SE415826B

SE415826B - ROTARY CUTTING TOOL FOR WORKING SURFACES OF THE WORK PIECE AND INCLUDING KITS OF RADIALLY ORGANIZED ELASTIC CUT ELEMENTS IN THE FORM OF THE WIRE PIECE

Info

Publication number: SE415826B
Application number: SE7805803A
Authority: SE
Inventors: V S Salukvadze
Original assignee: Vnii Po Stroitelstvu Magistr
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-05-22
Publication date: 1980-11-03
Also published as: SE7805803L

Description

7805803-9 Skipskivor och -band har en kort livslängd, nedfettas (ned- smutsas) och efterlämnar inbränningar på den yta, som skall bearbe- tas, dâ sega material bearbetas. 7805803-9 Ship disks and belts have a short service life, are degreased (soiled) and leave burns on the surface to be machined when tough materials are machined.

Bearbetning av cylindriska ytor medelst slipverktyg är ett ar- betskrävande och dyrbart bearbetningsförfarande och försvårar automa- tisering till följd av att verktygens livslängd är kort.Machining of cylindrical surfaces by means of grinding tools is a labor-intensive and expensive machining method and makes automation more difficult due to the short life of the tools.

Sega icke-järnmetaller, exempelvis aluminium, koppar etc, kan ej effektivt bearbetas med slipverktyg.Tough non-ferrous metals, such as aluminum, copper, etc., cannot be efficiently machined with grinding tools.

Vid bearbetningen förorenar dessutom slipverktygen omgivning- en medelst slipdamm.During processing, the grinding tools also pollute the environment by means of grinding dust.

Cylindriska ytor bearbetas dessutom medelst speciella skrubb- svarvar.Cylindrical surfaces are also machined using special scrubbing lathes.

En škrubbsvarv kan emellertid endast avverka ett felaktigt skikt av en tjocklek av minst 0,5 mm, medan tunna glödspån icke kan avlägsnas. _ Allvarliga nackdelar med detta kända bearbetningsförfarande är avsevärda metallförluster och en stor âtgâng av skrubbverktyg.However, a scrubbing turn can only remove an incorrect layer of at least 0.5 mm thickness, while thin glow chips cannot be removed. Serious disadvantages of this known machining method are considerable metal losses and a large consumption of scrubbing tools.

Cylindriska ytor av metaller och material kan dessutom renas medelst roterande borstar med skärinsida (jfr exempelvis den ameri- kanska patentskriften 3 820 184).Cylindrical surfaces of metals and materials can also be cleaned by means of rotating brushes with a cutting inside (cf., for example, U.S. Pat. No. 3,820,184).

Dessa borstar innefattar satser av radiellt anordnade borst, vilka vid ena änden är fästa vid varandra och vilkas motsatta fria än- dar bildar verktygets arbetsyta, varvid borsten i satsen är fästa vid varandra längs en ytterperiferi, så att en ring bildas i verktygets tvärsnitt.These brushes comprise sets of radially arranged bristles, which are attached to each other at one end and whose opposite free ends form the working surface of the tool, the brush in the set being attached to each other along an outer periphery, so that a ring is formed in the cross section of the tool.

Dessa kända borstar kan emellertid icke avlägsna glödspån från ämnenas yta, lämpar sig endast för att partiellt avlägsna lösa ytter- skikt av rost eller smuts och kan ej forma tvärgâende spår i den yta, som skall bearbetas, vilka spår erfordras för att ta upp smörjmedlet vid fortsatt bearbetning i dragmaskiner. _ För närvarande användes i stor omfattning ett förfarande för bearbetning av cylindriska ytor medelst ett skärverktyg, nämligen en nålfräs, eftersom dessa verktyg uppvisar stor skärförmâga och är be- kväma och enkla att arbeta med.However, these known brushes can not remove incandescent chips from the surface of the blanks, are only suitable for partially removing loose outer layers of rust or dirt and cannot form transverse grooves in the surface to be machined, which grooves are required to absorb the lubricant at continued processing in tractors. At present, a method for machining cylindrical surfaces by means of a cutting tool, namely a needle cutter, is widely used, since these tools have a high cutting ability and are convenient and easy to work with.

