SE1351118A1 - Långhålsborrverktyg med vinklad fasyta i anslutning till skäreggen - Google Patents

Abstract

SAMMANDRAG Uppfinningen avser ett langhalsborrverktyg av det slag som innefattar en grundkropp, ett sick (2) med en skaregg, som är utformad mellan en spanyta (21) och en slappningsyta (19). Spanytan (21) innefattar en fasyta (23) i anslutning till skareggen (20) och 3slappningsytan (19), varvid fasytan (23) har en mellan tva. granslinjer (24, 25) definierad bredd av minst 0,2 mm, och vilken i varje infinitesimal del utmed skareggen bildar en vinkel (7) av minst ° och hogst ° med ett referensplan (RP), som utbreder sig i rat vinkel mot verktygets centrum- eller rotationsaxel. 3Publikationsbild Fig. 13

Description

Teknikens standpunkt Saval langhalsborrverktyg som andra borrverktyg med harda skar av olika utformning är tidigare kanda genom US 5302060, US 2011/0268519, EP0775547, 1EP1902799, US 6039515 och US 4776732. Icke i flagon av dessa kanda borrverktygskonstruktioner forekommer i skaren dock nagon fasyta av det slag, som definieras i efterfoljande patentkrav. Med andra ord är de kanda borrverktygens spanbrytande formaga medioker.

Kort beskrivning av bifogade ritningar 1Pa ritningarna är: Fig. 1en fagelperspektivvy av ett i enlighet med uppfinningen utformat langhalsborrverktyg i form av ett borrhuvud (i samtliga ritningsfigurer är verktyget vant med sin framre ande eller spets uppat), Fig. 2en sidovy av verktyget enligt Fig. 1, 1Fig. 3en andvy uppifran av samma verktyg, Fig. 4en forstorad fagelperspektivvy, i vilka geometriska fixpunkter inforts, Fig. en ytterligare sidovy, som är vriden 90° i forhallande till sidovyn enligt Fig. 2, Fig. 6en perspektivisk sprangvy visande tre skar atskilda fran verktygets grundkropp, Fig. 7en ytterligare andvy visande verktyget i en annan vridvinkel an i Fig. 3, 1Fig. 8en sektion VIII-VIII i Fig. 7, Fig. 9en forstorad frontvy av ett i borrverktyget ingaende periferiskar, Fig. ett snitt X-X i Fig. 9, 14210 SE 7 Fig. 11en frontvy av ett i verktyget ingdende mellanskar, Fig. 12et snitt XII-XII i Fig. 11, 1Fig. 13en detafiforstoring visande utformningen av den typ av skaregg, som ingar i periferi- och mellanskaren enligt Fig. 9/10 resp. Fig. 11/12, Fig. 14en schematisk illustration av skareggens utformning och funktion i konventionella, tidigare kanda skar till langhalsborrverktyg, och Fig. en motsvarande illustration av den uppfinningsenliga skareggens funktion i 1samband med spanbrytning.

Detaljerad beskrivning av ett konkret utforande av uppfinningen I efterfoljande ritningsfigurer 1-13 visas uppfinningen tillampad pa ett langhalsborrverktyg av STS-typ, narmare bestamt i form av en grundkropp 1 (som av fackmannen aven benamns "borrhuvud" eller "verktygskropp"), som i ett brukbart tillstand är 1appliccrad pa den framre anden av eft (ickc visat) rör, vars langd är bcroende av det onskade haldjupet. Grundkroppen 1 är i detta fall bestyckad med tre skar, namligen ett periferiskar 2, ett centrumskar 3, och ett mellanskar 4. I verktyget ingai aven tva periferiska lister, namligen en stiidlist 5 och en styrlist 6. Generellt är slval skaren 2, 3, 4 som listema 5, 6, tillverkade av material, som är hardare och mer notningsbestandiga an materialet i grundkroppen 1. 15Vanligen utgors det harda materialet av hardmetall och materialet i grundkroppen av stal, t.ex. pulverstal av typen snabbstal (HSS).

Samtliga skar är placerade i en framre ande 7 av grundkroppen (se Fig. 1 och 8).

