SE424517B - Forfarande for bearbetning av hal medelst ett kulverktyg - Google Patents

Description

7708763-3 I 2 Taller med hàlets centrumlinje, medan matningsrörelsen utföres längs nämnda axel.

Vid samtliga kända förfaranden bearbetas hålet medelst samma små partier av verktygets arbetselement utan växling av dessa till följd av att det för genomförande av hålbearbetningen avsedda rörel- sesystemet (det kinematiska systemet) icke kan förflytta arbetsele; mentens partier i förhållande till hålbildningszonen. Detta resul- terar i att ett parti av ytan av kulverktygets arbetselement endast ' är verksamt, i vilket fall elementens verksamma partier uppvärmes intensivt och förslites snabbt, varigenom verktyget snabbt blir funk- tionsodugligt, bearbetningskapaciteten minskar och kvaliteten hos de hål, som skall bearbetas, försämras.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nackdelar; » Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att åstadkomma ettfn förfarande för bearbetning av hål medelst ett kulverktyå, vilket för- farande gör det möäligt att förbättra skärningsförhållandena, att öka verktygets driftstabilitet och att utvidga dess bearbetningstekniska möjligheter tack vare att kulverktyget tilldelas en extra rörelse. _ Detta uppnås enligt uppfinningen medelst ett förfarande för bear- betning av hål medelst ett kulgerktyg, vars kulyta är försedd med ar- betselement, vid vilket förfarande verktyget och arbetsstyoket bringas att utföra relativa rörelser, dvs en huvudsaklig bearbetningsrörelse och en matningsrörelse, varvid den huvudsakliga bearbetningsrörelsen, enligt uppfinningen åstadkommes samtidigt som kulverktyget utför en svängningsrörelse i förhållande till det hål, som skall bearbetas.

Detta förfarande gör det möjligt att kontinuerligt växla de par- tier av verktygets arbetselement, som bearbetar arbetsstycket, inom _ gränserna för ett kulbälte med en eentrumvinkel lika med en centrums- svängningsvinkel 2d för verktyget. Verktygets driftstabilitet ökar i detta fall - jämfört med det kända verktyget av nämnt slag - åtminsn tone så många gånger, som de arbetsstycket bearbetande partierna övgr- lagrar längden av varje arbetselement inom gränserna för nämnda kul- bälte. Vart och ett av nämnda partier av verktygets arbetselement bearbetar hålet endast kortvarigt (i flera bråkdelar av en sekund) genom att nämnda partier växlas kontinuerligt och får därigenom icke_ fitillräeklig tid för att uppvärmas intensivt, vilket förbättrar bear- betningsförhâllandena, ytterligare ökar verktygets driftstabilitet och förbättrar den bearbetade ytans kvalitet. En flerdubbel ökning av verktygets driftstabilítet leder till en ökning av bearbetningsnog- L vvoavez-s 3 J ërannheten genom en minskad dimensionsmässig förslitning av verktyget och till en ökning av bearbetningskapaciteten. vid användning av det föreslagna förfarandet för skärning medelst ett skärförsett kulverktyg uppnas en viktig och oväntad effekt, som_ består i att spån vid skärningen utsättes för s.k. kinematisk kross- ning genom periodisk ändring och teckensväxling av lutningsvinkeln för skäret mot en bearbetningsnastighetsvektor under varje svönbningsperlod hos verktyget. Denna effekt blir särskilt viktig vid beavtetnlng av djupnål, då spånen tvângsvis bvdöver avïähsnav ur -21vnin;.a»n\w, Det är lämpligt, att verktygets svängningsrörelse åstadkommes genom relativ (inbördes) vridning av verktyget och arbetsstycket kring till geometriska axlar, vilka bildar en spetsig vinkel med varandra.

En sådan utformning gör det möjligt att i högsta möjliga grad förenkla rörelsemekanismen för att åstadkomma det föreslagna förfaran-_ det utan att denna mekanism behöver utföra extra - jämfört med den kon- ventionella rörelsemekanismen - absolutrörelser, samt att genomföra förfarandet medelst den kända allsidiga utrustningen, vilket är av myc- ket stor betydelse.

Verktygets svängningsrörelse kan åstadkommas medelst en individuell drivanordning. _ Denna utföringsform är mycket praktisk vid användning av ett skär- försett kulverktyg och vid vridning av detta med en vinkelhastighet Gàt som bör väljas inom följande gränser: Ü gwtêffltßosa där GJ är arbetsstyckets vinkelrotationshastighet5 d vinkeln mellan verktygets vridningsaxel och hålets geometriska axel 5 flflt verktygets vinkelrotationshastighet. _ Verktygets alla skär arbetar i detta fall under skärningsförhål- landena under verktygets varje varv, varigenom skärdjupet och bearbet- ningshastigheten kan ökas.

