SE502255C2 - Borr med spånkanaler, innefattande en första och en andra spånmatande zon, med olika tvärsnitt - Google Patents

Description

502 255 10 15 20 25 30 35 2 vidga sig genom elastisk deformation. Härvid utövar den ett mer eller mindre kraftigt tryck icke blott mot insidan av själva spåret utan även mot väggen i det hål som borras ur i arbetsstycket. Vid konventionella borrar av tidigare känt slag har spåntömningsspàren normalt en och samma vidd utmed hela sin längdutsträckning. Detta innebär att spå- nans tryck mot hålväggen är ungefär lika stort utmed spå- rets hela längd. Om detta tryck är tillräckligt stort kan den totala friktionskraften från många spånor förorsaka spånträngning med avsevärda nackdelar som följd. Även om förekommande spånträngning ej direkt förorsakar verktygs- haveri så kan den kraftigt störa spånformningen. Istället för att spånorna erhåller idealform så kommer de att veckas och styvna under bildande av långa, bandjärns- liknande konfigurationer som är svåra att evakuera. Dylik spånträngning försvårar sålunda i hög grad tömningen av spåren och stundom kan friktionen mellan spånorna och hålväggen leda till extremt hög värmeutveckling och ojämn hålyta. En extraordinärt stor friktion leder självklart även till att borren tvingas arbeta med ett stort vrid- motstånd.

Ovan angivna nackdelar är naturligtvis särskilt mar- kanta vid långhålsborrar (dvs borrar vilkas längd uppgår till 8 à 10 gånger borrdiametern eller mer), vilka ju stundom kan ha mycket långa spåntömningsspár i vilka det totala trycket av de hoppressade spånorna blir extraordinärt stort.

Uppfinninggns syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja eller reducera ovan relaterade nackdelar vid tidigare kända borrar. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa en borr med förbättrad spåntömnings- funktion i jämförelse med konventionella borrar. Ett annat syfte är att förverkliga denna förbättrade spåntömnings- funktion med enkla medel och med minimal ekonomisk insats. 10 15 20 25 30 35 502 255 3 Enligt uppfinningen ernås ovan angivna syften med en borr av det slag som anges i patentkravet 1.

Genom att i enlighet med uppfinningen indela det en- skilda spåntömningsspåret i å ena sidan en uttalad spån- formningszon och å andra sidan en för enbart spånmatning avsedd zon med större vidd än själva spånformningszonen vinnes den effekten att spånorna kan formas under ideala förhållanden i den första zonen och därefter omedelbart vidga sig mer eller mindre fritt i den efterföljande mat- ningszonen under kraftig reduktion av friktionen mellan spànorna och hålväggen. I praktiken kommer sålunda spånor- na att effektivt pressas ihop till typiska spånor med optimal form i spànformningszonen, som för olika borrtyper kan ha samma optimala form som den konventionella borren av samma typ, varefter den inneboende fjäderkraften i spånan frigörs i den efterföljande matningszonen med förstorad vidd.

Ytterligare belysning_av teknikens ståndpunkt Inom den aktuella tekniken har utförts många försök att förbättra spàntömningsfunktionen hos borrar. Sålunda är det exempelvis genom CH 665 979 OCH DE 2 459 286 tidigare känt att utföra de skruvformiga spåntömnings- kanalerna på spiralborrar med minskande spiralvinkel, dvs ökande stigning, i riktning mot borrskaftets bakre ände i syfte att ge kanalerna successivt ökande bredd från spet- sen mot den bakre änden. I detta fall förefinns emellertid ej någon uttalad spånformningszon som via en distinkt övergång övergår i en fördjupad eller vidgad matningszon, utan fastmer sker den successiva minskningen av spiral- vinkeln kontinuerligt hela vägen från skaftets spets.

Genom DE 1 477 719 är vidare känd en borr med en enda rak spånkanal med kontinuerligt ökande radialdjup från spetsen till en punkt på betydande avstånd från spetsen.

