. Poran kiinnittämiseksi on siinä kar-tiomainen pää (varsiosa), joka juotetaan tai hitsataan paikalleen jälkeenpäin. Tämä edellyttää toisaalta erillistä valmistusta ja toisaalta pään erityistä muotoa, jotta voi-35 täisiin varmistua siitä, että jäähdytysneste johdetaan tar kasti poran jäähdytyskanaviin, mutta että se ei pääse ulos liitoskohdassa. Hitsattaessa yhteen esiintyy lisäksi vai keus pitää huoli siitä, että jäähdytyskanavat eivät tuk keudu .

2 90212

Tosin on tunnettua (DE-PS 16 27 778) estää poris-5 sa, joissa on esiporatut jäähdytysnestekanavat, jäähdytys- nestekanavien tukkeutuminen hitsattaessa kiinni kartiomais-ta varsiosaa siten, että jäähdytysnestekanavat täytetään ennalta juotteella, joka sulaa hitsauksen yhteydessä pois. Myös tällöin on kuitenkin kartiomainen varsiosa valmistet-10 tava erillisenä ja jäähdytysnestekanavat on porattava etu käteen, puhumattakaan jäähdytysnestekanavien täyttämisestä juotteella sekä kartiomaisen varsiosan hitsaamisesta kiinni.

Keksinnön tehtävänä on ehdottaa lajin mukaista työkalua, joka, johtuen yksinkertaisesta valmistettavuudesta 15 ja lujasta sovitteesta pidikkeessä, voidaan helposti vaih taa ja jäähdyttää työkalu tehokkaasti käytön aikana.

Keksinnön mukaan ratkaistaan tämä tehtävä siten, että työkalussa on suulakepuristuksen yhteydessä muodostetut, koko sen aksiaalisen pituuden läpi kulkevat reiät, jotka 20 toimivat jäähdytysnestekanavina, että lastunpoistourat on kiinnitysosan alueella täytetty täytemateriaalilla ja että kiinnitysosa on hiottu kartiomaiseksi.

Tällöin muodostetaan työkalu yhdessä jäähdytysneste-kanavien kanssa ilman ennakoivaa aihion tekemistä yhdessä 25 työvaiheessa. Kartiomaista pääteosaa (varsiosaa) ei tar vitse valmistaa erillisenä. Johtuen pääteosan kartiomaises-ta muodosta voidaan työkalu panna helposti paikoilleen pitimen vastaavan muotoiseen sisäkartioon ja mahdollisesti vaihtaa, jolloin työkalu pysyy pitimessä kitkasidoksella, 30 joka aksiaalisesta paineesta johtuen porattaessa voimistuu.

Kartiomaisen pääteosan hionta tapahtuu mieluummin täytemateriaalin täytön jälkeen, niin että tämä saatetaan samanaikaisesti kartiomaiseen muotoon. Sen lisäksi, että täyte-materiaali varmistaa, että kartiomainen pääteosa on kitka-35 sidoksessa vasten pitimen sisäkartiota myös lastunpoisto- 3 90212 urien alueella, sikäli kun näitä ei hiota pois, se myös estää pitimeen koksiaalisen reiän kautta johdetun jäähdytysnesteen ulospääsyn lastunpoistourien kautta.

Lisäksi on pidetty huoli siitä, että lastunpoisto-5 urien ulkopuolella olevissa poran pitkittäissivualueissa on ainakin yksi suulakepuristimella muodostettu ohjausripa ja ohjausripaan rajoittuva tila tai ohjausripojen väliset urat on kiinnitysosan alueella täytetty täytemateriaalilla. Nämä ohjausrivat pienentävät poran pitkittäissivualueiden 10 ja porareiän välistä kitkaa, ja viereisessä tilassa tai ohjausripojen välissä oleva täytemateriaali estää jäähdytys-nestettä pääsemästä pitimestä ulos viereisen tilan tai oh-jausripojen väliin muodostuneen uran kautta.

Täytemateriaalissa on kysymys metalliin liimautuvas-15 ta muovista tai juotteesta. Tämä materiaali on helppo saat taa uriin ja hioa samanaikaisesti kovametallilla.