Det är lämpligt att tilldela verktyget rotationsrörelsen genom att verktyget bringas att samverka med det arbetsstycke, som skall bearbetas. I detta fall bortfaller behovet av att använda en extra individuell drivanordning för svängning av verktyget, så att förfaran- det blir enklare att genomföra. Ifall ett skärförsett kulverktyg an- 7708763-3 4 vändes, utför vart och ett av dess skär en skärningsoperation under W verktygets första halva varv. Under verktygets andra halva varv utslätar varje skär hålets yta i arbetsstycket, varigenom bearbetnings- - kvaliteten förbättras.

För att åstadkomma högsta möjliga ökning av bearbetningskapaeite- ten är det lämpligt, att kulverktyget är så anordnat i förhållande till arbetsstycket, att dess rotationsaxel korsar den geometriska axeln för arbetshålet i arbetsstycket i kulans centrumpunkt, varigenom säkerstäl- les att verktygets alla arbetselement samtidigt deltar i bearbetnings- förloppet, varvid belastningen likformigt fördelas på hâlets perimeter, vilket ökar bearbetningsnoggrannhet. a _ För spånskärande halvfinbearbetning kan det skärförsedda kulverk-_ tyget anordnas i förhållande till arbetsstycket så, att dess rotations- axel korsar den geometriska axeln för det hål, som skall bearbetas” fl detta fall kan skärningen ske med ett stort skärdjup under de be- tingelser, då verktyget tilldelas en vridningsrörelse genom att det bringas att samverka med det hål, som skall bearbetas i arbetsstycket, varigenom bearbetningen göres enklare. _ _ Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifoga- de ritning, på vilken fig 1 schematiskt visar ett tvärsnitt genom ett kulverktyg, som enligt uppfinningen bringas att utföra en svängningsrö- relse relativt det hål, som skall bearbetas i arbetsstycket, fig 2 vi- sar ett tvärsnitt genom samma verktyg, då kulverktyget utför en rotations- rörelse och fig 3 visar ett tvärsnitt genom verktyget och ett inbördes W läge för arbetsstycket och verktyget, då kulverktyget, enligt uppfinning- en, korsar centrumlinjen för det häl, som skall bearbetas i arbetsstyc- ket.

Genom uppfinningen föreslås ett förfarande för bearbetning av hål genom skärning och plastisk ytdeformering medelst ett kulverktyg 1 (rig 1), vars kulyta 2 är anordnad att uppbära arbetselement 1 form av skär 3 eller deformeringselement exempelvis avrundade utsprång 4.

Verktyget 1 fästes på ett godtyckligt i och för sig känt sätt på end planskiva, en spindel, i en bakdocka eller en support hos en på rit- ningen icke visade verktygsmaskin med ett på dess spindel eller bord anordnat arbetsstycke 5. Arbetsstycket 5 och/eller verktyget 1 bringf. as att utföra en huvudrörelse V och en matningsrörelse S medelst verk- tygsmaskinens på ritningen icke visade drivanordning. Huvudrörelsen åstadkommes exempelvis genom vridning kring en centrumlinje L-L för ett hål 6, som skall bearbetas i arbetsstycket 5. Matningsrörelsen S 7708763-3 5 åstadkommes längs centrumlinjen L-L. Verktyget 1 bringas i kontakt _ med hålets 6 yta, varefter bearbetningen sker under svängning av verk- tyget 1 i förhållande till hålets 6 yta exempelvis kring centrumpunk- ten P för kulytan 2 en centrumvinkel 21 i en medelst pilar A angiven riktning.