Ej heller här förekommer någon uttalad spànformningszon som ger en distinkt hoppressad spåna vilken efter formning kan vidga sig i en särskild matningszon med abrupt ökad vidd. 502 255 10 15 20 25 30 35 4 Även de borrar som är kända genom US 750 537 och W089/02328 saknar uttalade spånformnings- resp spån- matningszoner med olika vidd som åtskiljs via en distinkt övergång.

Kort beskrivning/av bifogade ritningar På ritningarna är: FIG 1 en perspektivvy av en borr enligt föreliggande uppfinning, FIG 2 en förenklad och förstorad perspektivvy illust- rerande den allmänna formen hos en enskild spåna formad av den i fig 1 visade borren, FIG 3 en längdvy av samma borr som i fig l, FIG 4 en ändvy av borrens spetsände, FIG 5 en förstorad tvärsektion V-V genom borren i området av borrskaftets spets, FIG 6 en analog, förstorad tvärsektion VI-VI genom den del av skaftet i vilken den vidgade spánmatnings- zonen är utformad, FIG 7 en liknande tvärsektion visande en alternativ utformning av spåntömningsspàren i dessas mat- ningszon, och FIG 8 en tvärsektion visande en ytterligare alternativ form hos spåren i dessas matningszon.

Detaljerad beskrivning_av föredragna utföranden av uppfinningen På ritningarna betecknar 1 generellt ett solitt skaft med en första ände eller spets 2 och en motsatt andra ände 3. Vid denna andra, bakre ände uppvisar skaftet i det visade exemplet ett förtjockat materialparti 4 lämpat för applicering i en hållare. Från en kärna (som i fig 5 och 6 är betecknad 5) skjuter ut tvenne bommar 6, 6' vilka av- gränsar två spår 7, 7'. I det visade exemplet utgörs borren av en spiralborr vid vilken såväl bommarna 6, 6' som spåren 7, 7' sträcker sig skruvformigt kring skaftets längdaxel. I praktiken har dessa spår på konventionellt sätt en lämpligen likformig stigningsvinkel inom området 20-40°. Vid spetsen 2 förefinns två skäreggar 8, 8', vilka 10 15 20 25 30 35 502 -255 5 i detta fall är utformade på speciella skärplattor 9, 9' som satts fast på spetsen på lämpligt sätt, t ex genom lödning. Skärplattorna 9,9' är anbragta så att de möts i borrens centrum. Dessa skäreggar 8, 8' skulle emellertid lika väl kunna vara utförda genom slipning av lämpligt formade ytor på själva skaftet eller en med detta demon- terbart förbunden del. Det må även påpekas att inuti skaftet 1 kan vara utformad en eller flera kanaler 10, 10' i när- (se fig 5) som leder till tvenne mynningar 11, ll' heten av skäreggarna 8, 8'. Via dessa kanaler kan kylmedel på konventionellt sätt matas till borrens spets. Begreppet "solitt skaft" sådant detta används i denna beskrivning och efterföljande patentkrav har till uppgift att sär- skilja den uppfinningsenliga borren från sådana borrar som inbegriper rörformiga skaft, men utesluter således icke sådana skaft som i en i övrigt solid kropp har en eller flera diminutiva kanaler för kylmedelsförsörjning.

I fig 2 illustreras ett vanligt förekommande ut- seende hos en enskild spåna som formats medelst borren enligt fig 1.