Periferi- och centrumskaren 2, 3 är lokaliserade i anslutning till ett forsta inlopp 8, och mellanskaret 4 i anslutning till ett andra inlopp 9. Dessa inlopp oppnar sig i ett gemensamt, 160cylinderformigt halrum 10, vilket bildar en spanevakueringskanal, som loper axiellt genom 14210 SE 8 grundkroppen. Vid STS-borrning tillfors erforderlig skarvatska utvandigt till skaren, namligen i den ringformiga spalten mellan rorets/grundkroppens utsida och den omgivande halvaggen, medan de av skaren avskilda spanorna evakueras invandigt genom halrummet 10 och det efterfoljande rOret. 16I exemplet är sicken 2, 3, 4 fastlodda, och damned atminstone semipermanent fixerade pa grundkroppen. Narmare bestamt är sicken placerade i fickor 12, 13, 14 (se Fig. 6), som var och en inbegriper tre plana ytor, mot vilka tre, likaledes plana ytor pa det enskilda skaret kan lodas fast.

Grundkroppen 1 har en allmant rotationssymmetrisk form. Narmare bestamt är 170de utvandiga delytor, som är belagna axiellt bakom skaren och listerna, rotationssymmetriska med avseende pa en geometrisk centrumaxel C. I detta sammanhang ma namnas att langhalsborrning anvander sig av en relativ rotation mellan verktyget och arbetsstycket, antingen genom att verktyget roteras (men ej arbetsstycket), eller (vanligast) att arbetsstycket roteras, men ej verktyget. Aven en kombination av dessa rotationsrorelser forekommer. 17Erforderlig matning sker oftast genom att verktyget pressas in i arbetsstycket. Samtliga dessa operationer sker med centrumaxeln C som geometrisk fixpunkt.

I fig. 4 visas tva imaginara, geometriska plan, namligen dels ett med RP betecknat referensplan (radialplan), som utbreder sig i rat vinkel mot centrumaxeln C, och i exemplet är placerat i nivâ med periferiskaret 2, dels ett med AP betecknat axialplan, som 180loper parallellt med centrumaxeln C.

De olika skarens grundform later sig representeras av exempelvis periferiskarets 2 form. I likhet med de ovriga skaren inbegriper periferiskaret salunda en med 15 generellt betecknad frontsida och en baksida 16. I exemplet är dessa plana och inbordes parallella. Dessutom avgransas skaret av tva plana och inbordes parallella sidoytor 17a, 17b, en andyta 14210 SE 9 1818, samt en framre yta i form av en sldppningsyta 19. En i sin helhet med 20 betecknad skaregg är utformad mellan slappningsytan 19 och en i frontsidan 15 ingaende spanyta 21.

I exemplet loper skarets 2 front- och baksidor 15, 16 parallellt med centrumaxeln C. Narmare bestamt är saval frontsidan som baksidan parallella med axialplanet AP. Det ma awn namnas att spanytan 21 i detta fall är plan och parallell med ytorna 15, 16, 190 samt over& i frontsidan 15 via en konkavt valvd overgangsyta 22.

Sasom framgar av Fig. 9 är skareggen 20 snedstalld i en vinkel a mot referensplanet RP. I exemplet uppgar a till 18° innebdrande att borrens s.k. spetsvinkel uppgar till 144° (72° + 72°). Av Fig. 10, 12 och 13 framgar vidare att sldppningsytan 19 har en slappningsvinke113, som i exemplet uppgar till 12,6°. I och med att skaret lOper parallellt med 19axialplanet AP blir slappningsvinkeln13 icke blott nominell, utan awn funktionell, dvs. har samma varde da skdret är fastlott i tillhorande ficka. Av Fig. 13 framgar att spanytan 21 bildar en spetsig eggvinkel 6 med slappningsytan 19. Vidare stracker sig spanytan 21 plant och parallellt med axialplanet AP mellan overgangsytan 22 och fasytan 23. Med andra ord bildar spanytan 21 en vinkel y2 av 90° med referensplanet RP. Detta innebar att eggvinkeln 6 mellan 200spanytan 21 och slappningsytan 19 uppgar till 77,4° (= 90° — 12,6'). Fig. 15 visar en annan utforingsform som innefattar en spanyta 21 som bildar en trubbig vinkel y2 med referensplanet RP (dvs y2 > 90°). Pa sa sat kan en mer lattskarande geometri erhallas genom att lata spanytan 21 luta i riktning bakat och nedat fran fasytan 23. Della kan kompensera fOr att fasytan 23 i viss man ger en mer trogskarande skaregg 20. Denna utforingsform uppvisar 20samma slappningsvinkel 13 som utforingsformen enligt Fig. 13, och darmed en spetsigare eggvinkel 6 som ocksa bidrar till den mer lattskarande geometrin.

