NO783513L - Roterende skjaereverktoey. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører roterende skjæreverktøy.

Oppfinnelsen er særlig egnet for anvendelse ved maskinering av ytre og indre sylindriske flater, kompliserte flater og flater på emner fremstilt av vanskelig maskinerbare, duktile metaller hvor det dannes kontinuerlige spon.

En forutsetning for praktisk realisering av roterende skjæring med høy maskineringshastighet er at man kan løse sponbryteproblemet. De hittil kjente sponbrytemetoder som anvendes i forbindelse med roterende skjæring, kan deles i to grupper. Til den første gruppe hører bruk av hakk, spor eller liknende i verktøyets skjæreflate. Selv om'man med dette kan oppnå en stabil sponbryting, så er denne metodikk likevel forbundet med noen ulemper. Spolene., hakkene o.l, reduserer antall mulige verktøy-oppsetninger og reduserer således verktøyets totale levetid, og diskontinuiteten i skjæreblandet har også en negativ innvirkning på overflatekyaliteten i det ferdige produkt.

Bruk av stasjonære kniver for sponbryting i kon-taktsonen mellom spon og verktøy er også kjent. Samvirket mellom spon, skjæreelement og den tilhørende stasjonære kniv resulterer imidlertid i store slagbelastninger i kontaktstedene med sponet, slik at man har en far.e for at det kan oppstå sykliske spenninger i. skjærebladet. Dette kan føre til tidlig nedslitning og løsslå-ing av biter,, hvilket naturlig nok i stor utstrekning har negativ innflytelse på verktøyets levetid og på kvaliteten av den maskinerte flate.

Til den andre giruppe av sponbrytende metoder hører den hyor man sørger for en variasjon i spontykkelsen under metall-skjæringen som følge av at det benyttes en eksentrisk verktøy-skjæreleppe. Ved bruk av et slikt verktøy vil dets spiss (d.v.s. det punkt på skjæreleppen som svarer til en maksimal dybde verk- tøyinntrengning i det maskinerte materialet) , s.om gir det den endelige form til den maskinerte flate, være forskjøvet i forhold til emnets akse, og sponbryting skjer som følge av den radielle forskyvning av den eksentriske verktøyskjæreleppe.

Som følge herav får man en endring av den virke-lige skjæredybde og dette påvirker naturligvis kvaliteten og nøy-aktigheten i maskineringen.

Det er også kjent et roterende skjæreverktøy hvor skjæreelementet i form av et omdreiningslegeme, f.eks. et kopp-formet sådant, er montert på en spindel, hvilket skjæreelement benyttes i forbindelse med en sponbryterkniv.

Kniven er montert i spindelboringen og holdes ved hjelp av en. mutter. Knivbladet er anordnet så tett som mulig til den skrå flaten på skjæreelementet og har en avstand ifra skjæreelementets leppe som ikke overskrider sonen for sponkontakt med verktøyflaten.

Kniven er fremstilt som et L-formet 'legeme som presses, mot skjæreelementets skrå flanke.

Når spindelen løper vil skjæreelementet skjære

løs et spon og kniven vil periodisk kappe sponét opp i deler.

En ulempe med en slik verktøykonstruksjon er at man får slagbelastninger som kan gi høye sykliske spenninger, slik at skjæreleppene på både skjæreelementet og sponbryterkniven vil kunne deformeres sterkt ved kontaktstedene.

Dette reduserer skjæreelementets og sponbryter-knivens levetid i vesentlig grad og virker også forstyrrende på oyerflatekyaliteten t^ d<g>t maSkinerte produkt.

Det er således en hensikt med foreliggende oppfinnr-eise å tilveiebringe et roterende skjæreverktøy hvor en sponbryterkniv er slik anordnet at man får en øket levetid, både for kniven og skjæreelementet, samt bedre kvalitet for den maskinerte overflate.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at det er til-<y>eiebragt et roterende, skjæreverktøy innbefattende en spindel med et skjæreelement utformet som et rotas jons legeme, og en spon--bryterkniv, og det som kjennetegner det roterende skjæreverktøy ifølge oppfinnelsen er at sponbryterkniven er utformet som et rotas.jonslegeme og er dreibart montert på spindelen om sin geometriske akse på en slik måte at det foreligger en klaring mellom kniven og overflaten av det emnet som maskineres, gjennom hvilken klaring sponene kan falle.

Med et slikt roterende skjæreverktøy kan slagbe-lastningene på skjæreleppene til såvel kniv som skjæreelement reduseres. Som følge herav får man høyere levetid for verktøyet og bedre kvalitet i den maskinerte overflate.