Dessa verktyg omfattar dessutom ett roterbart skärverktyg, som innefattar på en dorn radiellt anordnade elastiska skärelement i form av trådstycken med lika längd, vilka vid ena änden är fästa vid var- andra och vilkas sidoytor omedelbart därintill är pressade mot varand- ra, under det att trådstyckenas motsatta fria ändar bildar verktygets 7805803-9 som rotationsyta formade arbetsyta, varvid förhållandet mellan summan av ändytorna hos trâdstyckenas fria ändar vid verktygets arbetsyta och verktygets hela skäryta är lika med 0:1 - 0,99:1 (jfr exempelvis den amerikanska patentskriften 3 928 900). Vid detta kända verktyg är skär- elementen förenade till satser, mellan vilka ringformade mellanlägg är anordnade i området för de hopfästa ändarna så, att krökningen hos ar- betsytan i tvärsnitt huvudsakligen överensstämmer med krökningen hos den yta av arbetsstycket, som skall bearbetas.These tools further comprise a rotatable cutting tool, which comprises on a mandrel radially arranged elastic cutting elements in the form of pieces of wire of equal length, which are attached to each other at one end and whose side surfaces are immediately pressed against each other, while the opposite free ends of the wire pieces form the working surface of the tool 7805803-9 as a rotational surface, the ratio between the sum of the end surfaces of the wire ends of the wire pieces at the working surface of the tool and the entire cutting surface of the tool being equal to 0: 1 - 0.99: 1 (cf. for example U.S. Pat. 928 900). In this known tool the cutting elements are joined to batches, between which annular spacers are arranged in the area of the fastened ends so that the curvature of the working surface in cross section substantially corresponds to the curvature of the surface of the workpiece to be machined.

Detta kända verktyg användes emellertid huvudsakligen för bear- betning av ytorna hos valsgods och för avlägsnande av skalet från gjut- na arbetsstycken. De användes endast i begränsad omfattning för rening av cylindriska ytor med liten diameter och lämpar sig icke för bear- betning av valstråd. Detta beror på att de vid bearbetning av valstråd formar längsgående (men icke tvärgående) spår, vilka icke kan hälla kvar det smörjmedel, som erfordras för fortsatt bearbetning i en tråd- dragmaskin.However, this known tool is mainly used for machining the surfaces of rolling stock and for removing the shell from cast workpieces. They are used only to a limited extent for cleaning small diameter cylindrical surfaces and are not suitable for machining wire rod. This is because when machining wire rod, they form longitudinal (but not transverse) grooves which cannot retain the lubricant required for further machining in a wire drawing machine.

Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att åstadkomma ett roterbart skärverktyg, vid vilket satser av skärelement är så utforma- de, att verktygets skärförmäga och verkningsgrad ökar avsevärt.The main object of the invention is to provide a rotatable cutting tool, in which sets of cutting elements are so designed that the cutting capacity and efficiency of the tool increase considerably.

Detta uppnås enligt uppfinningen medelst ett roterbart skärverk- tyg för bearbetning av ytor hos arbetsstycken, vilket verktyg innefat- tar satser av radiellt anordnade elastiska skärelement i form av tråd- stycken med lika längd, vilka vid ena änden är fästa vid varandra och vilkas sidoytor omedelbart därintill är pressade mot varandra under detwatt skärelementens motsatta fria ändar bildar verktygets arbetsyta med en fyllnadsfaktor, dvs ett förhållande mellan summan av de enskil- da trådstyckenas sektionsarea och skärelementsatsens totala sektions- area i en gemensam sektionsyta, för skärelementens ändytor lika med 0,1 - 0,99, varvid skärelementen i varje sats är fästa vid varandra längs en ytterperiferi i form av en ring i verktygets tvärsnitt vin- kelrätt mot dess rotationsaxel.This is achieved according to the invention by means of a rotatable cutting tool for machining surfaces of workpieces, which tool comprises sets of radially arranged elastic cutting elements in the form of wire pieces of equal length, which are attached to each other at one end and whose side surfaces are immediately in addition are pressed against each other under the opposite free ends of the cutting elements forming the working surface of the tool with a filling factor, i.e. a ratio between the sum of the section area of the individual wire pieces and the total section area of the cutting element set in a common section area, for the cutting element end surfaces equal to 0.1 - 0.99, the cutting elements in each set being attached to each other along an outer periphery in the form of a ring in the cross-section of the tool perpendicular to its axis of rotation.