Lisäksi voi jäähdytysnestekanavien poikkileikkauksen muoto olla suunnilleen kolmiomainen ja yksi kulma on lähempänä pitkittäiskeskiakselia kuin molemmat muut kulmat 20 ja sijaitsee pitkittäiskeskiakselia ympäröivän kehän sisä puolella, joka kehä sivuaa lastunpoistouria. Tämä muoto varmistaa, että jäähdytysnestekanavat ovat säteittäisesti mahdollisimman syvällä sisällä ja vaikka työkalun kartiomai-nen kiinnitysosa ja pitimen vastaava sisäkartio olisivat 25 pitemmät, ei sisäkartio peitä kanavien pitimessä olevia päitä, mutta niiden poikkileikkauspinta jäähdytysnesteen läpivirtausta varten on kuitenkin suhteellisen suuri. Lisäksi voidaan työkalu tehdä porrasporaksi sellaisten olakkeis-ten reikien muodostamiseksi, joissa yksittäisten reiänosien 30 halkaisijoiden ero on suhteellisen suuri.

Keksintöä ja sen kehitelmiä selitetään seuraavassa lähemmin suosittujen suoritusesimerkkien piirustuksen avulla.

Kuvio 1 esittää perspektiivikuvassa keksinnön mukaisen poran ensimmäistä suoritusesimerkkiä.

4 90212

Kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen poran etukuvaa.

Kuvio 3 esittää aksiaalisesta leikatussa pitimessä olevan, kuvion 1 mukaisen poran sivukuvaa.

Kuvio 4 esittää kuvion 1 mukaisen poran poikkileik- 5 kausta.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen poran toisen suoritusmuodon poikkileikkausta.

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaisen poran kolmannen suoritusmuodon poikkileikkausta.

10 Kuvio 7 esittää keksinnön mukaisen poran neljännen suoritusmuodon poikkileikkausta.

Kuvio 8 esittää keksinnön mukaisen porrasporan viidennen suoritusmuodon etukuvaa, jossa on kaavamaisesti samaan piirustustasoon käännetty, pistekatkoviivalla esitet-15 ty sivukuva sen porrastetusta etupäätykuvasta.

Kuvioiden 1-4 mukainen pora 1 on läpikotaisin tehty sintratusta kovametallista ja on hiottuihin pintoihin ja leikkuureunoihin 2 ja 3 saakka tehty suulakepuristusme-netelmällä. Siinä on kaksi suoraviivaisesti sen koko pi-20 tuudelle ulottuvaa lastunpoistouraa 4, jotka ovat poran 1 pyörimisakselin suhteen toisiaan diametrisesti vastapäät. Kartiomaiseksi hiottu päätyosa 6 asetetaan poraamista varten päätyosaan 6 sovitettuun pitimeen 12. Kaksi aksiaalisesta läpikulkevaa reikää 7 muodostavat akselin suuntai-25 set, poikkileikkaukseltaan pyöreät, jäähdytysnestekanavat.

Lastunpoistourien 4 ulkopuolella olevat pitkittäissivualueet ovat olennaisesti sylinterimäisiä ja varustettu kahdella poran 1 koko pituuden läpi kulkevalla samanlaisella ohjaus-rivalla 8 ja 9, porareiän sivuseinän ja poran 1 välisen 30 kosketuspinnan ja sen mukana porauskitkan pienentämiseksi.

Lastunpoistourat 4 ja ohjausripojen 8 ja 9 väliset urat 13 on kartiomaisen päätyosan alueella täytetty yhdessä päätyosan 6 kanssa kartiomaiseksi hiotulla täytemateriaalilla 14, joka estää koaksiaalisen, kierteellä varustetun 25 reiän 16 kautta pitimen 12 johdettua jäähdytysnestettä 9021 2 pääsemästä ulos urien 4 ja 13 kautta ja lisää samanaikaisesti päätyosan 6 ja päätyosaan 6 sovitetun pitimen 12 si-säkartion 15 välistä kitkaliitosta porattaessa porauspai-neen alaisena. Täytemateriaalissa on kysymys kaksikompo-5 nenttimuovista, joka liimautuu metalliin ja kovettuu kyl mänä. Sen sijasta voidaan täytemateriaalina käyttää juotetta. Reiän 16 kierre tekee mahdolliseksi kiertää ruuvi pitimeen 12 sen jälkeen kun pidin 12 on irrotettu työstökoneen kiinnitysistukasta poran 1 painamiseksi ulos piti-10 mestä 12.

