SE507444C2 - Verktyg för skärande bearbetning - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 507 444 2 Detta eftersom det böjande moment som uppstår kring infästningen, till följd är gynnsamt ur hállfasthetssynpunkt av den vid bearbetningen uppkomna kraften från arbetsstycket, därvid i motsvarande grad kan hållas litet. Även vridande belastningar pà verktyget blir små.

Vid invändig skärande bearbetning är förhållandet annor- lunda, särskilt om bearbetningen utförs långt in i ett hål.

Avståndet mellan bearbetningspunkten i arbetsstycket respektive skärets infästning i skärhàllaren motsvarar minst den längd in i hålet vid vilken bearbetningen skall ske. Infästningen av skäret kan således inte göras på ett godtyckligt kort avstånd från skäreggen. Det böjande momentet, vid motsvarande kraft från arbetsstycket som för Dä stålet är till stålet blir därför större. förhållande därtill att en utvändig bearbetning, infäst i en axiell riktning i arbetsstyckets rotationsaxel kommer en radiell varvid matas mot arbetsstycket i riktning, stålet utsätts för en vridande belastning.

Avståndet mellan bearbetningspunkten och skärhållaren innebär även högre vibrationer i skäret vid invändig än vid utvändig bearbetning.

Vidare måste skäret för invändig bearbetning ha en skäregg med sådana dimensioner att önskat invändigt bearbetningdjup kan åstadkommas.

Vid framförallt mindre dimensioner hanteras ovan nämnda problem gencm1 ett konventionellt skär för invändig bearbetning, varvid en fast skäregg slipas franl ur ett utgångsämne. Utgàngsämnet, som vanligen utgörs av en rundstång av hàrdmetall eller annat lämpligt material, slipas ned så mycket som är hàllfasthetsmässigt möjligt på del skall det vilket bearbetningen skall ske, så att en skäregg bildas på den den som införas i utrymme i ände av skäret som är längst från infästningspunkten. 10 15 20 25 30 35 507 444 Ett sådant konventionellt skär infästs i en skärhàllare med en riktning som är axiell i förhållande till arbetsstyckets rotationsaxel. Det konventionella skäret dimensioneras för vilken är den del som ligger skall vridande pâkänningar, samtidigt som det utformas för att ge att dess mest pákända del, närmast infästningspunkten, klara böjande och frigàng i det invändiga utrymme som skall bearbetas.

Det konventionella skäret av ovan beskrivna typ bearbetas så att det huvudsakligen innefattar fyra partier: 1) ett yttre parti som bearbetas för att bilda en skärande 999: 2) ett nedslipat parti, i form av en bom, med huvud- sakligen cirkulärt tvärsnitt, 3) ett tvärsnitt, väsentligen med sama diameter som utgångsämnet, infästningsparti med huvudsakligen cirkulärt samt 4) ett övergångsparti mellan. det nedslipade partiet och infästningspartiet.

Bommens konstrueras så att tillräckligt utrymme uppnås vid bearbetning samtidigt som vald diameter, i kombination med valt material, ger tillräcklig hàllfasthet för att motstå de böjande och vridande krafter som vid bearbetning uppkommer i gränssnittet mellan bommen och övergångs- partiet. Bompartiet är vanligen även till en del avfasat i ett område i närheten av den skärande eggen i syfte att skapa evakueringsväg för spånor som frigörs vid bearbetningen.

Tillverkningen av ovan beskrivna konventionella skär medför emellertid ekonomiska problem.

Av styvhets- och hållfasthetsmässiga skäl tillverkas skäret av relativt dyrt material, såsom hårdmetall eller cermet.

Då utgángsämnet för det konventionella skäret har en 10 15 20 25 30 35 507 444 4 avsevärt större diameter än vad som är hállfasthetsmässigt motiverat, dvs större diameter än bompartiet, innebär detta höga materialkostnader. Vidare är slipning av hårdmetall en vilket får till följd att tillverkningskostnaderna blir höga. besvärlig operation, även REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att lösa ovan nämnda problem genom att tillhandahålla en verktygsutformning som, i jämförelse med ett konventionellt verktyg med och hållfasthet, tillåter utgángsmaterial av mindre dimension, S amma material ett användande av samtidigt som omfatt- ningen av nödvändig slipning, eller annan skärande bearbet- ning, reduceras.