Skärverktyget enligt uppfinningen utmärkes av att varje sats skärelement i verktygets längdsektion koaxiellt med rotationsaxeln huvudsakligen utgöres av två motliggande trapetser, vilka är ekvidis- tanta från och har sina bassidor vända mot verktygets rotationsaxel, varvid förhållandet mellan trapetsets bassida och toppsida bestämmes av sambandet P- 1<1+ÉDÅ> I där B är bredden av verktygets arbetsyta (A), 78015803-9 B bredden av den yta, som bildats av skärelementens hopfästa 1 ändar, $°=%} förhållandet mellan fyllnadsfaktorn för skärelementens ändytor vid den av de hopfästa ändarna bildade ytan och fyllnadsfak- torn för skärelementens ändytor vid verktygets arbetsyta (A), 2 skärelementens längd, och D diametern hos verktygets arbetsyta (A).The cutting tool according to the invention is characterized in that each set of cutting elements in the longitudinal section of the tool coaxially with the axis of rotation consists mainly of two opposite trapezoids, which are equidistant from and have their base sides facing the axis of rotation of the tool, the ratio between base and top side of the trapezoid <1 + ÉDÅ> I where B is the width of the working surface of the tool (A), 78015803-9 B the width of the surface formed by the fastened 1 ends of the cutting elements, $ ° =%} the ratio of the filling factor of the end surfaces of the cutting elements to that of the fastened elements the ends formed the surface and the filling factor for the end surfaces of the cutting elements at the working surface of the tool (A), the length of the 2 cutting elements, and the D diameter of the working surface of the tool (A).

De angränsande grupperna av skärelementsatser är förskjutna relativt varandra ett värde C = D - Do + 2A, där D är diametern hos verktygets arbetsyta, Do diametern hos den yta, som skall bearbetas och A övermåttet hos verktyget i förhållande till den yta, som skall bearbetas (det bestämmes bearbetningstekniskt). Detta övermått A är utsträckningen av böjning hos skärelementen i kontaktpunkten mel- lan verktygets arbetsyta och arbetsstyckets yta under verkan av den på verktyget pålagda anpressningskraften.The adjacent groups of cutting element sets are offset relative to each other a value C = D - Do + 2A, where D is the diameter of the working surface of the tool, Do the diameter of the surface to be machined and A the excess of the tool relative to the surface to be machined. (it is determined technically). This dimension A is the extent of bending of the cutting elements at the point of contact between the working surface of the tool and the surface of the workpiece under the action of the pressing force applied to the tool.

En sådan konstruktiv utformning av verktyget bidrar till att verktygets skäryta vid bearbetningen är i kontakt med ämnets yta, längs en yta, vilket gör det möﬁligt att i hög grad öka verktygets skärförmåga och att minska det antal verktyg, som erfordras för att omsluta ämnets hela periferi.Such a constructive design of the tool contributes to the cutting surface of the tool in machining being in contact with the surface of the blank, along a surface, which makes it possible to greatly increase the cutting capacity of the tool and to reduce the number of tools required to enclose the entire periphery of the blank. .

