SE504312C2 - Metod att bearbeta kompositer - Google Patents

Description

20 25 30 35 504 31-2 Bulthål är därvidlag speciellt viktiga. Hållfastheten hos ett bultat eller nitat förband påverkas i stor omfattning av kvaliteten och precisionen hos hålet.

De metoder som används för att skapa hål i kompositlaminat är traditionella metoder baserade pà solida verktyg såsom borr- ning, fräsning, sågning och slipning men även nyare bearbet- ningsmetoder såsom skärning med vattenstråle eller laser an- vänds. Problemet med dessa håltagningsmetoder såsom de utförs idag är att de ej är tillräckligt kostnadseffektiva ur olika tekniska/ekonomiska aspekter. Svensk ansökan 9201420-8 visar en metod att bearbeta och forma en genomgående öppning i ett fi- berarmerat kompositmaterial genom att utgå från ett förformat hål. verktyg med avsevärt mindre diameter än hos det förformade Härvid placeras åtminstone ett rotationssymmetriskt slip- hålet i detsamma och öppningen bearbetas och formas av verk- tyget som dels roterar runt sin egen axel och dels en längs- gående rörelse relativt kanten på öppningen. Enligt denna metod orienteras det fiberarmerade materialet därvid på ett sådant sätt att rotationsaxeln hos verktyget är huvudsakligen vinkel- rät mot längdriktningen hos fibrerna i hàlets kant. Storleken och/eller formen hos den färdigbearbetade öppningen skiljer sig markant från det förformade hàlets. Den radiella spridningen orsakad av skador och/eller defekter definierar en lägre gräns för avverkad mängd material.

Svensk ansökan 9202658-2 visar på användandet av ett fräs- verktyg istället för ett slipverktyg medförande en avsevärt högre skärhastighet, mindre värmegenerering samt en förbättrad bearbetningsekonomi.

SE 173 899 visar på ett verktyg vars hållare roterar ex- centriskt kring en huvudaxel varvid avståndet mellan verktygs- hållaren och huvudaxeln är justerbart. SE 382 506 visar på ett roterande, kombinerat skärverktyg för att göra hål i stilla- stående arbetsstycken och där hålen kan skapas med en ingångs- kona.

Ytterligare exempel på känd teknik återfinns i US-A- 4,l90,386, US-A-4,338,050 och US-A-4,757,645, metoder att tillverka hål i kompositmaterial. som beskriver GB-A-2 048 135 lO 15 20 25 30 35 504 312 beskriver en metod bearbeta ett förformat hål till avsedd storlek/geometri.

WO 94/11142 beskriver en metod i vilken åtminstone ett skärverktyg är placerat excentriskt med avseende på en cent- rumaxel och att materialet bearbetas samtidigt i både axiell och radiell led genom att låta verktyget beskriva en axiell rörelse och att rotera inte bara kring sin egen axel men också kring centrumaxeln. Enligt särskilt kännetecknande excentriskt grunddrag hos uppfinningen sker materialavverkningen genom skä- rande bearbetning genom att alternativt använda verktyg för slipning, fräsning och borrning eller kombinationer därav.

Det har nu helt överraskande visat sig att hål med godkänd kvalitet kan göras i fiberarmerade material genom att använda ett roterande verktyg, lämpligen en borrande pinnfräs, bestå- ende av en verktygskropp innehållande en bakre skaftdel och en integrerad främre skärdel, sagda skärdel innehållande åtmins- tone ett par längsgående spår och longitudinellt riktade eggar av diamant eller kubisk bornitrid i periferin bredvid varje spår, roterande sagda verktyg kring en axel och mata sagda verktyg längs med sagda axel åstadkomma ett hål i sagda ar- betsstycke, stödjande sagda verktyg så att det roterar under axiell rörelse tills hålpenetreringen är slutförd. Tillverk- ningen av hål med diametrar större än diametern hos en dylik pinnfräs utförs på sådant sätt att verktyget ställs in excent- riskt i förhållande till sagda verktygs axel efter sagda första penetrering, och bearbeta arbetsmaterialet samtidigt i både axiell och radiell led genom att låta verktyget beskriva en axiell rörelse och att rotera inte bara kring sin egen axel utan även excentriskt kring sagda axel, sagda roterande rörelse utförs med ett konstant avstånd mellan centrumaxel och rota- tionsaxeln hos sagda verktyg.