Enligt uppfinningen är vart och ett av de båda spåren 7, 7' delat i å ena sidan en första, spånformande zon 12 med en viss vidd eller tvärsnittsarea och å andra sidan en vidd eller tvärsnittsarea än den förstnämnda zonen. Övergången 14 andra, enbart spånmatande zon 13 med större mellan dessa båda zoner 12, 13 har formen av en uttalad ansats vars djup bestämmer skillnaden i vidd mellan de båda zonerna. I spånformningszonen har det enskilda spåret på konventionellt sätt med fördel tvärsnittsvis bågartad form, t ex cirkelbågform (se fig 5), dvs avgränsas av en välvd, slät yta 15 som sträcker sig mellan begränsnings- kanter 16, avgränsas. Spånformningszonens 12 längd 3, 16' på de två bommar 6, 6' mellan vilka spåret räknad från skaftets spets 2, bör ligga inom området 0,3-2,0, lämp- ligen 0,5-1,5 eller företrädesvis omkring 0,8 gånger skaftets diameter. Denna längd i kombination med tvär- snittsformen hos spåret i zonen 12 fastställs från fall 502 10 15 20 25 30 35 255 6 till fall för olika typer av borrar i beroende av t ex borrdiameter, borrlängd, arbetsstyckenas materialegenska- per, etc; allt i syfte att åstadkomma ideal spånformning i zonen.

Enligt ett utförande av uppfinningen har det enskilda spåret 7, 7' i sin spànformningszon 12 i huvudsak en och samma vidd utmed hela längden av denna zon, dvs en linje i spårets botten sträcker sig städse på ett och samma avstånd från skaftets centrumaxel i denna zon (eventuellt med undantag för en kort inslipning eller fördjupning i spårytan i omedelbar närhet av det område av spetsen där de båda skärplattorna 9,9' möter varandra). Enligt ett alternativt utförande är det emellertid även tänkbart att utforma spånformningszonen så att spåret utmed åtminstone en bakre del av denna zon uppvisar i riktning bakåt successivt minskande vidd, varigenom i området av zonövergànen eller ansatsen 14 bildas en passage med minimal vidd i vilken spånorna kommer att pressas ihop till extraordinärt liten volym innan de förs in i mat- ningszonen 13 och vidgar sig i denna. Att på detta sätt åstadkomma en extraordinär hoppressning av spånorna låter sig göras emedan hoppressningen sker endast i ett område med mycket begränsad axiell utsträckning.

Den i förhållande till spånformningszonen 12 vidgade matningszonen 13 sträcker sig med fördel hela vägen från övergången 14 till spårets bakre ände (ehuru det i och för sig är tänkbart att avsluta zonen 13 på avstånd från spå- rets bakre ände och ånyo låta spåret övergå i en zon med samma vidd som zonen 12). I praktiken bör ökningen av spårvidden i matningszonen 13 ligga inom området 5-25%, lämpligen 10-20%, dvs spårets tvärsektionsarea i matnings- zonen 13 skall vara 5-25% eller 10-20% större än tvärsek- tionsarean i formningszonen 12. Summan av zonens 12 längd Q och längden Q hos matningszonen 13 är i detta fall lika med spårets totala längd Q. Enligt ett föredraget utförande har spåret i sin matningszon 13 en och samma vidd eller tvärsnittsarea utmed hela längden b av denna 10 15 20 25 30 35 502 25s 7 zon, dvs är jämndjupt i denna zon. Emellertid sker den uppfinningsenliga vidgningen av spåret i matningszonen 13 på bekostnad av styvheten och hållfastheten i borrskaftet så tillvida att skaftets kärnparti 5 (jfr fig 5 och fig 6) blir klenare i området av de vidgade spånmatningszonerna 13 än i området av de snävare zonerna 12. I praktiken be- stäms därför spårdjupet i matningszonen 13 genom en komp- romiss mellan å ena sidan kravet på styvhet i skaftet och å andra sidan önskemålet av ett så rymligt spåntömnings- utrymme som möjligt. Mot denna bakgrund förutser uppfin- ningen möjligheten att utforma spårets spànmatningszon 13 med varierande tvärsnittsarea, närmare bestämt på så sätt att spåret utmed åtminstone en bakre del av zonen 13 upp- visar i riktning mot skaftets bakre ände successivt mins- kande vidd upp till en vidd som ej underskrider spånform- ningszonens 12 minsta vidd. Ett dylikt utförande låter sig förverkligas emedan spånorna lättare evakueras ur spår- kanalerna i området av dessas bakre, öppna ändar än i området närmare spetsen, där bakomvarande spånor utövar ett större tömningsmotstånd.