Hensiktsmessig monteres kniven på en spindel med to i forhold til hverandre eksentriske avsnitt.

En montering av kniven på spindelen ved hjelp av en knivspindel gjør det mulig å stille inn klaringen mellom knivbladet og skjæreelementflaten i tilpassing til verktøyets inn-trengningsdybde og derved tykkelsen av det fjernede spon.

Bruk av en slik eksentrisk knivspindel gjør det også mulig å forlenge levetiden til skjæreelementet som følge av at man kan øke antall verktøyoppsetninger.

Ifølge oppfinnelsen kan sponbryterkniven monteres på verktøyspindelen ved hjelp ay en ring som er montert på den eksentriske verktøyspindeIdel.

Et slikt monteringsarrangement gjør det også mulig å regulere klaringen mellom knivbladet og skjæreelementflaten og muliggjør et relativt stort antall verktøyoppsetninger, hvilket øker den totale verktøylevetid.

Denne sistnevnte utførelsesmåte er fordelaktig sammenliknet med den førstnevnte fordi ringen muliggjør en størje eksentrisitet, hvilket i sterk grad øker antall verktøy-oppsetninger, med tilhørende lengre levetid.

Ifølge oppfinnelsen kan kniven også monteres på verktøyspindelen ved hjelp av en aksel som er opplagret i egnede lagre og er drivforbundet med verktøyspindelen ved hjelp av en rulle som er montert på akselen, idet den nevnte rulle utgjør pianeth.julet i et planetgear, hvor en flens på verktøyhuset virker som solhjul.

Hensikten med en slik konstruktiv utførelse er å hindre at kniven klemmer seg, hvilket bidrar til forlenget levetid for såvel kniv som skjæreelement.

Hensiktsmessig kan de nevnte lagre opptas i en eksentrisk hylse som er montert på verktøyspindelen.

Anordningen av lagerne i en eksentrisk hylse gjør det mulig å regulere at klaringen mellom kniven og skjæreelement flaten og å øke antall oppsetninger av skjæreelementet, hvilket bidrar til å øke verktøyets levetid.

Hensiktsmessig kan verktøyet utføres slik at en verktøydel kan holdes fast på spindelen og være slik utformet at en av dets flater er anordnet så tett som mulig inntil knivens sideflate, mens dens andre flate har permanent kontakt med skjæreelementets flate.

En slik verktøydel som er anordnet på spindelen, vil gjøre det mulig å hindre spon i å gå inn i det rom som be-, grenses mellom skjæreelementets flate og knivens endeflate. Derved hindres klemming av kniven og dens effektivitet med hensyn til sponbryting forbedres, samtidig som man får øket levetid for såvel kniv som skjæreelement.

For å forenkle oppsettingen og å øke effektivitet-en i sponbrytningen samt verktøyets levetid kan fordelaktig knivbladet utføres med en regulert gjentatt profil.

Det er meget fordelaktig dersom knivbladets regulert gjentatte profil har stjerneform, fordi en slik utforming hindrer knivklemming og unødvendiggjør en oppsetting av kniven, fordi, nemlig sponene brytes i stykker i stedet for å skjæres av. I tillegg får man den fordelen at sponbrytingen skjer på utsiden av skjæresonen, hvilket letter oppsetningen av verktøyet, øker det levetid og gir en bedre.sponbryteeffektivitet.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningene som viser forskjellige utførelseseksempler.

Fig. 1 viser, et snitt gjennom et roterende skjære-verktøy hvor sponbryterkniven er montert på verktøyspindelen ved hjelp av en knivspindel.,

fig, 2 viser et snitt gjennom et roterende skjære-verktøy hvor sponbryterkniven er montert på verktøyspindelen ved hjelp av en ring,

fig, 3 viser et snitt gjennom et roterende skjære-verktøy hvor sponbryterkniven er opplagret i lagre og kinematisk sammenkoplet med verktøyspindelen ved hjelp av et planetgear-arrangement,

fig. 4 viser et snitt gjennom et roterende skjære-verktøy med en verktøydel som er anordnet for å hindre spon i å trenge inn i det rom som begrenses mellom skjæreelementes flate og sponbryterkniyens endeflate,

fig, 5 viser et snitt etter linjen V-V i fig, 4,

fig. 6 viser et snitt gjennom et roterende skjære-verktøy med en sponbryterkniv som har stjerneform/og

fig. 7 viser et riss av knivbladet sett i retning av pilen A i fig. 6.