En primär avsikt med uppfinningen är att utnyttja ett ro- terande verktyg för att göra hål eller försänkningar i ett fi- berarmerat arbetsmaterial med ökad livslängd hos verktyget be- roende på dess ökade slitstyrka som gör det möjligt att elimi- nera behovet av att utföra en hel serie av bearbetningsopera- tioner till dess att ett slutligt hål eller försänkning är tillverkat. 10 15 20 25 30 35 504 312 En andra avsikt är att definiera en metod som gör det möj- ligt att undvika uppkomsten av de defekter som vanligtvis upp- står kring hål som görs i sådana fiberarmerade material.

Enligt föreliggande uppfinning finns nu en metod att till- verka hål eller försänkningar i ett arbetsstycke i fiberarmerat material genom att använda ett roterande verktyg, lämpligen en roterande pinnfräs, innehållande en bakre skaftdel och en inte- grerad främre skärdel som har en centrumaxel. Skärdelen utgörs huvudsakligen av en sintrad kropp och har åtminstone ett par längsgående spår och ett motsvarande par skäreggar av diamant eller kubisk bornitrid i periferin bredvid varje spår därigenom definierande diametern hos sagda verktyg. Verktyget roteras kring en axel och matas längs sagda axel till dess att en förs- ta penetrering med verktyget är gjord varefter verktyget in- ställs efter den första penetreringen så att dess centrumaxel roterar excentriskt kring matningsriktningen hos verktyget med ett avstånd tillräckligt för att borra ett hål med en avsedd diameter som är större än verktygets diameter. Verktyget matas i sagda riktning till dess att hålet är färdigt. I synnerhet förses verktyget med åtminstone ett par spiralformade spår och motsvarande krökta skäreggar. Lämpligen utförs sagda verktyg som en spiralborr i vilken de krökta skäreggarna är förbundna med en del av diamant eller kubisk bornitrid som utbreder sig över hela kalottytan på den främre skärande spetsen på sagda borr.

I ett alternativt utförande förses verktyget med en främre skärande del som utsträcker sig bortom den främre änden på pinnfräsen. Sagda främre skärdel innehåller en skäregg som bör- jar bredvid den längsgående axeln hos sagda verktyg och fort- sätter radiellt utåt längs en linje som svänger utåt.

I ett ytterligare alternativt utförande förses verktyget med en främre skärdel bestående av två skäreggar som utgår från ett rotationscentrum och fortsätter symmetriskt i en från rota- tionsriktningen utåtsvängd båge. Varje sagda egg är utförd med en spånvinkel som är ungefär noll vid den radiellt sett inre delen av sagda spånyta.

Lämpligen är matningsriktningen hos sagda verktyg vinkelrät mot fiberriktningen i sagda arbetsmaterial. 10 15 20 25 30 35 504 312 Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hjälp av före- dragna utföranden visade i bifogade figurer.

Fig. 1 visar en perspektivbild av en borrande pinnfräs lämplig att användas vid genomförandet av bearbetningsmetoden enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en annan sorts roterande verktyg, en borr, lämplig att användas vid genomförandet av metoden enligt upp- finningen.

Fig. 3 visar en vy över hur ett hål skapas i ett arbets- stycke vid användning av verktyget visat i Fig. 2.

Fig. 4 visar en frontvy av verktyget i Fig. 2.

Verktyget som visas i Fig. 1 är en borrande pinnfräs som innehåller en bakre cylindrisk skaftdel 10 och en främre skär- del ll sammanlödda längs fogen vid 12. Skaftdelen kan vara gjord i hàrdmetall eller snabbstål medan skärdelen bör vara lämpligen hárdmetall, vilken i detta fall har två böjda eggar, 13a och l3b, l4a och l4b. Spetsen pà detta tillverkat i ett sintrat basmaterial, och där- emellan två spiralformade spår, verktyg är formad som en fräs med skäreggarna 15 och 16 orien- terade vinkelrätt i förhållande till ett plan genom centrum- axeln hos sagda verktyg eller invändigt koniska. Ett material utgörandes av polykristallin diamant eller kubisk bornitrid har pressats in hàrdmetallämnets spiralformade spår i samband med tillverkningen varefter de spiralformigt utbredande eggarna har skapats genom slipning.