Genom att verktyget 1 utför en svängningsrörelse en centrumvinkel 2a, växlas de partier med en längd I , som i varje tidpunkt bringas i kontakt med arbetshàlet 6 i arbetsstyoket 5, kontinuerligt inom grän- serna för ytan av ett tänkt kulbälte BCDE. Vorktygets l runkttuu; stabilitet ökar i detta fall - jämfört med det kända verktyget av nämnt slag - åtminstone så många gånger, som arbetspartierna med längden-6 kan läggas över längden av varje arbetselement (skäret 3 eller deformeringselementet 4) inom gränserna för kulbältet BCDE. Den konti- nuerliga omväxlingen av de bearbetande partierna av verktygets 1 ar- _ betselement resulterar dessutom i en avsevärd temperatursänkning i be-_ - arbetningszonen, vilken temperatursänkning vid exempelvis skärning upp- går till 200-50000, genom att nämnda partier kortvarigt är i kontakt med arbetshålet 6 och därefter kyles. Samtliga omständigheter bidrar till en ökning av verkningsgraden och bearbetningsnoggrannheten och _ en förbättring av bearbetningskvaliteten. Verktygets 1 svängningsrö- relse kan användas vid såväl bearbetning av hela hålets 6 perimeter som bearbetning av eutparti av perimetern i beroende av huvud- och svängningsrörelsehastigheterna, samt av läget hos arbetselementen på kulverktyget.1, vilket utvidgar det föreslagna förfarandets bearbet-~ ningstekniska möjligheter. Vid skärning sker dessutom genom verktyggts 1 svängning en s.k. kinematisk krossning av spån genom periodisk änd- ring och teckensväxling av lutningsvinkeln för skären 3 mot bearbet- ningshastighetsvektorn. _ En föredragen utföringsform för svängning av kulverktyget 1 i för- hållande till ytan av arbetsstyckets 5 hål 6 kan utgöras av en sådan, vid vilken verktyget 1 och arbetsstycket 5 bringas att utföra en inbör- des vridningsrörelse kring sina centrumlinjer O-O respektive L-L vilka ligger i en spetsig vinkel a mot varandra. I detta fall är i det i fig 2 visade läget de partier med längden a av verktygets 1 element verksamma, som gränsar till punkterna B och Ei Då verktyget 1 vrider sig 180° kring oentrumlinjen 0-0, göres de partier av verktygets 1 ele- ment, som gränsar till punkterna C och D, verksamma osv. Vid verktygets 1 vridning växlas således arbetselementens bearbetande partier konti- nuerligt inom gränserna för ytan av den tänkta kulgördeln BCDE tack vare att nämnda partier utför en svängningsrörelse i förhållande till n 7708763-3 6 hålets 6 yta en vinkel 2a. Bearbetningen sker på liknande sätt, då kulverktyget¿1 bringas i kontakt med hålets 6 yta, samtidigt som dess axel 0-0 bringas att utföra en cirkelrörelse i förhållan- de till hålets 6 axel L-L, i vilket fall verktygets axel beskriver en konisk yta. .

Denna utföringsform gör det möjligt att mycket enkelt kinema-_ tiskt genomföra förfarandet och erfordrar icke att extra absolutrö- erelser behöver åstadkomas. I detta fall kan förfarandet genomföras medelst en konventionell allsidig utrustning.

I vissa fall exempelvis vid spànskärande bearbetning av hål med förhållandevis litet djup kan verktygets 1 svängningsrörelse lämpli- gen åstadkommas medelst en individuell drivanordning, i vilket fall kulverktygets 1,alla skär 3 under varje varv hos verktyget 1 funge; rar under skärningsförhållandena, varigenom skärdjupet och bearbet- ningshastigheten kan ökas. Verktygets vinkelrotationshastighet bör Ii detta fall väljas ur villkoret att verktygets 1 skär 3 icke kan fastkilas i hålet 6 enligt formeln -gi- ÅS °%;4F eos d cosa där Glär arbetsstyckets 5 vinkelrotationshastighet¿ ,_ a vinkeln mellan verktygets 1 vridningsaxel O-O och den geomet- riska axeln L-L för hålet 6.

Vid en mycket enkel utföringsform av uppfinningen anordnar man arbetsstycket 5 stationärt på verktygsmaskinen så, att hålets 6 axel L-L med verktygsmaskinens spindel bildar en spetsig vinkel a. Kul- verktygetil fästes på spindeln, som är vridbar av verktygsmaskinens _ drivanordning. Verktyget 1 införes i hålet 6, tilldelas en matnings- rörelse S och bearbetar hålet 6 samtidigt som verktygets 1 skär 3 utför en svängningsrörelse relativt ytan av hålet 6. _ Man kan ofta använda en utföringsform, då verktygets 1 vridnings- rörelse kring akeln 0-0 åstadkommes genom att verktyget 1 bringas att samverka med hålets 6 yta, i vilket fall verktyget 1 monteras på en planskiva, en spindel, i en bakdocka eller en support hos en verktygs; maskin så, att det fritt kan vrida sig i stödets lager. Under arbets- förloppet bringas verktyget 1 i kontakt med ytan av hålet 6 i arbets- stycket 5, som vrider sig kring axeln L-L medelst verktygsmaskinens drivanordning. Under verkan av de krafter, som uppkommer under bear- betningsförloppet, tilldelas verktyget 1 en vridningsrörelse kring sin 7708763-3 7 axel O-0, som lutar den spetsiga vinkeln d mot axeln L-L- Verkïïßefi Ä tilldelas en liknande vridningsrörolse kring axeln 0-U, da nrbetnstyc- ket 5 är stationärt, medan verktyget 1 vrider sig kring axeln L-L medelst verktygsmaskinens drivanordning.