I figur 1 er det vist et roterende skjæreverktøy hvor et spindelhus er betegnet med 1. I dette spindelhus er det montert en verktøyspindel 2 som bærer et skjæreelement utformet som et rotasjonslegeme, samt en sponbryterkniv 3.

Rotasjonslegemet som i dette tilfellet utgjør skjæreelementet, er utformet som et konisk legeme 4 med en sirku-lær leppe 5 og en skrå sideflate 6. Spindelen 2 er opplagret i lagre 7 i huset 1. -

En sponbryterkniv 3 er utformet som et rotasjonslegeme og er montert på verktøyspindelen 2 slik at kniven kan rotere om sin geometriske akse på en slik måte at det forblir en klaring mellom kniven 3 og overflaten på emnet 8 som maskineres. Dette, gir mindre slagpåkjenninger på skjæreleppene til kniven ogSkjæreelementet, og gir derfor også lavere spenninger.

Da man under maskineringen må kunne fjerne spon med varierende tykkelse er konstruksjonen slik at klaringen mellom knivbladet og skjæreelementets flate kan reguleres.

Reguleringen av denne klaringen kan skje på mange måter»Som vist i fig, 1 kan kniven 3 være montert på verktøy-spindelen 2. ved hjelp av en knivspindel som har to avsnitt 9 og 10, Disse er eksentriske i forhold til hverandre. Avsnittet 9 er montert i verktøyspindelen 2 og fastholdt ved hjelp av en skrue 11, og kniven 3 er dreibart montert på den eksentriske knivspindel-del 10, Fig. 2 viser hvordan kniven 3 er montert på verktøy-spindelen ved hjelp av en ring 12 som er montert på et eksentrisk avsnitt 13 av verktøyspindelen 2. Fastgjøringen av ringen skjer ved hjelp av skruer 14. Fig, 3 viser hvordan sponbryterkniven 3 er montert på verktøyspindelen 2 ved hjelp av en aksel 15 som er opplagret i lageret 16.. I sin andre ende har akselen 15 en rulle 17 som virker som planethjul i et planetgear. Solhjulet i planetgearet dannes av en flens19 montert på huset 1. Flensen 19 er fjærbelastet ved hjelp a<y>en fjær 20. Lagerne 16 er montert i en eksentrisk hylse 2\ som igjen er montert i verktøyspindelen 2.

Som vist i fig, 4 og 5 kan det roterende skjære^verktøy ha en verktøydel 22 som er montert på verktøyspindelen 2 og er utført slik at dens ytre overflate 2 3 ligger så nært som mulig opptil en sideflate 24 på kniven 3, mens verktøydelens andre flate 25 har permanent kontakt med skjæreelementets 4 flate 6,

Anoirdningen av denne verktøydel 22 hindrer en fastklemming av kniven 3.

Fig. 6 og 7 viser et roterende skjæreverktøy

hvor bladet.til kniven 3 har en regulær gjentatt profil, i dette tilfellet med vekslende fremspring 26 og innhakk eller luker 27, Innhakkene eller lukene er deler av en sirkelbue. Man kan også ha andre former, f.eks, stjerneform, et enkelt fremspring, doble fremspring ete.

Det roterende skjæreverktøy ifølge oppfinnelsen virker på følgende måte: Man starter maskinen hvor verktøyet anvendes ogVerktøyet føres frem mot emnet 8 som skal maskineres. Et forsøks-kutt gjennomføres. Den ønskede skjæredybde innstilles på en respektiv skala og en kraftmatebevegelse initieres for gjennom-føring av et kutt. Når maskinen går vil verktøyet påtrykkes en rotasjonsbevegelse fra emnet 8. Skjæreelementet 4 vil altså få en rotasjonsbevegelse fra emnet 8 som maskineres og skjæreelementets skjæreleppe 5 vil fjerne spon fra emnet. Sponene vil gå langs den skrå sideflaten 6 på skjæreelementet 4 og få kontakt med kniven 3 som bryter opp sponene. Kniven 3 roterer rundt sin geometriske akse.

Når skjæreelementets skrå flate 6 settes opp eller skjerpes vil klaringen mellom flaten 6 og bladet på kniven 3 øke.

For å kompensere for slitasjen og gjenopprette

den ønskede klaring kan man dreie den eksentriske knivspindel 9,10 (fig. 1) eller ringen 12 (fig. 2).

Verktøydelen 22 (fig. 4) vil hindre sponene i å trenge inn mellom flaten 6 på skjæreelementet 4 og sideflaten 24 på kniven 3, og vil derfor virke til å hindre en fastkelmming av kniven.