Den borrande fräsen som visas i Fig. 2-3 är försedd med två symmetriskt belägna spiralformade spår i likhet med Fig. l, men i detta fall har den främre kalottytan hos borren försetts med en konisk skärdel 17 av polykristallin diamant eller kubisk bornitrid tillverkad på liknande sätt som verktyget i Fig. l. 18 och 19, går från centrumaxeln hos borren och följer en böjd linje från Den främre skäreggen omfattar två skäreggar, som ut- sagda centrum och utåt. Spånytan hos den radiellt sett innersta 18 och 19, orienterade med en noll graders spånvinkel. delen av sagda böjda eggmaterialdelarna, är ungefär 3 visas hàlpenetreringen i ett arbetsstycke 20 i fi- efter det att den initiella hål- I Fig. berarmerat material i vilket, penetreringen av arbetsstycket 20 är utförd, borren matas 10 15 20 25 30 35 504 312 axiellt i dess centrumaxels C riktning som är förskjuten re- lativt centrumaxeln C hos hålet som skall borras. Borrens axel är orienterad vinkelrätt i förhållande till fiberriktningen i sagda arbetsstycke 20. Borren är sedan stödd efter sagda ini- tiella penetrering så att den roterar excentriskt kring sagda matningsaxel med ett avstånd tillräckligt för att borra ett hål med en önskad diameter som är större än sagda borrs diameter.

Denna uppfinning har beskrivits med hänvisning till till- verkning av hål eller försänkningar i ett fiberarmerat mate- rial. Det är emellertid uppenbart för de i ämnet insatta fack- män att metoden även kan användas för mer allmän bearbetning av fiberarmerade material.

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 504 312 Krav

1. En metod att tillverka hål eller försänkningar i ett arbetsstycke av fiberarmerat material (20) omfattande stegen att använda ett roterande verktyg i form av en roterande pinnfräs, som innehåller en bakre skaftdel (10) och en integrerad främre skärdel (11) som har en centrumaxel (C) varvid sagda skärdel utgörs huvudsak- ligen av en sintrad kropp som har åtminstone ett par längsgående spår (14a, l4b) och ett motsvarande par skäreggar i periferin bredvid varje spår därigenom definierande diametern hos verktyget, att rotera sagda verktyg kring en axel och mata sagda verktyg längs med sagda axel till dess att den initiella penetreringen med verktyget är utförd, att inställa sagda verktyg efter sagda initiella penetrering så att dess centrum- axel roterar excentriskt kring sagda matningsaxel hos sagda verktyg med ett avstånd tillräckligt stort för att borra ett hål med avsedd diameter som är större än diametern hos sagda verktyg och mata sagda verktyg i sagda riktning till dess att hålet är färdigt, k ä n n e t e c k n a t av följande särdrag i kombination: a) verktyget utformas med i spår intill spåren (14a, l4b) i periferin insintrade eggpartier (13a, 13b) av diamant eller kubisk bornitrid, varvid nämnda egg- partier utformas i motsvarighet till spåren (l4a, 14b), b) verktyget utformas med främre, med eggpartierna (l3a, 13b) integrerade, in till verktygets centrum sig sträckande eggpartier (15, 16, 18, 19), och c) att den bearbetande avverkningen utföres genom att verktyget bringas att rotera enligt det ovan angivna rörelsemönstret relativt arbetsstycket (20).

2. Metod definierad i krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att verktyget utformas med spiralformigt böjda spår 504 312 10 15 20 25 30 8 och med skäreggar som är böjda i motsvarighet till spåren (14a, 14b).

3. En metod enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att sagda verktyg utförs i form av en spiralborr i vilken de krökta skäreggarna (13a, l3b) är förbundna med en del av diamant eller kubisk bornitrid som utbreder sig över hela kalottytan på den främre skärande spetsen på sagda borr.

4. En metod enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att sagda verktyg är försett med en främre skärande del som utsträcker sig bortom den främre änden på pinn- fräsen, sagda främre skärdel innehåller en skäregg som börjar bredvid den längsgående axeln hos sagda vektyg och fortsätte radiellt utåt längs en linje som svänger utat.

5. En metod enligt kraven 2-4, k ä n n e t e c k n a d av att verktyget är försett med en främre skärdel bestående av två skäreggar (18, 19) som utgår från ett rotationscentrum och fortsätter symmetriskt i en från rotationsriktningen utåtsvängd båge, varvid varje sagda egg utföres med en spånvinkel som är ungefär noll vid den radiellt sett inre delen av spånytan hos varje skäregg (18, 19).

6. En metod enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att matningsriktningen hos sagda verktyg är vinkelrät i förhållande till fiber- riktningen i sagda arbetsmaterial.