Såsom tidigare nämnts bör zonövergången 14 ha formen av en uttalad ansats efter vilken spårvidden abrupt ökar i matningszonen. I praktiken erhålls denna ansats lämpligen genom att en för formningen av matningszonen använd radialpinnfräs helt enkelt förs ut åt sidan efter verkställd fräsning, under kvarlämnande av en rundad ändyta. I detta fall blir övergångens 14 axiella utsträckning sålunda ej större än spårfördjupningens radiella mått. Dock är det i och för sig tänkbart - ehuru icke föredraget - att utforma övergången med större axiell utsträckning än så.

I fig 6 antyds spårbottnen 15 i formningszonen 12 med streckade linjer, medan spårbottnen i matningszonen 13 är betecknad 15'. Avståndet mellan de heldragna och de streckade linjerna representerar det mått med vilket spåret vidgas i matningszonen. I det visade exemplet är fördjupningen i huvudsak jämnstor över spårets hela bredd. 502 255 10 15 20 25 30 35 8 Uppfinningen utesluter emellertid icke möjligheten att vidga spåret genom antingen enbart en fördjupning (med bi- behållande av samma bredd som i formningszonen 12) eller enbart en breddning (med bibehållande av samma djup som i formningszonen).

I fig 7 visas ett alternativt utförande av borren vilket skiljer sig från det i fig 6 visade utförandet så tillvida att det enskilda spåret 7, 7' i sin spånmat- ningszon 13 åtminstone partiellt avgränsas av en botten eller yta i vilken är utformade längsgående fördjupningar eller rillor 17 mellan vilka förefinns åsar, lämpligen skarpkantade åsar 18 som har till uppgift att reducera kontaktytorna mellan spånorna och spåret. I detta fall underlättas spåntömningen sålunda icke blott genom det faktum att spåret vidgats i sin spånmatningszon 13 utan även genom att de skarpa åsarna 18 ombesörjer att en stor del av kontakten mellan spånorna och spårbotten sker genom linjekontakt istället för genom ytkontakt såsom vid spår med helt slät botten.

I fig 8 visas ett ytterligare utförandeexempel vid vilket vart och ett av de båda spåren 7,7' ningszon 13 vidgats genom att en längsgående försänkning 19,19' med mindre bredd än spårets totala bredd förlagts excentriskt eller osymmetriskt i spàrbottnen (en dylik, i sin mat- smal försänkning skulle även kunna förläggas centriskt i spàrbottnen).

På senare tid har utvecklats borrar vilkas skaft är delat i en huvuddel och en med denna demonterbart förbun- den spetsdel på vilken skäreggen eller skäreggarna före- finns, normalt i form av separat pålödda skär. Föreliggan- de uppfinning kan med fördel tillämpas även på dylika borrar, varvid övergången mellan spånformningszonen och spånmatningszonen i varje spår lokaliseras till området av förbindningen mellan sagda huvuddel och spetsdel. Spån- formningszonen formas sålunda uteslutande i spetsdelen, medan den renodlade spånmatningszonen utförs i skaftets huvuddel. 10 15 20 25 30 35 255 Uppfinniggens fördelar Dä spánorna, såsom fallet är vid bearbetning av de flesta typer av metaller, har en inneboende elasticitet efter formningen i den första zonen 12 ges desamma möjlig- het att vidga sig i den efterföljande matningszonen 13.

Härigenom reduceras i hög grad den friktionsökande kraft med vilken spánorna till följd av sin elasticitet tenderar att pressas an mot såväl spàrens insidor som innerytan i det hål som borras ur i ifrágakommande arbetsstycke. Detta innebär att spàntömningsmotstàndet radikalt minskas under samtidig minskning av värmeutvecklingen, varjämte borrens vridmotstànd reduceras och jämnare hàlytor erhålls.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till de beskrivna och pà ritningarna visade utförandena.