Spindelen 2 (fig. 3) vil sammen med skjæreelement^et 4 og kniven 3 utføre en rotasjonsbevegelse under skjæringen, Som følge herav vil rullen 17 som er montert på akselen 15 som også bærer kniven 3, samvirke med flensen 19. D.v.s. at kniven 3 gis en sammensatt bevegelse, d.v.s. en planert bevegelse rundt verktøyaksen og en positiv rotasjon rundt sin egen akse. Den positive rotasjon av kniven 3 hindrer en klemming av kniven.

Fjæren 20, som virker mellom flensen 19 og huset

1, sørger for en stabil kontakt mellom rullen 17 og flensen 19.

En dreiebevegelse av den eksentriske hylse 21 i boringen i verktøyspindelen 2 vil endre avstanden mellom kniv-aksen og verktøyaksen, d.v.s, avstanden eller klaringen mellom bladet til kniven 3 og flaten 6 på skjæreelementet 4.

Når sponbryterkniven 3 får kontakt med de spon som fjernes av skjæreelementet 4 (fig. 6) vil kniven dreie seg rundt sin egen akse og sponene vil gå ned langs den skrå flate 6 på skjæreelementet 4. Som følge av rotasjonen av verktøyspind-elen 2 sajnmen med skjæreelementet 4 og kniven 3 vil kniven 3 fange opp sponet utenfor skjæresonen og slå kraftig mot sponet, hvorved sponet brytes opp, I det øyeblikk at en av tennene 26 på .kniven 3 inntar en stilling over frontflaten 6 på skjæreelementet 4 vil sponstykker som går inn i rommet mellom skjæreelementet og kniven 3 ikke få tid til å bevirke en fastklemming av kni.yen 3, idet i neste øyeblikk knivlommen 2 7 vil ligge over flaten 6 på skjæreelementet 4. De brutte sponstykker vil således ikke møte noen motstand av kniven 3 og vil under påvirkning av sentrifugalkraften kastes ut fra flaten 6 på skjæreélementet 4. 'Takket være det faktum at sponet brytes løs stort sett av tannlommen.s 2 7 sideflater vil det ikke lenger være nød-vendig å ha en absolutt opprettholdelse av klaringsverdien mellom kniyen og flaten på skjæreelementet, og dette letter oppsetningen av verktøyet.

Claims (8)

1. Roterende skjæreverktøy innbefattende en spindel

som bærer et skjæreelement utformet som et rotasjonslegeme, og en sponbryterkniv,karakterisert vedat kniven (3) i hovedsaken er utformet som et rotasjonslegeme og er montert på verktøyspindelen (2) slik at den kan rotere om sin geometriske akse på en slik måte at det foreligger en klaring mellom kniven (3) og overflaten på det emnet (8) som maskineres., gjennom hvilken klaring sponene kan passere.

2. Roterende skjæreverktøy ifølge krav I,karakterisert vedat kniven (3) er montert på verktøy-spindelen (2) ved hjelp av en knivspindel med to avsnitt (9 og 19)_ som er eksentriske i forhold til hverandre.

3. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 1,karakterisert vedat kniven (3) er montert på verktøy-spindelen (2) ved hjelp av en ring (12) som er montert på et eksentrisk avsnitt (13) av verktøyspindelen (2).

4. Roterende skjæreverktøy ifølge krav .1,karakterisert vedat kniven (3) er montert på verktøyspind-elen (2) ved hjelp av en aksel (5) som er opplagret i lageret (16) og er drivforbundet med verktøyspindelen (2) ved hjelp av en rulle (17) montert på akselen.(15), idet rullen utgjør planet-hjulet i et planetgear hvis solhjul utgjøres av en flens (19) som er montert på spindelhuset (1).

5. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 4/karakterisert vedat lagrene (16) er opptatt i en eksentrisk hylse (21) montert på verktøyspindelen (2).

6. Roterende"' skjæreverktøy ifølge krav 1 eller et a<y>kravene 2-5,karakterisert vedat en verktøy-del (22) er festet på verktøyspindelen (2) og er utført slik at en av delens flater (23) er anordnet så nært inntil knivens (3) sideflate (24) som mulig, mens delens andre flate (25) har permanent kontakt med skjaereelementets ( 4) flate (6) .

7. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 1/karakterisert vedat knivens (3) blad har en regulær gjentatt profil.

8. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 7, k a r a k terisert ved at den regulær : gjentatte profil av knivbladet har stjerneform.