Det föreslagna förhållandet mellan bredden hos verktygets ar- betsyta och de hopfästa ändarnas yta är sådant, att skärelementens perifera fria ändar lutar mot den yta, som skall bearbetas, så att dels en skärvinkel a mot den axiella rörelseriktningen för det arbets- stycke, som skall bearbetas, blir positiv, och dels en noggrant i för- väg bestämd fyllnadstäthet (fyllnadsfaktor) hos verktygets av skärele- mentens fria ändytor bildade arbetsyta inom gränserna 0,1 - 0,99 kan uppnås, vilket också bidrar till att öka verktygets skärförmåga. g Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i detalj un- der hänvisning till bifogade ritningsfigurer av vilka fig. 1 visar ett skärverktyg enligt uppfinningen, uppbyggt av flera satser av skär- element och fig. 2 visar skärverktyget enligt fig. 1, vid vilket fle- ra satser av skärelement är förenade till grupper. _Det roterbara skärverktyget för bearbetning av företrädesvis cylindriska arbetsstycken (fig. 1) består av flera satser 1 av elas- tiska skärelement 2, exempelvis i form av trådstycken med lika längd, vilka vid ena änden 3 är fästa vid varandra. I omedelbar närhet av dessa hopfästa ändar 3 är skärelementens 2 sidoytor tryckta mot var- 7805803-9 andra, under det att skärelementens 2 motsatta, fria ändar 4 bildar verktygets arbetsyta A, som har en i förväg bestämd fyllnadsfaktor med avseende till skärelementens ändytor, vilken faktor uppgår till 0,1-0,99.The proposed ratio between the width of the working surface of the tool and the surface of the fastened ends is such that the peripheral free ends of the cutting elements are inclined towards the surface to be machined, so that a cutting angle α to the axial direction of movement of the workpiece to be worked machined, becomes positive, and on the other hand a carefully predetermined filling density (filling factor) of the tool's working surface formed by the free end surfaces of the cutting elements within the limits 0.1 - 0.99 can be achieved, which also contributes to increasing the tool's cutting ability. The invention will be described in detail in the following with reference to the accompanying drawing figures, of which Fig. 1 shows a cutting tool according to the invention, built up of several sets of cutting elements and Fig. 2 shows the cutting tool according to Fig. 1, in which more - sets of cutting elements are joined into groups. The rotatable cutting tool for machining preferably cylindrical workpieces (Fig. 1) consists of several sets 1 of elastic cutting elements 2, for example in the form of wire pieces of equal length, which are attached to each other at one end 3. In the immediate vicinity of these fastened ends 3, the side surfaces of the cutting elements 2 are pressed against each other, while the opposite, free ends 4 of the cutting elements 2 form the working surface A of the tool, which has a predetermined filling factor with respect to the end surfaces of the cutting elements. factor amounts to 0.1-0.99.

Mellan satsernas 1 sidoytor vid sidan av skärelementens 2 hop- fästa ändar 3 finns ringformade distansstycken 5, vilka är försedda med ringformade spår 6. Satserna 1 av elastiska skärelement 2 med de ringformade distansstyckena 5 är anordnade i en excentrisk hylsa 7.Between the side surfaces 1 of the sets 1 next to the fastened ends 3 of the cutting elements 2 there are annular spacers 5, which are provided with annular grooves 6. The sets 1 of elastic cutting elements 2 with the annular spacers 5 are arranged in an eccentric sleeve 7.

Skärelementen 2 kan framställas av tråd med cirkulärt, kvadratiskt eller rektangulärt tvärsnitt, samt i form av plåtar, armerade med hård legering eller slipmaterial. Varje sats 1 skärelement 2 har for- men av en ring, som i längdsnitt huvudsakligen har formen av två tra- petser 8, vilka är ekvidistanta från verktygets rotationsaxel och vilkas bassidor 9 är vända mot nämnda rotationsaxel. Förhållandet mel- lan trapetsets 8 bassida och toppsida 10 bestämmes av sambandet 1 (1) B Zß ...__ : í- + å) B1 Qø D där B är bredden av verktygets arbetsyta A, B1 bredden av den yta, som bildats av skärelementens 2 hop- fästa ändar 3, Qo = % förhållandet mellan fyllnadsfaktorn för skärelementens 2 ändytor vid den av de hopfästa ändarna 3 bildade ytan och fyllnads- faktorn för skärelementens 2 ändytor vid verktygets arbetsyta A, 2 skärelementens längd, 1 D diametern hos verktygets skäryta A.The cutting elements 2 can be made of wire with a circular, square or rectangular cross-section, as well as in the form of plates, reinforced with hard alloy or abrasive material. Each set 1 of cutting element 2 has the shape of a ring, which in longitudinal section is substantially in the form of two trapezoids 8, which are equidistant from the axis of rotation of the tool and whose base sides 9 face said axis of rotation. The ratio between the base side and top side 10 of the trapezoid 8 is determined by the relation 1 (1) B Zß ...__: í- + å) B1 Qø D where B is the width of the working surface A, B1 the width of the surface formed by the fastened ends 3 of the cutting elements 2, Qo =% the ratio between the filling factor of the end surfaces of the cutting elements 2 at the surface formed by the fastened ends 3 and the filling factor of the end surfaces of the cutting elements 2 at the working surface A, 2 the length of the cutting elements, 1 D the diameter of the cutting surface A.

