SE0950983A1

SE0950983A1 - Planfräs för finfräsning

Info

Publication number: SE0950983A1
Application number: SE0950983A
Authority: SE
Inventors: Sture Sjoeoe
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-19
Also published as: EP2335854A2; EP2335854B1; CN102101192A; EP2335854A3; JP5763331B2; SE534649C2; JP2011126007A; US8550753B2; US20110150582A1; KR20110070802A; KR101727324B1; CN102101192B

Abstract

Uppfinningen avser en för finfräsning avsedd planfräs, som innefattar enroterbar grundkropp (1) och ett eller ﬂera bytbara skär (2), som vart och ett inbegriper enfrontsida (7), en baksida och en spånyta, som övergår i frontsidan via en skäregg. Skäretsverksamma skäregg (l0a) är belägen i ett referensplan i rät vinkel mot grundkroppenscentrumaxel (C 1), varvid skäret är intippat i grundkroppen på ett sådant sätt att frontsidan (7)erhåller en släppning från den genererade ytan. Härj ämte är skäret placerat i en negativradialvinkel (ö), som resulterar i att en bakre ändpunkt (16) för skäreggen kommer att röra sigi en cirkelbana (S2), vars radie (rg) är större än radien (r1) hos den cirkelbana (S1), i vilken enfrämre ändpunkt (15) rör sig. Enligt uppfinningen bildar skärets (2) frontsida (7) och spånytaen vinkel av högst 83° med varandra, varvid skärets verksamma skäregg (l0a) är rak och ihela sin längd belägen i nämnda referensplan, varjämte sagda negativa radialvinkel (ö) uppgår till minst 700. Publikationsbild Fig. 7

Description

40 45 50 55 60 skären är cirkelrunda och den enskilda skäreggens båglinje har en stor pilhöj d. En annan nackdel med den kända planfräsen är att dess skär har en negativ skärgeometri, dvs. front- och baksidorna har identisk forrn och storlek, varvid varje godtycklig generatris utrned den välvda spånytan sträcker sig i rät vinkel mot såväl frontsidan som baksidan. Detta innebär att det material, som skall lösgöras, kommer att skjutas (rotationsmässigt) framför spånytan och snarare pressas in i änmets yta än att skäras eller skalas bort från densamma. En annan nackdel med den i US 4743144 beskrivna planfräsen - som visas bestyckad med ett flertal skär - är att det enskilda skäret är lösbart monterat i ett säte i en kassett, som i sin tur är semipermanent fixerad i en periferisk ficka i grundkroppen, närmare bestämt med hjälp av ett skruvförband. Till skillnad från sådana fräsar, i vilka skärens säten är urtagna direkt i sj älva grundkroppen, ger dylika kassetter upphov till ett ﬂertal problem, bland annat en komplicerad och dyrbar tillverkning av planfräsen i dess helhet, samt en kinkig justering av skären i syfte att lokalisera samtliga verksamma skäreggar i exakt ett och samma plan. Härvid utgör den blotta förekomsten av ett ﬂertal kassetter, som ej med säkerhet kan monteras fullständigt orubbliga i grundkroppen, riskabla felkällor.

Uppfinningens svften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte pä att undanröja ovannämnda nackdelar hos den genom US 4743144 tidigare kända planfräsen. Ett primärt syfte med uppfinningen är därför att skapa en planfräs, som har förmåga att avlägsna ett tunt ytskal från arbetsstycken med lätt eller måttligt ojämna ytor under lämnande av en färdigbearbetad yta med extraordinärt stor ytfinhet. I de för planfräsen tilltänkta applikationerna är skärdjupet av underordnad betydelse och kan i praktiken maximeras till ca. 0,5 mm, varvid en ytfinhet av ned mot l um skall kunna emås. Ett ytterligare syfte med uppfinningen är att skapa en planfräs, som kan arbeta med korta bearbetningsoperationer per bearbetad ytenhet; allt i det yttersta syftet att till ett minimum reducera kostnaden för den aktuella bearbetningsoperationen. Vidare skall verktygets bytbara skär vara icke blott lättskärande i syfte att möjliggöra snabba skärförlopp, utan även starka för att säkerställa en optimal livslängd och god bearbetningsekonomi. Ännu ett syfte med uppfinningen är att skapa en planfräs, som låter sig bestyckas med ett stort antal skär utan överhängande risk att dessa monteras felaktigt i förhållande till det plan eller den linje, utmed vilken den jämna ytan skall genereras. Ävenledes skall såväl tillverkningen av planfräsen som handhavandet av densamma kunna ske på ett effektivt och ekonomiskt sätt. 65 70 75 80 85 90 Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst de särdrag, som är angivna i det självständiga patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av den uppfinningsenliga planfräsen är vidare angivna i de osj älvständiga kraven 2-17.

Innan uppfinningen beskrivs ytterligare är det av vital betydelse att hålla isär det uppfinningsenliga skärets karakteristika, då detsamma betraktas, å ena sidan, ensamt vid sidan av grundkroppen, och, å andra sidan, monterat i grundkroppen. I det första tillståndet betraktas och definieras skäret generellt i antingen planprojektion eller sidoprojektion, varvid förekommande släppningar, släppningsvinklar, och spånvinklar är nominella och relaterade till skärets egen centrumaxel, dess spånytor samt dess front- och undersidor. I det i grundkroppen monterade tillståndet är skärets spån- och släppningsvinklar däremot funktionella eller effektiva och beroende av grundkroppens geometri. Med andra ord är nämnda vinklar olika i beroende av om de är nominella, dvs. specifika för enbart skäret som sådant, eller effektiva, nämligen i det i verktyget intippade läget. 1 den fortsatta texten kommer en och samma yta på planfräsens skär, som har formen av en mångsiding, att benämnas antingen ”sidoyta” eller ”spånyta”. Sålunda används benämningen ”sidoyta” då månghömingens geometriska form åsyftas, medan ”spånyta” hänför sig till ytans funktion i samband med att en samverkande skäregg avskilj er spånor från arbetsstycket.