Detta syfte uppnås med en skär och en skärhållare med kännetecken enligt föreliggande patentkrav.

Uppfinningen grundar sig i att skärhàllaren tillåter att skäret infästs i en vinkel i förhållande till arbetsstyckets rotationsaxel. Därvid kan motsvarande lastbärande tvärsnittsytor som för den konventionella skäret erhållas med ett mindre bearbetningsbehov.

Pâ så sätt erhålls en mer ekonomisk tillverkning av ett verktyg för invändig skärande bearbetning jämfört med ett konventionellt verktyg med motsvarande prestanda. Samtidigt uppnås motsvarande frigång och spånevakueringsutrymme som för det konventionella skäret.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 är en principiell »tvärsnittsvy av ett konven- tionellt verktyg, med skäret infört i ett arbetsstycke. lO 15 20 25 30 35 507 444 5 Figur 2 är en principiell tvärsnittsvy av ett verktyg enligt uppfinningen, med skäret infört i ett arbetsstycke.

Figur 3 är en sidovy av en utföringsform av en skärhállare enligt uppfinningen Figur 4 är en vy ovanifràn av skärhállaren enligt figur 3.

Figur 5 är en perspektivvy av ett skär enligt en praktisk utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 6 är ett tvärsnitt längs linje A-A i figur 5.

BELYSANDE UTFÖRINGSFORMER Med till föreliggande uppfinning i det följande med ett exempel i hänvisning bifogade ritningar áskádliggörs form av ett stickstäl för invändig bearbetning, där först en utföringsform av ett konventionellt verktyg beskrivs i med allmänna termer, och därefter jämförs med ett verktyg, motsvarande hållfasthet och prestanda, enligt uppfinningen.

Principen för ett konventionellt stickstäl 2 framgàr av figur 1. Ur ett runt stàngämne, med diameter Dl, har genom ett bomparti 7 med cirkulärt ett slipning ett yttre parti 6, tvärsnitt med diameter D,, och övergàngsparti 8 tillverkats. Det yttre partiet, som anbringats i skärets ena ände, är utfört sä att en skärande egg 13 bildas, vilken kan behandlas till önskad hårdhet och nötnings- beständighet. I skärets andra ände lämnas ett i huvudsak obearbetat parti av stángämnet för att utgöra infästningsparti 9.

Infästningspartiet 9 fästs med lämpliga monterings- anordningar, såsom skruvförband 5, i en skärhàllare 3 som säkerställer att skärets längdaxel är orienterad parallellt med arbetsstyckets rotationsaxel. lO 15 20 25 30 35 507 444 Skärhàllaren är i sin tur sá infäst i bearbetningsmaskinen (visas ej i figuren) att skäret kan föras in i det utrymme 12 i arbetsstycket 1 där den skärande bearbetningen skall utföras (antytt i figur 1 med brutna linjer 11). Vidare kan skärhällaren förflyttas i sidled så att skäreggen 13 kan komma i kontakt med den invändiga yta som skall bearbetas, och från detta läge ytterligare matas in i det roterande arbetsstycket varvid önskad bearbetning utförs. hàllfasthet, arbetsstyckets dimensioner och geometrin hos det urtag som Verktyget dimensioneras avseende styvhet, skall utföras vid bearbetningen.

Det är således bompartiets 7 dimensioner, och särskilt dess diametermått närmast övergángspartiet 8, som är hàllfast- hetsbestämmande med avseende pá böjande och vridande belastningar. Att ett stàngmaterial med större diameter än bommens används, beror pà att skäreggen mäste kunna tränga in i arbetsstycket 1 minst det djup som skall uppnås vid bearbetningen, utan att bompartiet kommer' i kontakt med arbetsstycket. Utgångsdiametern måste därför minst vara summan av bompartiets diameter och skäreggens 13 radiella avstånd fràn närmaste del av bompartiets mantelyta.