Poran 1 tarkempi poikkileikkauksen muoto selviää kuviosta 4 sekä seuraavasta taulukosta poran 1 mielivaltaisia pituuksia ja halkaisijoita varten, jossa S = karan halkaisija 15 = ohjausripojen 8 ja 9 leveys = ohjausripojen 8 ja 9 korkeus TR = jäähdytysnestekanavien 7 jakoympyrän halkaisija = jäähdytysnestekanavien 7 halkaisija Λ

20 D R S Bf Hf=r TK

3 1 1 0,5 0,2 1,5 0,5 4 1,25 1,5 0,7 0,2 2,3 0,6 ·. : 25 5 1,5 2 0,9 0,3 2,8 0,8 6221 0,3 3,4 1 7 2,5 2 1,2 0,3 4,4 1,2 8 2,5 3 1,3 0,4 4,7 1,3 30 9 3 3 1,5 0,4 5,3 1,4 10 3,5 3 1,7 0,4 5,8 1,5 11 3,5 4 1,0 0,5 6,3 1,6 12 4 4 2 0,5 7 1,8 6 90212 Tässä taulukossa on kaikki mitat annettu millimetreinä .

Pienellä pyörimisnopeudella käytetyissä porissa voidaan ohjausrivat 8 ja 9 jättää pois, jolloin lastunpoisto-5 urien 4 välisten pitkittäissivualueiden halkaisija on D

niiden koko kehäkUlma-alueella ja ne ovat kiinni porareiän sivuseinässä.Suurilla pyörimisnopeudella käytetyissä porissa voidaan ohjausrivat 9, jotka eivät rajoitu leikkuureu-noihin 2 ja 3, jättää pois porareiän seinän kitkan pienenit) tämiseksi.

Uriin 4 rajoittuvat ohjausripojen 8 reunat voivat olla terävät, niin että ohjausrivat 8 toimivat aputerinä.

Kuviossa 4 esitetyn poikkileikkausmuodon etuna on, että suulakepuristimessa muodostettu, vielä pehmeä aihio 15 voidaan helposti tukea sintrattaessa, ilman että sen muo to muuttuu sen oman painon vaikutuksesta, esimerkiksi siten, että asetetaan yhden lastunpoistouransa 4 avulla sylinterille, jonka säde on R.

1 2

Kuviot 5-7 esittävät kolmiteräistä poraa 1,1 ja 20 1 , jossa on kolme lastunpoistouraa 10 ja kolme jäähdytys- nestekanavaa 7, pelkästään poikkileikkauksina, koska leik- kuugeometria on tavanomainen.

Kuvion 5 mukaisessa, pieniä pyörimisnopeuksia var- ten tarkoitetussa porassa 1 ei ole lainkaan ohjausripoja, 25 kuvion 6 mukaisessa, keskisuurille kierrosluvuille tarkoi- 2 tetussa porassa 1 on kummallakin, vierekkäisten lastun- poistourien 10 välisellä alueella olevalla pitkittäissi- vualueella 2 ohjausripaa 8 sekä 9 ja kuvion 7 mukaisessa, 3 suuremmille pyörimisnopeuksille tarkoitetussa porassa 1 30 on vain yksi ohjausripa 11 kullakin pitkittäissivualueella.

Myös näissä suoritusesimerkeissä voi uraan 10 rajoittuva ohjausripojen 8 ja 11 reuna olla terävä, kuten kuvion 5 mukaisen suoritusesimerkin vastaava reuna.

Kaikissa, kuvioiden 5-7 mukaisissa, suoritusesimer-35 keissä on seuraavat mittasuhteet.