För att ytterligare underlätta förståelsen av uppfinningens natur, skall redan nu klargöras en grundläggande skillnad mellan, å ena sidan, konventionella planfrässkär och, å andra sidan, finfrässkär av det slag som är dels beskrivna i US 4743144, dels föremål för föreliggande uppfinning. Ett konventionellt, jämntjockt planfrässkär av indexerbar typ har generellt en platt form, som karaktäriseras av att åtminstone den ena av ett par ovan- och undersidor (eller front- och baksidor) tjänar såsom en spånyta, medan de vanligen smala sidoytor, som tillsammans med spånytan avgränsar ett antal skäreggar, tjänar såsom släppningsytor. Varje verksam skäregg inbegriper dels en spånavskilj ande huvudegg, dels en ytavstrykande biegg eller planfasegg, av vilka den förstnämnda roterar i en cirkulär bana och verkställer den egentliga spånavskiljningen under generering av en rotationsyta, medan den sistnämnda tillsammans med de övriga skärens bieggar rör sig i ett plan, som utbreder sig i rät vinkel mot fräs- eller grundkroppens centrumaxel för att generera en plan yta. Medan var och en av huvudeggarna, som bildar en viss ställvinkel relativt nämnda plan, gräver ur spånorna ur 95 100 105 110 115 120 arbetsstycket, verkställer de i ett gemensamt plan arbetande bieggama en avstrykning eller utjämning av den genererade, plana ytan utan att alstra några spånor av nämnvärd storlek.

Härvid är skären intippade i grundkroppen på ett sådant sätt att såväl de jämförelsevis smala sidoytor eller släppningsytor, som förefinns rotationsmässigt bakom de spånavskilj ande huvudeggama, släpper från den av dessa genererade rotationssymmetriska ytan, samtidigt som de ytor, som är belägna rotationsmässigt bakom de ytavstrykande bieggama, släpper från den genererade, plana ytan. För att möjliggöra påtagliga skärdjup är de spånavskilj ande huvudeggama generellt längre än de ytavstrykande bieggama. Även det skär, som används i planfräsen enligt US 4743144, har generellt en platt grundform i så måtto att dess front- och baksidor är plana och inbördes parallella. I detta fall tjänar emellertid varken frontsidan eller baksidan såsom en spånyta, utan tvärtom den eller de jämförelsevis smala sidoytor, som utbreder sig mellan front- och baksidoma. Härvid avgränsas den enskilda skäreggen mellan spånytan (som karaktäriseras av att den är välvd eller rund) och den plana frontsida, som är vänd från grundkroppens främre ändyta. Den egentliga spånavskiljningen sker därför i det för skäreggama gemensamma planet, snarare än utmed någon periferisk rotationsyta.

Ytterligare belysning av teknikens ståndpunkt En planfräs med principiellt samma utformning som planfräsen enligt US 4743144, är vidare känd genom JP 52-35160 9/1977. I detta fall är skärens verksamma skäreggar i och för sig raka och belägna i ett gemensamt plan, såsom stipuleras enligt föreliggande uppfinning. Allvarliga nackdelar med denna planfräs är emellertid dels att skäreggamas negativa radialvinkel är mycket begränsad (mindre än 45°), dels att skärens effektiva spånvinkel, dvs. vinkeln mellan det enskilda skärets spånyta och den plana yta, som skall genereras, är negativ, dvs. mindre än 90°. Den begränsade negativa radialvinkeln innebär att skäret kommer att utsättas för mycket stora påfrestningar, icke blott då detsamma äntrar arbetsstycket utan även därefter. Detta i kombination med den negativa spånvinkeln gör skäret trögskärande, varvid det avskjuvade metallmaterialet tenderar att pressas inåt/nedåt mot den obearbetade ytan snarare än att föras i riktning bort från detsamma. Härjämte blir den kraft, som erfordras för matningen av fräsen, jämförelsevis stor. 125 130 135 140 145 Kort beskrivning av bifogade ritningar Fig.

Fig.

Fig. 1 10-12 13 14 15-18 19 20 På ritningarna är: en perspektivisk sprängvy, som illustrerar en med triangulära skär bestyckad planfräs enligt uppfinningen, en perspektivvy visande planfräsen under avstrykning av ett arbetsstycke i syfte att generera en plan yta på detta, en förstorad perspektivvy visande ett i planfräsen ingående skär, nännare bestämt snett bakifrån, en planvy visande samma skär framifrån, en planvy visande skäret bakifrån, en sidovy av skäret, närmare bestämt i ett i förhållande till ett referensplan tippat läge, en förstorad ändvy visande fräsens grundkropp framifrån, en förstorad detalj sektion VIII-VIII i Fig. 7, en förstorad detalj sektion IX-IX i Fig. 7, en serie schematiska och förenklade bilder med uppgift att underlätta förståelsen av uppfinningens ﬁmktion, en perspektivvy, vilken illustrerar hurusom den uppfinningsenliga planfräsen även kan användas för bearbetning av en cylindrisk eller på annat sätt rotationssymmetrisk mantelyta, en perspektivisk sprängvy visande ett altemativt utförande av en planfräs, som använder sig av kvadratiska skär, en mot Fig. 3-6 svarande bildserie visande det kvadratiska skärets utformning, en planvy bakifrån av ett altemativt utförande av ett triangulärt skär, en förstorad detalj sektion XX-XX i Fig. 19, 150 155 160 165 170 175 Fig. 21 en planvy framifrån av skäret enligt Fig. 19, och Fig. 22 en perspektivvy av ett ytterligare alternativt utförande av ett skär för den uppfinningsenliga planfräsen.