Vid tillverkning av stickstålet måste således en stor mängd gods avverkas. I àskådliggörande syfte kan nödvändig avverkningsvolym för ett cylindriskt bomparti beräknas med (Df-DjwrLm/f; där D1 = stángàmnets diameter D2 = bommens diameter Lmm = bommens längd Till detta kommer att en del av bompartiet bearbetas för att skapa evakueringsväg 10 för spànor. 10 15 20 25 30 35 507 444 7 Figur 2 visar principen för ett verktyg enligt föreliggande uppfinning, som kännetecknas av att ett skär 20 infästs i en skärhàllare 21 med en vinkel a > O i förhållande till arbetsstyckets 1 rotationsaxel. med diameter 17 och ett Skäret 20 tillverkas av ett runt stàngämne, till ett som anbringats i Du varvid detta slipas 18. är utfört sä att en skärande egg 24 bildas, skärparti bomparti Skärpartiet, skärets ena ände, vilken kan behandlas till önskad hårdhet och nötningsbeständighet.

I skärets andra ände lämnas ett i huvudsak obearbetat parti av stàngämnet för att utgöra infästningsparti 19, Snedställningen av skäret 20 innebär att skäreggen 24 kan slipas till önskad form ur ett stàngämne som inte behöver vara nämnvärt tjockare än bompartiet 7 i. ett motsvarande konventionellt skär. till skillnad frán det ovan beskrivna konventionella skäret 2, Bompartiet 18 i. skäret 20 enligt uppfinningen har, ett mot skäränden svagt linjärt avsmalnande tvärsnitt, och övergår i den tjockare änden väsentligen utan något övergángsparti till infästningspartiet 19, vars diameter i huvudsak överensstämmer med stàngmaterialets.

I likhet med det konventionella skäret 2 bearbetas en del 23 av bommen 18 så att en evakueringsväg för spánor bildas.

Diametern av' den. del av' bompartiet 18 pà skäret enligt uppfinningen som befinner sig närmast infästningspartiet 19 överensstämmer med tvärsnittet för del det skäret, varvid hållfastheten vid i övrigt lika betingelser huvudsakligen motsvarande av bompartiet 7 i konventionella är densamma i dessa tvärsnitt. Vid den ände av bommen 18 närmast skärets skärande tvärsnittet Sett som är parti är typiskt mindre än för det ovan beskrivna 10 15 20 25 30 35 507 444 8 konventionella verktyget, men i denna ände är inte håll- fastheten kritisk.

Som ett åskádliggörande exempel för jämförelse mot det konventionella skäret med motsvarande hàllfasthet, kan en beräkning göras för en utföringsform där bompartiet enligt slipats koniskt med cirkulärt föreliggande uppfinning tvärsnitt. Vid tillverkning av skäret enligt uppfinningen måste därvid gods avverkas pà bompartiet, motsvarande (znj -Df -D,D,) nLm/iz där D. = Stàngämnets diameter, huvudsakligen lika med det konventionella bompartiets diameter, D, Bompartiets smalaste diameter, huvudsakligen lika med D,1ninus skillnaden mellan det konventionella skärets två diametrar, D, - D2 för att säkerställa nödvändigt bearbetningsdjup Bompartiets längd, huvudsakligen samma som för det konventionella verktyget.

Det inses lätt att avverkningsbehovet blir avsevärt mindre än för motsvarande avverkning vid ett konventionellt skär, vilket innebär en gynnsammare tillverkningskostnad.

Om, i formelexemplen ovan, D, = 6 mm, D, = Da = 5 mm, D, = 4 nmx (motsvarande en 'vinkel a. = 2,9°) samt Lmm = 20 mm, reduceras slipbehovet av ett bomparti enligt uppfinningen med ca 57 %, i förhållande till det konventionella bompartiet med samma längd.

I likhet med det konventionella skäret tillkommer slipning för' att bilda spànevakueringsutrymme, men. denna slipning överskrider inte motsvarande slipning pá det konventionella skäret.