Ifall verktyget 1 vrider sig genom att det bringas att samverkai med det arbetsstycke, som skall bearbetas, behöver man icke använda en extra individuell drivanordning för svängning av verktg¿et 1, vari- aenom förfarandet är enklare att genomföra. I detta fall överrüres verktyget 1 automatiskt till de bearbetüin¿sförnëll¿nden, då friktio- nen mellan verktygets arbetselement och nälets 6 yta är så låg som möjligt, vilket förbättrar bearbetningsförhållandena. Då det skärför- sedda kulverktyget 1 användes, kan man vid förfarandet enligt uppfin- ningen åstadkomma de förhållanden, då varje skär 5 under verktygets första halvvarv utför en skärningsoperation i hålet 6, medan under_ dess andra halvvarv hålets 6 yta, utslätas, vilket förbättrar bear- betningskvaliteten.

Högsta möjliga bearbetningskapaoitet uppnås, då verktyget 1 är så anordnat i förhållande till arbetsstycket 5, att verktygets 1 vridningsaxel 0-O korsar hálets 6 geometriska axel L-L i kulytans 2 centrumpunkt P. Hålet 6 bearbetas således samtidigt över hela dess perimeter, medan verktygets 1 alla arbetselement i varje tidpunkt deltar i arbetsförloppet och belastningen fördelas dem emellan lik- formigt, vilket ökar bearbetningsnoggrannheten.

Då spånskärande halvfinbearbetning behöver genomföras, anordnas det skärförsedda kulverktyget 1 i förhållande till arbetsstycket 1 så, att verktygets 1 axel 0-O korsar hålets 6 axel L-L över ett avstånd e från varandra. I detta fall kan man öka skärdjupet under de förhålf landen, då verktyget 1 tilldelas en vridningsrörelse kring axeln O-Q genom att det bringas att samverka med hålets 6 yta, varigenom bear-W betningen göres enklare. Högsta möjliga bearbetningskapaoitet säker- ställas i detta fall genom val av det avstånd e för axlarnas O-0 _ och L-L korsning, som är jämförbart med bearbetningsmån, då maximianta- let skär 3 samtidigt deltar i arbetsförloppet.

Claims (6)

'tf o ; vwoavss-3 8 ~~«~f- Patentkrav

1. Förfarande för bearbetning av hål (6) medelst ett kulverktyg (1), vars kulyta (2) är försedd med arbetselement (3,4), vid vilket verktyget (1) och ett arbetsstyeke (5) bringas att utföra inbördes rörelser, dvs en hnvudsaklig bearbetningsrörelse (V) och en axiell, matningsrörelse (S), k ä n n e t e c k n a t av att den huvudsak- liga bearbetningsrörelsen (V) åstadkommes samtidigt som kulverktyget (1) utför en svängningsrörelse i förhållande till det hål (ö),_som skall bearbetas i arbetsstycket (5).

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att i kulverktygets (i) svängningsrörelse åstadkommes genom att verktyget (1) och arbetsstycket (5) bringas att utföra relativa rörelser kring_ sina geometriska axlar (0-O resp L-L), vilka ligger i en spetsig vin- kel mot varandra.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att kulverktygets (1) svängningsrörelse åstadkommas medelst en individuell drivanordning."

4. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att kulverktygets (1) vridningsrörelse åstadkommas genom att det bringas att samverka med hålet (6) 1 det arbetsstycke (5), som skall bearbe- tas. - 2 a

5. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att _ kulverktyget (1) är så anordnat i förhållande till arbetsstycket (5), att dess vridningsaxel (0-0) korsar den geometriska axeln (L-L) för hålet (6) i arbetsstycket (5) i kulans centrumpunkt.

6. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att kulverktyget (1) är så anordnat i förhållande till arbetsstyeket (5), att dess vridningsaxel (0-0) korsar hålets (6) geometriska axel (L-L). ÅNFURDÅ PUBLIKATIONER: Sverige 184 526 (49 c:27/03) US 1 095 799 (77-58)