Detalierad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen Den i Fig. l och 2 visade planfräsen enligt uppfinningen inbegriper dels en grund- eller fräskropp 1, dels ett ﬂertal bytbara skär 2. Grundkroppen 1 inbegriper främre och bakre ändar 3, 4, mellan vilka sträcker sig en geometrisk centrumaxel Cl, kring vilken grundkroppen är roterbar, närmare bestämt i en enda förutbestämd rotationsriktning R. Den främre änden av grundkroppen representeras i exemplet av en plan, generellt cirkelformig ändyta 3, som utbreder sig i rät vinkel mot centrumaxeln Cl. I riktning bakåt från den främre ändytan 3 utbreder sig en rotationssymmetrisk, delvis cylindrisk, delvis konisk mantelyta 5, vilken är koncentrisk med centrumaxeln Cl. Den bakre änden 4 ingår i detta fall i en hanartad kopplingsdel 6 av typen COROMANT CAPTO®, med vars hjälp grundkroppen kan kopplas till en spindel i en maskin för överföring av vridmoment till densamma. I ett hålrum 6a kan införas en dragmekanism med vars hjälp den hanartade kopplingsdelen kan dras in i en samverkande hondel ingående i maskinen.

På sedvanligt sätt kan grundkroppen l tillverkas av stål eller aluminium, medan det enskilda skäret tillverkas av ett hårdare material, t.ex. hårdmetall, keramik, cerrnet, eller liknande.

Varje enskilt skär 2 är i detta exempel triangulärt och indexerbart. För att medge indexering, i detta fall mellan tre olika lägen, är detsamma generellt jämntjockt.

I Fig. 2 åskådliggörs den uppfinningsenliga planfräsen under finfräsning av en generellt plan, ehuru obearbetad yta US på ett i form av en parallellepiped schematiskt visat arbetsstycke WP, närmare bestämt genom att fräsen längdmatas i riktningen F samtidigt som densamma roterar i rotationsriktningen R. Härvid avstryks eller bortskalas ett ytskikt SL, vars tjocklek i praktiken kan ligga inom området 0,1-0,5 mm, under friläggning av en fardigbearbetad yta FS. Fräsningen genomförs i exemplet under motfräsning, ehuru även medfräsning är tänkbar.

Nu hänvisas till Fig. 3-6, som i förstorad skala illustrerar skärets 2 detaljutformning. Skäret inbegriper en frontsida 7 och en baksida 8, mellan vilka utbreder sig 180 185 190 195 200 205 tre sidoytor 9, som möter varandra i hörn generellt betecknade 11. Den geometriska triangel, som definierar skärets grundform är liksidig, varigenom vinkeln u mellan varj e par av skäreggar 10, som möts i ett höm 11, uppgår till 60°.

Karaktäristiskt för det uppfmningsenliga skäret 2 är dels att skäreggama 10 är raka, dels att detsamma kan sägas ha en positiv, nominell skärgeometri, närmare bestämt genom att frontsidans 7 area är större än baksidans 8, varvid vinkeln ß mellan frontsidan 7 och den enskilda spånytan 9 är spetsig, dvs. mindre än 90°. I det visade exemplet uppgår vinkeln ß till 790. Detta innebär att den nominella släppningsvinkeln y (se Fig. 6) mellan frontsidan 7 och ett tänkt plan IP i rät vinkel mot spånytan 9, kommer att uppgå till 11°. I praktiken kan vinkeln ß avvika från just 79°. Dock bör den, å ena sidan, ej överskrida 83° och, å andra sidan, ej underskrida 65°.

I exemplet avgränsas mellan frontsidan 7 och var och en av sidoytoma 9 en skäregg 10. Med andra ord inbegriper skäret i detta fall tre växelvis användbara skäreggar 10, varvid samtliga tre sidoytor 9 bildar spånytor i anslutning till skäreggama.

Såsom framgår av Fig. 5 sträcker sig skäreggen 10 mellan två ändpunkter 15, 16 och har en med L1 betecknad längd mellan dessa. I förlängning av den enskilda skäreggen 10, som bildar en primär, spånavskilj ande skäregg, är i det visade, föredragna utförandet utformad en sekundär skäregg 12, närmare bestämt i anslutning till ett hörn 11. I exemplet, där ju skäret har en triangulär grundform, är den sekundära skäreggen 12 konvex och bågforrnig genom att vara avgränsad mellan frontsidan 7 och en konvext välvd hömyta 13, vilken bildar en övergång mellan de båda spånytor 9, som möter varandra i hörnet 11. I exemplet smalnar hömytan 13 av i riktning bakåt från den sekundära skäreggen 12 och övergår i en j ärnnsmal delyta l3a.

L2 utgör ett mått på hur långt ut den sekundära skäreggen 12 sträcker sig (betraktat i sidoproj ektion) i förlängning av den primära, raka skäreggen 10. Såsom framgår av Fig. 5 uppgår L2 endast till en bråkdel (ca. 1/80) av L1, närmare bestämt till följd av att skäreggens 12 radie är förhållandevis liten. Givetvis kan denna radie göras större, varvid L2 ökar i förhållande till Ll. Det må även nämnas att hömytan 13 kan göras j ämnsmal utmed hela sin utsträckning mellan frontsidan 7 och baksidan 8. 210 215 220 225 230 235 I det visade exemplet utgörs icke blott frontsidan 7 och baksidan 8 av plana ytor, utan även Varje spånyta 9. I detta sammanhang skall påpekas att den plana baksidan 8 i exemplet inbegriper en grund försänkning 8a, som omgärdas av en triangulär, bårdliknande sarg 8b, vilken har den direkta kontakten med grundkroppen. Vidare skulle spånytan 9 även kunna vara konkav betraktad i tvärsektion.

Ett genomgående hål 14 löper mellan front- och baksidoma 7, 8. Detta hål, vars centrumaxel är betecknad C2, är centriskt såtillvida att de radiella avstånden från dess centrumaxel C2 till samtliga skäreggar 10 respektive höm ll är lika stora. Förutom en cylindrisk del inbegriper hålet 14 en konyta l4a (se Fig. 4) i anslutning till frontsidan 7.