Utmarkande fOr uppfinningen är att i skareggen 20 ingar en mellan spanytan 21 och sldppningsytan 19 utformad fasyta 23 (se framst Fig. 13), som har dels en bredd 14210 SE betecknad W, dels en vinkel y i forhallande till referensplanet RP. I det visade exemplet är 2fasytan 23 plan och utbreder sig mellan tvâ parallellt lopande granslinjer 24, 25, av vilka den sistnamnda är belagen bakom den forstnamnda betraktat i verktygets rotationsriktning. Med andra ord är fasytan 23 jamnbred utmed hela sin langdutstrackning, narmare bestamt fran en radiellt yttre ande 26 (se Fig. 9) till en radiellt inre ande 27 (vilka aven bildar skareggens 20 yttre och inre andar). Snittet X-X (liksom snittet XII-XII i Fig. 11) kan vara lokaliserat utmed 2vilken som helst infinitesimal del eller sektion av skareggen. For att uppna avsedd effekt med avseende pa spanbrytningen skall fasytans 23 bredd W uppgâ till minst 0,2 mm. Av samma skal skall fasvinkeln y uppgâ till minst °, dock utan att overskrida °. I exemplet uppgar y till 37,1°. SUlen till de stipulerade gransvardena for fasvinkeln y och den stipulerade minimibredden W, kommer att framga nedan. 2Nu hanvisas till de schematiska illustrationerna i Fig. 14 och 15, av vilka den forstnamnda illustrerar eggformen hos tidigare kanda skar for langhalsborrverktyg. 1 detta fall är eggformen uttalat spetsig Oven om en diminutiv eggforstarkning skulle forekomma mellan spanytan 21 och slappningsytan 19). Da en spana CH under borrning avskiljs medelst en dylik skaregg, kommer skjuvplanets Psh, dvs. granslinjen mellan den odeformerade metallen i 2arbetsstycket och den deformerade metall som genom skjuvning boijar bilda en spana, att ha en jamforelsevis stor vinkel p (= skjuvplansvinkeln), narmare bestamt i exemplet ca. 27°. Detta innebar i praktiken att spanan CH — som om matningen är liten och spanan tunn — kommer att fodas och glida fram tamligen motstandslost utmed spanytan 21. Med andra ord kan spanan ringla ivag utan att omedelbart erhalla nagot motstand, som stravar att kroka 2densamma.

I Fig. 15 visas hur spanan tvingas bete sig till foljd av forekomsten av fasytan 23. I detta fall kommer fasytan att pecira den ankommande metallen ett mottryck, som reducerar skjuvplansvinkeln cp till ett betydligt mindre varde (i exemplet ca. 14°). 14210 SE 11 Konsekvensen hdrav blir att spanan redan i samband med sin fodelse bojs ut fran spanytan 21 2och krOks tillbaka for att slutligen brytas sander, da den traffar ytan pa den obearbetade metallen.

Generellt blir den aktuella skareggen mer trogskarande med okande bredd W hos fasytan och/eller okande fasvinkel y. For att ge onskad effekt med avseende pa reduceringen av skjuvplansvinkeln p — och armed skdrets formaga att bryta sander spanan - 2bar W uppga till minst 0,2 mm. Skulle fasytan goras patagligt mindre an 0,2 mm kommer densamma snarast att tjanstgara som en eggforstarkning utan att vasentligt paverka skjuvplansvinkeln cp. Sa lange fasytans bredd är mattligt stone an 0,2 mm är skareggens skdrande fOrmaga acceptabel mot bakgrund av den forbatrade spanbrytningsformagan, men med okande bredd blir skdreggen mer och mer trogskdrande. Av detta skal foredras att 2maximera bredden W till 0,5 mm.

Pa analogt sat forhaller det sig med fasvinkeln y. Jamforelsevis sma vinklar inom forutnaninda vinkelintervall, dvs vinklar som är blott foga stone an °, innebar salunda att skdreggen fortfarande är tamligen lattskdrande, dock under bildande av en tamligen stor skjuvplansvinkel, medan stone fasvinklar, dvs vinklar som narmar sig °, 2forbdttrar spanbrytningen genom att skjuvplansvinkeln radikalt minskas. Detta sker dock till priset av att skareggen blir mer trOgskdrande. Genom de stipulerade parametergranserna W = 0,2 - 0,5 mm respektive = ° — °, ernas en god kompromiss mellan, ena sidan, onskemalet om en god spanbrytning, och, a andra sidan, onskemalet att bibehalla en acceptabel skdrformaga. Enligt uppfinningen dr atminstone periferiskaret 2, och foretrddesvis 25awn mellanskaret 4, utformat med en skaregg, i vilken en fasyta 23 ingar. Detta emedan periferiskdret behdftas med de svaraste spanbrytningsproblemen, bl.a. till foljd av att just periferiskdret ror sig med en stone orbital hastighet an mellanskaret — som i sin tur ror sig med en stone orbital hastighet an centrumskaret (vid ett och samma varvtal). Dock kan dven 14210 SE 12 centrumskaret 3 vara utformat med samma typ av skaregg, ehuru detta ej visas i detalj pa 260ritningarna.

Tankbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begransad enbart till det ovan beskrivna och pa ritningarna visade utforandet. Salunda kan uppfinningen tillampas pa borrverktyg med bytbara skar istallet for fasta. Exempelvis kan spanbrytande fasytor av det aktuella slaget utformas pa 26indexerbara skar med flera skdreggar. Vidare behover den aktuella fasytan ej vara jamnbred utmed hela sin langdutstrdekning Ej heller behover fasvinkeln vara lika stor utmed hela skdreggen. Dessutom kan fasytans form avvika fran den visade, plana formen, t.ex. genom att goras atminstone svagt konkav. I det sistnamnda fallet definieras fasvinkeln av en tankt korda mellan de bada granslinjer 24, 25, som bestammer fasytans bredd i infinitesimala delar utmed 270 skareggen. Dessutom kan uppfinningen find:was pa sadana langhalsborrverktyg, som inbegriper endast ett skar eller en skaregg. Slutligen ma namnas att skarets slappning fran den bearbetade ytan kan astadkommas genom att skaret lokaliseras i ett intippat lage i vilket dess front- och baksidor ej behover vara parallella med axialplanet. 14210 SE 13

Claims (8)

27PATENTKRAV

1. Langhalsborrverktyg innefattande en grundkropp (1) med en geometrisk centrumaxel (C), mot vilken ett imaginart referensplan (RP) utbreder sig i rat vinkel, ett skar (2), vilket bestar av ett material, som är hardare an materialet i grundkroppen, och vilket inbegriper en frontsida (15), en baksida (16), och en skaregg (20) utformad mellan en i 280frontsidan (15) ingdende spanyta (21) och en slappningsyta (19), som utbreder sig fran spanytan mot baksidan, varvid skareggen (20) toper mat fran en periferiskt utmed grundkroppen beldgen yttre ande (26) till en inre ande (27), kannetecknat darav, att spanytan (21) innefattar en fasyta (23) i ansluting till skareggen (20) och slappningsytan (19), varvid fasytan (23) har en mellan tvd granslinjer (24, 25) definierad bredd (W) av minst 0,2 285 mm, och vilken i varje infinitesimal del utmed skareggen bildar en vinkel (y) av minst ° och hogst ° med sagda referensplan (RP).

2. Langhalsborrverktyg enligt krav 1, kannetecknat darav, att fasytans (23) bredd (W) uppgar till hogst 0,5 mm.

3. Langhdlsborrverktyg enligt krav 1 eller 2, kannetecknat darav, att fasytan (23) 290 är jamnbred utmed hela sin langdutstrackning

4. Langhalsborrverktyg enligt nagot av foregdende krav, varvid grundkroppen (1) innefattar tre saten (12, 13, 14) for lika manga skar, ndmligen ett periferiskar (2), ett centrumskar (3) och ett mellanskar (4), och ett centralt hdlrum (10) for invandig evakuering av spanor fran skaren, kannetecknat darav, att dtminstone periferiskarets (2) och 29mellanskarets (4) skaregg (20) ansluter till namnda fasyta (23), vilken har en mellan tvd granslinjer (24, 25) definierad bredd (W) av minst 0,2 mm, och vilken i varje infinitesimal del utmed skareggen bildar en vinkel (y) av minst ° och hogst ° med referensplanet (RP). 14210 SE 14

5. Langhalsborrverktyg enligt nagot av foregaende krav, kannetecknat darav, att frontsidan (15) Over& i spanytan (21) via en konkavt valvd Overgangsyta (22) fran vilken 300spanytan (21) stracker sig fram till fasytan (23).

6. Langhalsborrverktyg enligt krav 5, kannetecknat darav, att mellan overgangsytan (22) och fasytan (23) stracker sig spanytan (21) plant och parallellt med ett axialplan (AP) som loper parallellt med centrumaxeln (C).

7. Langhalsborrverktyg enligt krav 5, kannetecknat darav, att mellan overgangsytan (22) och fasytan (23) stracker sig spanytan (21) i vinkel med eft axialplan (AP) som loper parallellt med centrumaxeln (C).

8. Langhalsborrverktyg enligt krav 7, kannetecknat darav, att mellan overgangsytan (22) och fasytan (23) bildar spanytan (21) en trubbig vinkel (y2) med referenspl an et (RP). 3 14210 SE 1/6