7 90212 S = 1/4 D, T_ = 1/2 D, R = 1/8 D, T„ = 5/8 D ja D = 1/8 D,

K KK

jossa T = S + 2R

K

Kuvion 6 mukaisessa suoritusesimerkissä on = 1/12 D ja kuvion 7 mukaisessa suoritusesimerkissä on 5 Bf = 1/6 D.

Kuvioiden 4, 6 ja 7 mukaisissa suoritusesimerkeissä on korkeus sama.

Jotta vältettäisiin lastunpoistourien 10 välisten säteittäisten haarojen taipuminen oman painonsa vaikutuk-10 sesta, tarvitaan kuvoiden 5-7 mukaissa suoritusesimerkeissä sintrattaessa erityiset tukikappaleet, mutta nämä kolme haaraa tarjoavat poralle porareiässä ainakin yhden (stabiilin) kolmipistetuen, jos haaroissa ei ole ohjausri-poja tai jos kussakin haarassa on vain yksi ohjausripa. i5 Kuvio 8 esittää porrasporan 14 etukuvaa ja sen kärjen ääriviivaa kaavamaisesti pistekatkoviivoilla sivukuvassa aihiona ennen täytemateriaalilla 14 täyttämistä. Tämä suori-tusesimerkki vastaa olennaisesti kuvion 4 mukaista suoritus-esimerkkiä. Sen sijaan että jäähdytysnestekanavat 7' olisi-20 vat poikkileikkaukseltaan aivan pyöreitä, ovat ne suunnilleen kärjistään pyöristettyjä kolmioita, jolloin yhden kulman pyöristyssäde D.,/2 on suurempi kuin kahden muun kulman ja se on sisäpuolella kehää, jonka halkaisija on karan hal- 4 kaisija S sekä joka ympäröi työkalun 1 pituuskeski- tai -25 pyörintäakselia 5, joka sivuaa lastunpoistouria 10 syvim mässä tai säteittäisesti sisimmässä poikkileikkauspistees-sä. Molemmat muut kulmat, joiden pyöristyssäde R^ on pienempi, ovat ulkopuolella kehää, jonka halkaisija on D^. sen kulman kaaren keskipisteen ympärillä, jonka pyöristyssäde 30 on suurin. Halkaisijan D ollessa sama on jäähdytysneste- kanavien 7' poikkipinta sen vuoksi suurempi kuin jäähdytys-kanavien 7. Sen lisäksi ovat jäähdytyskanavat 7' säteittäisesti sisempänä kuin jäähdytysnestekanavat 7, niin että si-säkartio 15 ei peitä ja tuki sen pitimessä 12 olevia jääh-^ dytysnesteen tuloaukkoja silloinkaan, kun suuremman kiris-tysvoiman saavuttamiseksi käytetään työkalussa pitempää β 90212 kartiomaista kiinnitysosaa ja pitimessä 12 vastaavasti pitempää sisäkartiota.

Jos jäähdytysnestekanavien 7’ poikkileikkauspinta on sama kuin jäähdytyskanavien 7 ja pyöristyssäteet D„/2 ja 5 ovat vastaavasti pienemmät, voivat jäähdytysnestekana- vat 7' olla säteittäisesti vielä sisempänä. Sen lisäksi 4 voidaan porrasporan 1 etuosa valita siten, että sen pienin halkaisija d . vastaa jäähdytyskanavan 7' säteittäi-mm sesti sisempänä olevaa asemaa suuremmalla alueella pienem-10 maksi kuin liittyvä porrasporan osa suurimmalla halkaisijalla Porrasporan tämän osan halkaisija voidaan edelleen samoin valita suhteellisen suurella alueella välillä D , ja D . erilaisiksi, maks min

Ohjausrivoissa 8 ja 9 voi urien 13 viereissä reu-15 noissa olla viisteet 17, joiden taso sivuaa kulloinkin näiden viisteiden 17 välissä olevan uran 13 pyörimisakselia 5 ympäröivällä kehällä olevaa uranpohjaa, niin että porrasporan 1 aihio, joka on vielä pehmeä suulakepuristimen jäljiltä, voidaan tukea kolmeen kohtaan tasaisella, 20 suorana viivana 18 esitetylle alustalle.