Skärets storlek kan variera högst avsevärt. I praktiken kan den primära skäreggens 10 längd L1 dock ligga inom området 5-25 mm. För att skäret skall erhålla sin platta grundform måste dess tjocklek T (se Fig. 6) vara påtagligt mindre än skäreggslängden L1. I det Visade exemplet uppgår tjockleken T till ca. 25% av skåreggslängden L1. I praktiken bör T uppgå till högst 40% och minst 15% av Ll.

Nu hänvisas till Fig. 7, 8 och 9, av vilka den förstnämnda visar grundkroppen 1 i ändvy framifrån. Det skall observeras att grundkroppen i detta tillstånd är tänkt att inta samma läge som i Fig. 1 och 2, dvs. med centrumaxeln Cl orienterad horisontellt och ändytan 3 vertikalt.

I det visade utförandet är grundkroppen 1 bestyckad med tio indexerbara skär 2, som visas jämnt fördelade utmed grundkroppens periferi med en delningsvinkel av 36°. I skärets monterade tillstånd enligt Fig. 7 är endast en av de tre skäreggama 10 verksam, medan de två övriga är overksamma. För att särskilja skäreggarnas funktionella tillstånd från varandra, har den verksamma skäreggen försetts med suffixet ”a”, medan de båda overksamma skäreggama bär suffixet ”b”.

Varje skär 2 är monterat i ett i grundkroppen urtaget säte eller skärläge, generellt betecknat 17. Detta säte avgränsas av dels en bottenyta 18, dels två sidostödytor 19, 20, som, betraktat i planproj ektion enligt Fig. 7, bildar 60° vinkel med varandra för att kunna mottaga ett inre hömparti av skäret 2. Radiellt innanför de båda sidostödytoma 19, 20 finns ett släppningsutrymme 21, i vilket den innersta delen av skäret kan härbärgeras utan att ha kontakt med sidostödytoma 19, 20. I det visade, föredragna utförandet är sätena 17 periferiskt 240 245 250 255 260 265 placerade utmed grundkroppen 1, varvid desamma öppnar sig icke blott i ändytan 3 utan även i mantelytan 5.

I sätets 17 bottenyta 18 mynnar ett gängat hål 22, i vilket en hangänga 23 på en fixeringsskruv 24 (se Fig. 1) kan dras fast. Denna skruv 24, som förutom hangängan 23 inbegriper en delvis konisk skalle 25 for ansättning mot konytan 12a i hålet 12, är i exemplet av den typ som inom fackmannakretsar benämns ”fjäderförspänd”. Detta innebär att skruven, som lämpligen tillverkas av stål med en viss inneboende elasticitet, kan böja sig. Genom att centrumhålet 12 i skäret lokaliseras på ett något större avstånd från de overksamma spånytorna 9 än hålet 22 från de båda sidostödytoma 19, 20, kommer skruven därför vid åtdragning att icke blott pressa an skärets baksida 8 mot sätets bottenyta 18, utan även pressa skäret i riktning radiellt inåt, så att de båda overksamma skäreggamas l0b spånytor 9 anpressas mot sidostödytoma 19, 20.

I praktiken kan de olika sätena 17 tillverkas med mycket stor måttnoggrannhet, t.ex. med hjälp av en pinnfräs, som inbegriper skäreggar utmed såväl sin mantelyta som sin ändyta. På så sätt kan sätena fräsas ur på ett sådant sätt att samtliga bottenytor 18 noggrant lokaliseras på en och samma nivå relativt grundkroppens ändyta 3.

Den spatiala placeringen av varj e säte 17 är så beskaffad att den verksamma skäreggen 10a på varje skär 2 kommer att bilda en negativ radialvinkel ö med en tänkt radiallinj e A (se Fig. 7), som sträcker sig från grundkroppens centrumaxel Cl och genomskär den ena av skäreggens 10a båda ändpunkter, nämligen en forsta ändpunkt 15, som föregår den andra ändpunkten 16 under fräsens rotation. Enligt uppfinningen skall denna radialvinkel Ö uppgå till minst 70°' Såsom vidare framgår av Fig. 7, rör sig den verksamma skäreggens 10a främre ändpunkt 15 under fräsens rotation i en cirkelbana S1, vars radie är betecknad r1, medan den rotationsmässigt efterfolj ande, andra ändpunkten 16 rör sig i en cirkelbana S2, vars radie är betecknad rg. I och med att ändpunkten 16 är belägen längre ut från centrumaxeln C1 än ändpunkten 15, blir givetvis radien rg större än radien r1. Skillnaden mellan r1 och rg är i Fig. 7 betecknad W. Detta mått definierar bredden på den ringforrniga (cirkulära) yta, som skäreggen 10a överfar under fräsens rotation (utan bordmatning). Breddmåttet W är beroende av såväl radialvinkeln ö som skäreggslängden L1, och kan variera från den ena applikationen till den andra. I exemplet enligt Fig. 7 uppgår W till ca. 12% av cirkelbanans S2 radie rg och 270 275 280 285 290 295 10 bör i praktiken ligga inom området 5-20% av rg. Med andra ord bör r1 uppgå till minst 80% och högst 95% av rg. En ökning av W kan ske antingen genom att öka skäreggslängden Ll eller minska radialvinkeln ö, eller en kombination av båda dessa åtgärder. En minskning av W sker på omvänt sätt.

I detta sammanhang skall påpekas att skäreggens l0a radialvinkel Ö till och med kan vara större än 90°; dock endast under förutsättning att r 2>r1.

I Fig. 7 skall vidare noteras att en central, genomgående kanal 26 (se även Fig. l) mynnar i grundkroppens främre ändyta 3. Denna kanal har till uppgift att från en bakomvarande, drivande maskin befordra kyl- eller Smörjmedel fram till de arbetande skären.