Bearbetningen av skärpartiet 17 är av liknande omfattning som för det konventionella stickstàlet. 10 15 20 25 30 35 507 444 9 Ett skär enligt föreliggande uppfinning kan inte användas tillsammans med en konventionell skärhållare, då en sådan endast tillåter att det skäret infästs parallellt med arbetsstyckets rotationsaxel.

Figurerna 3 och 4 visar en praktisk utföringsfonn av en skärhållare enligt uppfinningen. Skärhállaren är försedd med ett för skärets infàstning avsett hål 25, där nämnda håls centrumaxel 37 bildar vinkeln a mot skårhållarens rotationsaxel, vilken i sin tur, vid infästning i bearbet- ningsmaskinen, huvudsakligen är parallell med arbets- styckets rotationsriktning. Denna vinkel a är belägen i ett plan som huvudsakligen går genom såväl arbetsstyckets rotationsaxel som genom den punkt där skärets skäregg går in i arbetsstycket. Skärhållarens läge i bearbetnings- maskinen styrs av urtaget 26.

En praktisk utföringsform av ett skär enligt uppfinningen framgår av figur 5. Det i figuren visade skäret är försett med ett skärparti 30 med en skäregg 31, samt ett spånevakuerande parti 34. Mellan skärpartiet och ett infästningsparti 33 har ett bomparti 32 slipats. Slip- ningsbehovet har därvid minskats ytterligare genom att slipning endast utförs på den sida av bompartiet där skäreggen är belägen. Bompartiet erhåller därvid ett icke cirkulärt tvärsnitt, såsom visas i figur 6 som är ett tvärsnitt efter linjen A-A i figur 5.

Förutom att föreliggande uppfinning reducerar slipbehovet vid tillverkningen av skäret, tillkommer fördelen av att kunna utgå från ett stångmaterial av mindre utgångs- diameter, vilket innebär lägre materialkostnad. Nämnda kostnadsreduktioner är av vikt för användaren eftersom skäret är en förbrukningsvara.

Kostnaden för att tillverka en skärhållare med en infästning som tillåter skäret att anbringas snett i 10 507 444 10 förhállande till arbetsstyckets rotationsriktning avviker inte nämnvärt frän tillverkningskostnaden. för en konven- tionell skärhàllare.

Den ovan framförda utföringsformen av skär och skärhàllare skall uppfinningen, princip som ligger till grund för föreliggande uppfinning.

Ett flertal det respektive skärhàllarens utformning, liksom rörande den typ inte ses som begränsande för omfattningen av utan som àskádliggörande exempel pà den variationer rörande såväl skärets av' invändig' bearbetning för vilken verktyget är avsett, hàlbotten är möjliga inom ramen för de i patentkravet exempelvis plansvarvning av eller invändig gängning, angivna kännetecknen.

Claims (3)

10 15 20 25 30 507 444 ll PATENTKRAV

1. Verktyg för invändig skärande bearbetning innefattande en skärhàllare (21) och ett skär (20), varvid skärhállaren är försedd. med en anslutningsanordning för (35). varvid Skäret i sin yttre ände är format till en skärande skäret, samt vidare skäret har en längdaxel och för invändig bearbetning i ett befintligt utrymme (36), mellan egg (24) i ett roterande arbetsstycke (1) med en rotationsaxel och skäret vidare är försett med ett bomparti (18) skärande eggen och infästningen i skärhállaren, k ä anbringade anslutningsanordningen tillåter infästning av n n e t e c k n a t av att den i skärhállaren skäret i sådan riktning att skärets längdaxel bildar en vinkel a>0 mot arbetsstyckets rotationsaxel, och att skärets bomparti är avsmalnande mot den skärande eggen.

2. Anslutningsanordning i skärhållare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den är försedd med ett häl (25) för mottagande av ett skär (20), varvid hàlets centrumaxel (37) är i vinkel mot arbetsstyckets rotations- axel (36), och att nämnda hål är försett med en fäst- anordning för fixering av skäret.

3. Skär enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att bompartiet (32) är försett med ett mot skäreggen avsmalnande parti i form av ett avfasat omrâde av mantelytan beläget på den del av skäret som är radiellt riktad huvudsakligen át samma håll som skäreggen.