Det föreslagna verktyget (fig. 2) kan framställas av flera till grupper 11 förenade satser 1 av skärelement 2, varvid de angränsande grupperna 11 av satser 1 är förskjutna relativt varandra ett värde C, som bestämmes av sambandet c=n-no+2A, (2) där D är diametern hos verktygets arbetsyta A, Do diametern hos den yta, som skall bearbetas, A övermâttet hos verktyget i förhållande till den yta, som skall bearbetas (det bestämmes processtekniskt).The proposed tool (Fig. 2) can be made of several sets 1 of cutting elements 2 joined to groups 11, the adjacent groups 11 of sets 1 being offset relative to each other by a value C, which is determined by the relationship c = n-no + 2A, (2) where D is the diameter of the working surface of the tool A, Do is the diameter of the surface to be machined, A the excess of the tool in relation to the surface to be machined (it is determined technically).

En sådan konstruktiv utformning av verktyget gör det möjligt att förenkla verktygsmaskinens rörelseschema, eftersom ämnet bearbe- 7805803-9 tas genom att det förflyttas i en medelst en pil E angiven riktning, samtidigt som verktyget roterar kring sin axel, varvid verktyget vri- der sig kring arbetsstycket huvudsakligen endast i ringa grad i och för ändring av arbetsytans A kontaktställe med den yta, som skall be- arbetas.Such a constructive design of the tool makes it possible to simplify the movement scheme of the machine tool, since the workpiece is machined by moving it in a direction indicated by an arrow E, at the same time as the tool rotates about its axis, whereby the tool rotates about the workpiece mainly only to a small extent in and for changing the contact surface of the work surface A with the surface to be worked.

Den föreslagna konstruktiva utformningen av skärverktyget och det valda förhållandet mellan bredden av verktygets arbetsyta och ytan vid skärelementens hopfästa ändar gör det möjligt att bringa arbetsytan till kontakt med den yta, som skall bearbetas, huvudsakligen längs en yta och att vid arbetsytan erhålla en noggrant i förväg bestämd fyll- nadsfaktor för skärelementens 2 fria ändar, vilket bidrar till att i hög grad öka verktygets skärförmåga och att minska det antal verktyg, som erfordras för att kunna omge hela ämnets periferi.The proposed constructive design of the cutting tool and the selected ratio between the width of the tool working surface and the surface at the attached ends of the cutting elements make it possible to bring the working surface into contact with the surface to be machined, mainly along a surface and to obtain an accurate advance determined filling factor for the 2 free ends of the cutting elements, which contributes to greatly increasing the cutting capacity of the tool and to reducing the number of tools required to be able to surround the entire periphery of the workpiece.

Uppfinningen belyses närmare nedan medelst följande utförings- exempel på verktyget.The invention is further elucidated below by means of the following exemplary embodiments of the tool.

Exempel 1 Det antas, att ett roterbart skärverktyg för rening av valstråd skall framställas, varvid innerdiametern D hos verktygets arbetsyta A är 30 mm. Om man utgår från verktygets verkningsgrad, är bredden B hos verktygets arbetsyta A lika med 30 mm. Fyllnadsfaktorn Q för skärele- mentens ändytor vid arbetsytan A är 0,8. Om verktygets livslängd i för- väg bestämts till 500 timmar, antas det att skärelementens längd 2 är lika med 25 mm. Den största möjliga fyllnadsfaktorn 0, för skärelemen- tens ändytor vid den yta, som bildats av skärelementens hopfästa än- dar, är lika med 0,906, då skärelementen är uppbyggda av tråd med cir- kulärt tvärsnitt. Den verkliga monteringstäthet ®', som skall uppnås efter hoppressning med en kraft av minst 20 kp/cm2, är 0,88 - 0,9.Example 1 It is assumed that a rotatable cutting tool for cleaning wire rod is to be produced, the inner diameter D of the working surface A of the tool being 30 mm. Based on the efficiency of the tool, the width B of the tool's work surface A is equal to 30 mm. The filling factor Q for the end surfaces of the cutting elements at the work surface A is 0.8. If the service life of the tool is determined in advance to 500 hours, it is assumed that the length 2 of the cutting elements is equal to 25 mm. The largest possible filling factor 0, for the end surfaces of the cutting elements at the surface formed by the fastened ends of the cutting elements, is equal to 0.906, since the cutting elements are built up of wire with a circular cross-section. The actual mounting density ® ', to be achieved after compression with a force of at least 20 kp / cm2, is 0,88 - 0,9.