Nu hänvisas till Fig. 8 och 9, vilka åskådliggör dels hurusom det enskilda skäret 2 är intippat med en viss släppningsvinkel s i grundkroppen 1, dels hurusom de verksamma, raka skäreggama l0a på samtliga skär 2, är belägna i ett gemensamt referensplan RP, som är axiellt ﬁärmat i riktning framåt från grundkroppens främre ändyta 3. Denna främre ändyta är i exemplet plan och parallell med referensplanet RP. Den i Fig. 8 visade släppningsvinkeln s, som i praktiken är måttlig och kan uppgå till storleksordningen 2 à 3°, är åstadkommen genom att sätets bottenyta 18 lokaliserats i samma vinkel s i förhållande till grundkroppens främre ändyta 3. Härvid är skäret intippat kring den verksamma skäreggen l0a (notera även snittet VIII-VIII i Fig. 7), varigenom hela den frontsida 7 på skäret som är belägen rotationsmässigt bakom/ innanför skäreggen l0a, kommer att släppa från den av skäreggen alstrade, plana ytan.

Med andra ord kommer frontsidan 7 under drift att tjäna såsom en släppningsyta på skäret, medan sidoytan 9 tjänar såsom en spånyta.

I Fig. 9 betecknar ”d” det axiella avståndet mellan grundkroppens främre ändyta 3 och referensplanet RP. Detta mått ”d” måste vara större än 0,5 mm därest det maximala skärdjupet beräknas till just 0,5 mm, dock utan att påtagligt överskrida detta värde. Måttet ”d” kan därför med fördel ligga inom området 0,5-l,0 mm. Om fräsen konstrueras för maximala skärdjup, som är mindre än 0,5 mm, kan givetvis ”d” reduceras i motsvarande grad. I detta sammanhang skall påpekas att de spånor, som avskiljs utmed den verksamma skäreggens l0a hela längd, kommer att slungas ut radiellt åt sidan utanför fräsen utan att tränga in i den åstadkomna spalten mellan ändytan 3 och den genererade ytan i arbetsstycket. 300 305 310 315 320 325 11 Såsom tidigare påpekats uppgår skärets 2 nominella släppningsvinkel y i exemplet till 1l° (90° - 79° = 11°). I sitt i grundkroppen monterade tillstånd är skäret intippat i vinkeln s = 2°. Konsekvensen härav blir att skärets effektiva spånvinkel o (se Fig. 8), dvs. vinkeln mellan spånytan 9 och ett tänkt plan i rät vinkel mot den yta, som skall genereras, kommer att uppgå till ca. 9° (110 - 2° = 9°).

Uppfinningens funktion och fördelar För att på ett enkelt sätt klargöra uppfinningens funktion och fördelar hänvisas nu till de schematiska bilderna i Fig. 10-12. Här skall föreställas att ett plant underlag E (t.ex. mark) skall frigöras från ett ytskikt Y av komformigt material (t.ex. snö eller grus) genom att ett blad 100 (t.ex. en skyffel) skjuts fram linjärt utmed underlaget för att frilägga ett stråk G, som är rakt (motsättningsvis till cirkulärt i samband med fräsning). I Fig. 10 förs bladet 100 fram i en måttlig vinkel 51 (ca. 35°) mot en normal A mot matningsriktningen F. Detta innebär att det frilagda stråkets H bredd W1 (jfr. måttet W i Fig. 7) blir jämförelsevis stor, och att en avsevärd mängd ytmaterial måste föras åt sidan. Den kraft, som krävs för att skjuta undan materialet, blir därför avsevärd, nämligen till följd av att vinkeln 51 är måttlig. I Fig. 11 däremot förs samma blad 100 fram i en vinkel 82, som är ungefär dubbelt så stor som vinkeln 51. Detta innebär att den kraft, som erfordras för att skjuta fram bladet, blir betydligt mindre.

Denna vinst i kraft sker i och för sig på bekostnad av en reducering av stråkets G bredd W2; men i många sammanhang är kraftreduktionen avgörande för om friläggningen skall kunna genomföras utan problem. Av Fig. 12 framgår vidare att bladet 100 är snedställt i riktning uppåt/bakåt från underlaget betraktat i rörelseriktningen (jfr. spånytans 9 effektiva spånvinkel o i förhållande till den yta, som skall genereras). Likt en kil lyfter bladet därför upp materialet från underlaget och underlättar dess avlägsnande från detta.

Med den i Fig. 10-12 illustrerade liknelsen i minne, skall påpekas att den uppfinningsenliga planfräsens funktion grundar sig på en kombination av tre intimt samhörande särdrag, nämligen: a) att den verksamma skäreggens negativa radialvinkel ö är stor genom att uppgå till minst 70°, b) att skärets effektiva spånvinkel o är positiv, och c) att samtliga verksamma skäreggar är raka och belägna i ett gemensamt plan. 330 335 340 345 350 355 12 Isolerat medför särdraget ”a” den fördelen att den verksamma skäreggen med lätthet skär igenom arbetsstyckets ytskikt. Dessutom underlättas skärets äntring av arbetsstycket i och med att den verksamma skäreggen skär in i materialet successivt, jämförelsevis långsamt och därmed smidigt, dvs. utan att kortvarigt utsättas för något abrupt och kraftigt motstånd mot den roterande rörelsen. Särdraget ”b” borgar för att de av skäreggen lossbrutna, och i praktiken korta metallspånoma, påförs en strävan att kastas ut från den bearbetade ytan. I detta avseende kan skäreggen liknas vid en kil eller ett schaberblad, som klyver eller skalar bort ytskiktet och singlar iväg spånoma från den färdiga yta, som skall genereras. Till en god spånevakuering bidrar i hög grad även det faktum att skäreggama, tack vare sin stora negativa radialvinkel, slungar ut spånoma radiellt från grundkroppen, snarare än framåt i rotationsriktningen (i synnerhet då rotationshastigheten och därmed centrifugalkraften är stor). Särdraget ”c” säkerställer i sin tur att den genererade ytan erhåller en optimal planhet och ytfinhet, utan några konkava rännor eller andra störande, synliga ojämnheter, såsom repor, spår eller vulster. Praktiska prov med den uppfinningsenliga planfräsen har sålunda visat att en ytfinhet av R, 1 um eller bättre kan emås.