Sålunda är det möjligt att tillämpa uppfinningen även på andra borrar än just spiralborrar med just tvà spàntöm- ningsspár. Sålunda kan uppfinningstanken även tillämpas pà borrar med raka spàntömningsspàr. Uppfinningen är för sitt förverkligande ej heller beroende av antalet spår i varje skaft._Sàlunda kan spàntömningen förbättras pà det be- skrivna sättet oavsett om skaftet inbegriper ett eller flera spar.

Claims (7)

502 10 15 20 25 30 35 255 10 PATENTKRAV

1. Borr innefattande ett väsentligen solitt skaft (1) med en främre, spetsbildande ände (2) uppvisande en eller flera skäreggar (8, 8') för skärande bearbetning av före- trädesvis metalliska arbetsstycken i syfte att åstadkomma hål i dessa, en motsatt bakre ände (3) samt ett mot an- talet skäreggar svarande antal spår (7, 7'), som sträcker sig från spetsänden (2) i riktning mot den bakre änden (3) och har till uppgift att forma och evakuera spånor från tillhörande skäregg, varvid det enskilda spåret (7, 7') i en första, närmast spetsänden (2) befintlig zon har en viss vidd eller tvärsnittsarea och i en andra zon närmare skaftets bakre ände (3) en annan och större vidd eller tvärsnittsarea än i den första i syfte att underlätta evakueringen av spånor ur detsamma, k ä n n e t e c k - n a d därav, att sagda båda spårzoner (12, 13) är sinse- emellan åtskilda via en från spetsänden fjärmad övergång i form av en uttalad ansats (14) som delar spåret i å ena sidan en särskild spånformningszon (12) vars vidd är minst lika stor vid zonens bakre ände som vid den främre, och å andra sidan en enbart spånmatande zon (13) vars vidd väsentligen omedelbart efter övergången (14) är 5-25, lämpligen 10-20 % större än vidden i formningszonen (12), varvid spånorna efter formning i den första zonen (12) ges möjlighet att vidga sig i den andra zonen (13) i syfte att reducera den friktionsökande kraft med vilken spånorna till följd av inneboende elasticitet tenderar att pressas an mot såväl spårets insida som innerytan i ett hål under borrning.

2. Borr enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att spåret (7, 7') i sin spànformningszon (12) uppvisar i huvudsak en och samma vidd eller tvärsnittsarea utmed hela längden (a) av denna zon, eventuellt med undantag för en kort inslipning i omedelbar närhet av spetsen. 10 15 20 25 30 35 502 255 ll

3. Borr enligt kraven 1, k ä n n e t e c k - att spåret (7, 7') utmed åtminstone en bakre i riktning bakåt successivt minskande vidd, varigenom i området av över- n a d därav, del av sin spånformningszon (12) uppvisar gången (14) bildas en passage med minimal vidd i vilken spånorna pressas ihop till extraordinärt liten volym innan de förs in

4. Borr enligt något av föregående krav, att den i förhållande till spånformningszonen (12) vidgade matningszonen (13) i matningszonen (13) och vidgar sig i denna. k ä n n e - t e c k n a d därav, sträcker sig hela vägen från övergången (14) mellan dessa zoner till spårets bakre ände.

5. Borr enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att spåret (7, 7') utmed åtminstone en del av sin spånmatningszon (13) uppvisar i riktning mot den bakre änden successivt minskande vidd.

6. Borr enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d därav, att spåret i enbart sin spånmat- ningszon (13) åtminstone partiellt avgränsas av en yta i vilken är utformade längsgående fördjupningar eller rillor (17) mellan vilka förefinns àsar (18) som har till uppgift att på i och för sig känt sätt reducera kontaktytorna mellan spånorna och spårbottnen.

7. Borr enligt något av föregående krav, k ä n n e - att skaftet är på i och för sig känt sätt delat i en huvuddel och en med denna demonterbart t e c k n a d därav, förbunden spetsdel på vilken skäreggen/-eggarna finns, varvid övergången mellan spånformningszonen och spånmat- ningszonen i varje spår är lokaliserad till området av förbindningen mellan sagda delar.