Det antas, att Q är 0,9. Man finner att 1 à- = å- = gig = 0,89. Om hänsyn tas till att förhållandet É- enligt o 7 ' B1 ~ uppfinningen är lika med B à- . (1 + %š), erhålles B1 = l_(1 + gå) 0 Q D Insättningen av samtliga värden i denna ekvation ger 30 B = 1 0,89 (1 + Zšâs) = 12,7 mm.It is assumed that Q is 0.9. It is found that 1 à- = å- = gig = 0.89. If it is taken into account that the ratio É- according to the invention is equal to B à-. (1 +% š), obtained B1 = l_ (1 + go) 0 Q D The insertion of all values in this equation gives 30 B = 1 0.89 (1 + Zšâs) = 12.7 mm.

Genom att ytan hos satsen av skärelement vid sidan av deras hopfäata ändar efter boppresaningen får något konvex form, är B1-vär- det lika med 11,5 - 12 mm. vaosaoz-9 Exempel 2 Det enligt exempel 1 framställda roterbara skärverktyget använ- des i form av grupper av satser av skärelement för rening av valstråd med diametern Do lika med 10 mm. I detta fall är den ena gruppen av satser av skärelement förskjuten i förhållande till den andra gruppen ett värde C lika med C = D - Do + 2A C=30-10+2-0,5=21mm.Because the surface of the set of cutting elements next to their joined ends after the top cleaning acquires a somewhat convex shape, the B1 value is equal to 11.5 - 12 mm. vaosaoz-9 Example 2 The rotatable cutting tool prepared according to Example 1 was used in the form of groups of sets of cutting elements for cleaning rolling wire with a diameter Do equal to 10 mm. In this case, one group of sets of cutting elements is offset relative to the other group a value C equal to C = D - Do + 2A C = 30-10 + 2-0.5 = 21mm.

Claims

7805803-9 Pat entkrav r

A rotatable cutting tool for machining surfaces of the workpieces, in which tool comprises sets (1) of radially arranged elastic cutting elements (2) in the form of wire strands of equal length, which are attached at one end (5) to each other and whose side surfaces immediately thereafter are pressed against each other, while the opposite free ends (4) of the cutting elements (2) form the working surface (A) of the tool with a filling factor, i.e. a ratio between the sum of the section area of the individual wire pieces and the total section area of the cutting element set in a common section area, for the end surfaces of the cutting elements (2) equal to 0, 1-0, 99, the cutting elements (2) in each set (1) being fastened to each other along an outer periphery in the form of a ring in the cross-section of the tool perpendicular to its axis of rotation, characterized in that each set (1) of cutting elements (2) in the longitudinal section of the tool co-a-: with the axis of rotation consists mainly of two opposite trapezoids (8), which are equidistant from and have their base sides (9) facing the axis of rotation of the tool, the ratio between the base side (9) of the trapezoid (8) and the top side (10) being determined by the connection å; = go <1 + than, where B is the width of the tool's work surface (A); 13,] the width of the surface formed by the fastened ends (5) of the cutting elements (2); (po = the ratio between the filling factor for the end surfaces of the cutting elements (2) at the surface formed by the fastened ends (3) and the filling factor for the end surfaces of the cutting elements (2) at the working surface (A) of the tool: ß the length of the cutting elements (2); the diameter of the working surface of the tool (A).

Tool according to claim 1, characterized in that adjacent groups (11) of sets (1) of cutting elements (2) are offset relative to each other a value G equal to "C = D-Do + 2A, däI ', H - 9 7aošàd3Ä9a D is the diameter of the working surface of the tool (A); Do is the diameter of the surface to be machined; A is the oversize of the tool in relation to the surface to be machined. 3 820 184 (15-104.04)