Nu hänvisas till Fig. 13, i vilken illustreras hurusom den uppfinningsenliga planfräsen även kan användas för finfräsning av andra ytor än just plana, t.ex. cylindriska eller koniska. I exemplet är ett cylindriskt arbetsstycke WP fastspänt i en chuck, med vars hjälp detsamma kan bringas att rotera med en jämförelsevis måttlig hastighet, närmare bestämt kring en geometrisk centrumaxel C3. Den uppfinningsenliga planfräsen är anordnad med sin centrumaxel Cl i rät vinkel mot CS. Genom att längdmata fräsen i endera av de båda riktningar, som antyds medelst dubbelpilen i Fig. 13, längs en generatris utmed arbetsstyckets cylinderyta, samtidigt som fräsen roteras med ett förhållandevis högt varvtal, låter sig ett tunt ytskikt skalas av från cylinderytan under lärnnande av en bearbetad, cylindrisk yta med stor ytfinhet.

I detta sammanhang skall understrykas att det enskilda skärets spånavskiljning huvudsakligen sker utmed den raka, primära skäreggen 10. I spånavskiljningen deltar dock i viss mån även den sekundära skäregg 12, som är belägen närmast den primära skäreggens rotationsmässigt bakre ändpunkt 16. I och med att skäret är intippat i vinkeln s relativt referensplanet RP, närmare bestämt kring den primära skäreggens 10 egglinje, kommer även den sekundära skäreggen 12 att inta ett snedställt läge relativt referensplanet RP och därmed relativt den genererade, plana ytan i arbetsstycket. Resultatet härav blir att den sekundära 360 365 370 375 380 385 13 skäreggen 12 under fräsens rotation och matning skär ur en konkav rotationsyta i det kvarvarande, obearbetade ytskiktet. Detta betyder att även den sekundära skäreggen bidrar till att göra skäret lättskärande.

Nu hänvisas till Fig. 14-18, som åskådliggör ett alternativt verktygsutförande, som använder sig av kvadratiska skär 2 istället för triangulära. I detta fall är det enskilda sätet 17 i grundkroppen 1 U-forrnigt istället för V-formigt. Närmare bestämt inbegriper sätet, förutom en bottenyta 18, två sidostödytor 19, 20, vilka är orienterade i 90° vinkel mot varandra. Den tredje sidoyta 20a, som är motsatt sidostödytan 20, är fjärmad från den sistnämnda med ett avstånd, som är större än avståndet mellan två diametralt motsatta spånytor 9. Detta innebär att endast spånytoma i anslutning till två overksamma skäreggar erhåller stöd, nämligen mot sidostödytoma 19, 20, medan spånytan i anslutning till den tredje, overksamma skäreggen saknar kontakt med sätet. I övrigt är den verksamma skäreggen l0a utsvängd relativt grundkroppens periferi på tidigare beskrivet sätt, dvs. så att skäreggens rotationsmässigt eftersläpande ändpunkt 16 är belägen på ett större radiellt avstånd från centrumaxeln Cl än den framförgående 15.

Av Fig. 16 framgår att vinkeln ß mellan spånytan 9 och frontsidan 7 är mindre än i det föregående exemplet. Närmare bestämt uppgår ß i detta fall till 70°, vilket innebär att den nominella släppningsvinkeln y blir 20°. I sitt monterade tillstånd erhåller därför skäret en effektiv spånvinkel av ca. 18°, därest skärets effektiva släppningsvinkel fortfarande uppgår till 2° (20° - 2° = 18°). En fördel med det kvadratiska skäret enligt Fig. 15-18 i jämförelse med det tidigare beskrivna, triangulära skäret, är givetvis att en ytterligare, fjärde skäregg kan utnyttjas innan skäret måste kasseras.

I det visade, kvadratiska skäret 2 innefattar den sekundära eggsektionen 12 mellan varje par av mötande, primära skäreggar dels en rak eggsektion 12a, dels två bågforrniga eggsektioner 12b, 12c mellan den raka eggsektionen och de båda primära skäreggama 10. Den raka eggsektionen 12a ansluter sig till en plan spåndelyta 9a och bildar en trubbig vinkel u) (se Fig. 17) med den primära skäreggen 10. I exemplet uppgår o) till l35°.

De bågformiga eggsektionema 12b, 12c är anslutna till konvext välvda spåndelytor 9b, 9c.

Såsom visas i Fig. 17 kan de båda eggsektionema 12b, 12c ha en och samma radie R. Det skall vidare noteras att måttet L2 i detta fall är jämförelsevis stort i förhållande till måttet L1. 390 395 400 405 410 415 14 Under spånavskiljningen deltar, förutom den primära, raka skäreggen 10, åtminstone den närbelägna eggsektionen 12b. Om skärdjupet skulle vara mycket litet deltar enbart eggsektionen l2b, men vid större skärdjup deltar även den raka eggsektionen l2a.

Därest skärdjupet skulle vara närrnelsevis maximalt, dvs. upp mot 0,5 mm, kan även den tredje eggsektionen 12c träda i ﬁdnktion.

I Fig. 19-21 visas ett triangulärt skär 2, vars sekundära eggsektion 12 i förlängning av en primär, rak eggsektion 10, har konkav form genom att vara avgränsad mellan frontsidan 7 och en konkavt välvd delyta 9d. Tack vare delytans 12d konkava form kan mellan densamma och en närbelägen (overksam) spånyta 9 utformas en ytterst skarp, andra skäregg 28 (hömegg), som på ett effektivt sätt kan skära in i det ytskikt, som skall avlägsnas. Den sekundära eggsektionens 12 längd L2 och radie R kan variera. I exemplet uppgår den primära eggsektionens 10 längd L1 till 14,3 mm och L2 till 2,1 mm, varvid radien R uppgår till 3 mm. Bågforrnationens pilhöj d H blir då 0,2 mm. Trubbvinkeln X (=90° + y i Fig. 16) mellan spånytan 9 och frontytan 7 uppgår i exemplet till 101°, varvid vinkeln (p mellan delytans 12d djupast belägna del och frontsidan 7 uppgår till 99°.