4

Myös porrasporan 1 etuosassa, jonka halkaisija on pienin dmin' voi olla aksiaalinen ura 13' ja ohjausrivat 8' tai 9', joiden korkeus on Hs·

Kuvion 8 mukainen porraspora 1^ voi esimerkiksi 25 olla seuraavan taulukon ja piirustuksessa ilmoitettujen mittojen mukainen, jolloin jo mainittujen suuruusmerkin-töjen D_ viereen on merkitty aihion halkaisija, jolloin mitat annetaan jälleen taulukossa millimetreinä.

9021 2 0-alue Jäähdytys- Vaihqj n e s te au kko . av ^ . o

c nR Dmin D SR B_ H_ T„ D„ 1, d . H

-3 max f f K K K min s 4,3 3,5 4,2 1,12 1,16 0,66 0,40 1,49 0,83 0,16 2,80 0,02 M 3,5 5.0 4,1 4,9 1,31 1,35 0,77 0,46 1,73 0,97 0,19 3,27 0,025 M 4 1Q 5,9 4,8 5,75 1,54 1,59 0,91 0,54 2,04 1,13 0,22 3,83 0,03 M 5 6,95,65 6,75 1,801,061,060,642,391,330,264,500,05 M 6 8.1 6,65 7,95 2,12 2,19 1,25 0,75 2,81 1,57 0,31 5,30 0,05 9,6 7,85 9,4 2,51 2,59 1,48 0,89 3,33 1,85 0,37 6,20 0,1 M 8 15 11,3 9,3 11,1 2,96 3,06 1,75 1,05 3,93 2,19 0,43 7,40 0,1 M 10 13,3 11 13,1 3,50 3,62 2,06 1,24 4,64 2,56 0,51 8,73 0,15 M 12 15.8 13 15,6 4,17 4,31 2,46 1,47 5,52 3,07 0,61 10,4 0,15 (M 14) 18.8 15,5 18,6 4,97 5,13 2,93 1,76 6,58 3,66 0,73 12,4 0,2 M 16

Claims

10 r' ' , f‘ Λ -Λ b ι j /. I ζ

1. Yksiosainen lastuava työkalu, kuten sintratusta kovametallista tehty pora tai varsijyrsin, jossa on otsa- 5 pintaan hiotut leikkuureunat, pitkittäissivuihin muodoste tut lastunpoistourat ja takapäässä kiinnitysosa pitimen kiinnittämiseksi tähän sovitettuun kiinnitysaukkoon ja joka on koko pituudeltaan muodostettu suulakepuristusmene- telmällä, tunnettu siitä, että työkalussa (1, 1 , 10 12, 13, 14) on suulakepuristuksen yhteydessä muodostetut, koko sen aksiaalisen pituuden läpi kulkevat reiät (7, 7'), jotka toimivat jäähdytysnestekanavina, että lastunpoistourat (4, 10) on kiinnitysosan (6) alueella täytetty täyte-materiaalilla (14) ja että kiinnitysosa (6) on hiottu kar- 15 tiomaiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen työkalu, tunnettu siitä, että lastunpoistourien (4, 10) ulkopuolella olevissa poran pitkittäissivualueissa on ainakin yksi suulakepuristamalla muodostettu ohjausripa 20 (8, 9, 8*,9*,11) ja ohjausripaan rajoittuva tila tai oh- jausripojen väliset urat (13, 13') on kiinnitysosan (6) alueella täytetty täytemateriaalilla (14).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen työkalu, tunnettu siitä, että täytemateriaali (14) on metal- 25 liin liimaantuvaa muovia tai juotetta.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen työkalu, tunnettu siitä, että jäähdytysnestekanavien (7') poikkileikkauksen muoto on suunnilleen kolmiomainen ja yksi kulma on lähempänä pitkittäiskeskiakselia (5) kuin 30 molemmat muut kulmat ja sijaitsee pitkittäiskeskiakselia (5) ympäröivän kehän sisäpuolella, joka kehä sivuaa las-tunpoistouria (4). U 90212