Beträffande skäret enligt uppfinningen skall detta betraktas i intimt samband med den aktuella typen av planfräs, dvs. en fräs som har till uppgift att skala bort endast ett tunt ytskikt, varvid dess skär är platta och inbegriper jämförelsevis smala spånytor, vilka avskilj er spånor i ett plan som är vinkelrätt mot fräsens rotationsaxel. Enkelt uttryckt kan skäreggama därfor sägas arbeta liggande istället för stående, såsom fallet är med konventionella planfräsar. Med andra ord skall skäret jämföras med sådana skär, som visas i ovannämnda US respektive JP dokument, men ej med konventionella, platta planfrässkär, vilkas smala sidoytor bildar släppningsytor, medan deras frontsidor bildar spånytor.

I Fig. 22 visas ett modifierat utförande av det beskrivna, triangulära skäret 2. I detta fall är i spånytan 9 utformad en grop eller forsänkning 27, vilken tjänar såsom en spånbrytare. Formen och storleken hos denna spånbrytare kan variera högst avsevärt i beroende av fräsens specifika applikation, som bland annat är beroende av det material, som skall bearbetas. Ehuru endast en spånbrytare 27 visas schematiskti Fig. 14, bör givetvis samtliga spånytor 9 utformas på enahanda sätt. Ävenledes den tidigare beskrivna konkava delytan 12d avgränsar en forsänkning, som i viss utsträckning tjänar såsom en spånbrytare. 420 425 430 435 440 445 450 15 Såsom tidigare nämnts skall radialvinkeln ö uppgå till minst 70°, varvid densamma till och med kan överstiga 90°. I praktiken föredras dock radialvinklar inom området 75-85°, lämpligen 77-8l°. Skärets 2 effektiva släppningsvinkel s bör ej underskrida 2°, men ej heller överskrida 40. För att skapa en tillräckligt stor effektiv spånvinkel o för skäret, bör detta därför ha en nominell släppningsvinkel y, som uppgår till minst 7°. Ä andra sidan bör y ej överskrida 25°. Med fördel kan y ligga inom området l0-20°.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad enbart till de ovan beskrivna och på ritningama visade utförandena. Sålunda är det tänkbart att konstruera den uppﬁnningsenliga planfräsen med såväl fler som färre skär än just tio, t.ex. endast ett. Därest fräsen bestyckas med ﬂera skär behöver dessa ej nödvändigtvis vara jämnt fördelade. Ej heller behöver de nödvändigtvis vara ekvidistant fjärmade från grundkroppens centrumaxel. Vidare behöver skären/skäret ej vara periferiskt placerade utmed fräskroppen. Sålunda kan det enskilda skäret monteras i ett säte, som är försänkt i fräskroppens ändyta utan att öppna sig i mantelytan. Istället för skruvar kan användas andra medel för att fixera skäret, t.ex. en i fräskroppen inbyggd spännmekanism. I fräskroppen kan vid behov även byggas in justerdon för att individuellt justera de olika skärens spatiala lägen. Därest spånbrytare i form av försänkningar utformas i skärets spånytor kan dessa ges högst varierande utformning, som avviker från den i Fig. 22 exemplifierade. Exempelvis är det möjligt att förlänga den enskilda försänkningen, till med så mycket att den sträcker sig i huvudsak utmed spånytans hela längd. Härvid kan det eggbildande materialparti, som avgränsar försänkningen, ges en spånvinkel, som är betydligt mindre än den spånvinkel ß som exemplifierats på ritningama. Det må även nämnas att skärets båda front- och baksidor med fördel kan slipas för att säkerställa minutiös lägesnoggrannhet i skärets monterade tillstånd. Vidare behöver den enskilda spånytan ej nödvändigtvis vara plan. Den kan även vara konkavt välvd i tvärsektion. I detta sammanhang må även påpekas att begreppet ”rak skäregg” även skall anses inbegripa sådana skäreggar, som vid tillverkningen erhåller mikroskopiska formavvikelser från absolut rakhet. För att undvika att skäreggen erhåller konkav konturform (som inom fackmannakretsar betraktas såsom förödande för den bearbetade ytans jämnhet) är det sålunda vanligt att konstruera erforderliga formpressar på ett sådant sätt att spånytoma och de till dessa anslutande skäreggama, får en viss bombering, vars pilhöjd kan uppgå till någon eller några mikrometer.

Då utfallet av tillverkningen är gott kvarblir dessa bomberingar, men om utfallet blir sämre, 455 460 465 16 t.ex. genom krympning utmed periferin, säkerställer desamma att den färdigsintrade skäreggen i vart fall ej blir konkav. Ehuru grundkroppens främre ändyta i exemplen är plan och utbreder sig i ett mot centrumaxeln vinkelrätt plan, behöver densamma ej nödvändigtvis vara plan. Sålunda skulle ändytan kunna vara välvd, i synnerhet konkavt välvd, varvid dess periferiska, cirkulära begränsningslinj e är lokaliserad i sagda plan. På ritningama har skären illustrerats med skarpa skäreggar, utmed vilka en plan frontsida möter plana spånytor utmed enkla, raka egglinj er. På sedvanligt sätt kan dessa egglinj er förstärkas på olika sätt, t.ex. genom att utforma förstärkningsfaser mellan desamma eller genom borstning under lätt avrundning av desamma. Ävenledes kan fräsens grundkropp kopplas till den drivande maskinen med hjälp av andra kopplingar än just typen COROMANT CAPTO®.

Avslutningsvis må nämnas att de i fräsen ingående skären dels kan vara enkeleggiga, dvs. icke indexerbara, dels tillverkade av många andra hårda material än just traditionell hårdmetall, t.ex. keramik, cerrnet, CBN (Cubic Boron Nitride), PCD etc. Givetvis behöver skärets primära skäregg ej nödvändigtvis kombineras med någon sekundär skäregg, utan kan sträcka sig hela vägen från höm till höm.

Claims

470 475 480 485 490 495 17 PATENTKRAV

1. Planfräs för fmfräsning, innefattande dels en i en förutbestämd riktning (R) kring en geometrisk centrumaxel (Cl) roterbar grundkropp (1) med en främre ändyta (3) och en med centrumaxeln koncentrisk mantelyta (5), dels ett i ett säte (17) monterat, bytbart skär (2) i form av en mångsiding, som inbegriper en frontsida (7), en baksida (8) och ett ﬂertal sidoytor (9), vilka parvis löper samman i höm och av vilka åtminstone en bildar en spånyta (9), som tillsammans med frontsidan avgränsar en skäregg (10), vilken tangerar ett imaginärt referensplan (RP), som utbreder sig i rät vinkel mot centrumaxeln (Cl) och är axiellt f] ärrnat i riktning framåt från grundkroppens främre ändyta (3), varj ämte skärets frontsida (7) är snedställd i en släppningsvinkel (s) relativt referensplanet (RP), varvid skärets skäregg (10) sträcker sig mellan två ändpunkter (15, 16), av vilka en forsta (15) under fräsens rotation dels föregår den andra (16), dels rör sig i en cirkelbana (S 1), vilkens radie (r1) är mindre än radien (rg) hos en cirkelbana (S2), i vilken den andra, rotationsmässigt efterföljande ändpunkten (16) rör sig, varj ämte skäreggen (10) bildar en negativ radialvinkel (ö) med en tänkt radiallinje (A), som sträcker sig från grundkroppens centrumaxel (Cl) och genomskär skäreggens första ändpunkt (15), kännetecknad därav, att skärets frontsida (7) och spånyta (9) sinsemellan bildar en nominell vinkel som uppgår till högst 83°, och att skäreggen (10) är rak och i hela sin längd belägen i nämnda referensplan (RP), varvid dess negativa radialvinkel (ö) uppgår till minst 70°.

2. Planfräs enligt krav 1, kännetecknad därav, att skärets (2) raka skäregg (10) bildar en primär skäregg i förlängning av vilken är utformad en sekundär skäregg (12) i anslutning till ett höm (11) på skäret.

3. Planfräs enligt krav 2, kännetecknad därav, att skärets (2) sekundära skäregg (12) är konvex och bågformig genom att vara avgränsad mellan frontsidan (7) och en konvext välvd hörnyta (13), som bildar en övergång mellan två sidoytor (9).

4. Planfräs enligt krav 2, kännetecknad därav, att skärets (2) sekundära skäregg (12) innefattar dels en rak eggsektion (12a), som löper i en trubbig vinkel (ca) visavi den primära skäreggen (10), dels en bågforrnig eggsektion (12b), som bildar en övergång mellan den primära skäreggen ( 10) och den raka eggsektionen (12a), 500 505 510 515 520 18

5. Planfräs enligt krav 2, kännetecknad därav, att skärets (2) sekundära eggsektion (12) är konkav genom att vara avgränsad mellan frontsidan (7) och en konkavt välvd delyta (12d), till vilken även ansluter sig en andra skäregg (28), som löper bakåt från frontsidan

6. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att skäret (2) är indexerbart och därför jämntjockt, samt innefattar ett ﬂertal skäreggar, av vilka en (10a) är verksam och övriga (10b) overksamma under drift.

7. Planfräs enligt krav 6, kännetecknad därav, att såväl frontsidan (7) som baksidan (8) på skäret (2) utgörs av plana och inbördes parallella ytor.

8. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att skärets (2) säte (17) öppnar sig i grundkroppens (1) främre ändyta (3) och inbegriper en bottenyta (18), vilken är snedställd i en med skärets önskade släppningsvinkel (s) överensstämmande vinkel relativt sagda referensplan (RP).

9. Planfräs enligt krav 8, kännetecknad därav, att sätet (17) förutom bottenytan (18) inbegriper två raka sidostödytor (19, 20), mot vilka spånytoma (9) i anslutning till ett par overksamma skäreggar (10b) är ansatta.

10. Planfräs enligt krav 9, kännetecknad därav, att skäret (2) är ﬁxerati sätet (17) med hjälp av en skruv (24), vilken står i ingrepp med ett gängat och i sätets (17) bottenyta (18) mynnande hål (22), och vilken är ﬁäderförspänd for att icke blott pressa an skärets baksida (8) mot sätets bottenyta (18), utan även pressa an spånytorna (9) i anslutning till de overksamma skäreggarna (19b) mot sagda sidostödytor (19, 20).

11. Planfräs enligt något av kraven 8-10, kännetecknad därav, att sätet (17) är periferiskt placerat och öppnar sig även i grundkroppens (1) mantelyta (5).

12. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att skäret (2) har en liksidigt triangulär grundform och inbegriper tre skäreggar (10).

13. Planfräs enligt något av kraven 1-11, kännetecknad därav, att skäret (2) har en kvadratisk grundform och inbegriper fyra skäreggar (10).

14. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att det radiella avståndet (n) mellan grundkroppens centrumaxel (Cl) och den verksamma skäreggens (10) 525 530 19 första ändpunkt (15) uppgår till minst 80% av det radiella avståndet (rz) mellan centrumaxeln (C1) och skäreggens andra, rotationsmässigt efterföljande ändpunkt (16).

15. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att skäret (2) har en tjocklek (T) mellan frontsidan (7) och baksidan (8), som uppgår till högst 50% av skäreggens (10) längd (L 1).

16. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att i skärets (2) spånyta (9) år utformad en såsom spånbrytare tjånande försänkning (27, 12d).

17. Planfräs enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att densamma inbegriper ett ﬂertal sinsemellan åtskilda skär (2), vilkas verksamma skäreggar (10a) är gemensamt belägna i förutnåmnda referensplan (RP).