SE509339C2 - Verktyg och skär för spånavskiljande bearbetning - Google Patents

Description

15 20 25 30 509 339 2 Ytterligare ett armat syfte med föreliggande uppfinriing är att anordna ett verktyg och ett skär i vilket skäret ej kan positioneras snett även om en av de samverkande räfflade ytoma förslitits.

Ytterligare ett armat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och ett skär där fastspänningskraften fördelas på så stor yta att skäret ej riskerar att klyvas.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och ett skär där vridning av skäret under bearbetning undviks.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och ett skär med stort motstånd mot utdragning av skäret från hållaren.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfimiing är att anordna ett verktyg och ett skär där relativrörelsen mellan skär och hållare är försumbar.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och ett skär där skäret lättare styrs in i skärsätet vid montering.

Dessa och andra syften har uppnåtts genom ett verktyg och ett skär såsom de definierats i efterföljande patentkrav med hänvisning till ritningarna.

Fig. 1 visar ett verktyg enligt föreliggande uppfinning, i sidovy.

Fig. 2 visar verktyget i toppvy. Fig. 3 visar ett tvärsnitt enligt linjen III-III i Fig. 1. Fig. 4 och 5 visar en hållare i två perspektivvyer. Fig. 6 och 7 visar förstorade tvärsnitt av undre stödytorna i Fig. 3. Fig. 8 visar ett skär enligt föreliggande uppfinning i en perspektivvy underifrån. Fig. 9 visar en alternativ utföringsforrn av ett verktyg enligt föreliggande uppfinning i en sprängd perspektivvy. 10 15 20 25 30 509 339 3 Kortfattad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning avser ett verktyg och ett skär fór spånavskiljande bearbetning, företrädesvis för spårsvarvning. Verktyget innefattar en hållare och ett skär. Hållaren innefattar åtminstone ett skärsäte, vilket har en övre sida och en undre sida. Skäret innefattar en övre yta, en undre yta. Skärsätets övre sida och skärets övre yta innefattar första samverkande kontaktytor, vilka definierar en första flankvinkel. Skärsätets undre sida och skärets undre yta innefattar andra samverkande kontaktytor, vilka definierar åtminstone en andra flankvinkel. Den första flankvinkeln är större än den andra flankvinkeln. Skäret har kantytor, varvid en skärningslinje mellan en kantyta och övre ytan bildar en skäregg eller varvid två skärningslinjer mellan kantytoma och övre ytan bildar två skäreggar. Skäret är anordnat att klämmas fast i skärsätet mellan övre och undre sidan. Skärsätets undre sida och Skärets undre yta innefattar upphöjningar och urtagningar, vilka bildar de andra kontaktytorna. Upphöjningarna är utbildade i form av åsar, vilka har utsträckning i skärets hela längsriktning. Urtagningarna är utbildade i form av spår vilka har utsträckning i skärsätets hela längsriktning varvid i tvärsnitt sett endast delar av dessa samverkar. Den första flankvinkeln ligger i intervallet 120° till 160° och den andra flankvinkeln ligger i intervallet 40° till 80° företrädesvis 55° till 60°. Ett spel är anordnat mellan ett åsens krön och en spårets botten. Åsarna beskriver en i huvudsak sinusformad kurva medan spåren beskriver en i huvudsak trapetsformad bana i tvärsnitt. Skärets undre yta är något konkav i skärets längdriktning. Åsens höjd h är 50 % till 95 % av spårets djup d och antalet samverkande spår och âsar är lika många, nämligen från till 2 till 10 stycken.

Uppfmningen avser vidare ett skär för spânavskiljande bearbetning företrädesvis för spårsvarvning eller slitsfräsning innefattande en övre yta, en undre yta, samt dem förenande kantytor. En skärningslinje mellan en kantyta och övre ytan bildar en skäregg eller två skärningslinjer mellan kantytoma och övre ytan bildar två skäreggar. Skäret är anordnat att klämmas fast i ett skärsäte mellan en övre och en undre sida. Skärets övre yta har första ytor, vilka i 10 15 20 25 30 509 359 4 tvärsnitt definierar en första flankvinkel. Skärets undre yta har andra ytor, vilka definierar en andra flankvinkel. Den första flankvinkeln är större än den andra flankvinkeln. Skärets undre yta innefattar upphöjningar vars flanker utgör skärets undre stödytor. Upphöjningama är utbildade i fonn av åsar, vilka har utsträckning i skärets hela längsriktning. Den första flankvinkeln ligger i intervallet l20° till 160° och att den andra flankvinkeln ligger i intervallet 40° till 80° företrädesvis 55° till 60°.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Med hänvisning till Fig. 1-8 visas ett verktyg 10, innefattande en hållare 11 och ett skär 12. Hållaren 11 är av den typ där en arm 13 innefattar ett skärsätes 14 övre sida 15. Armen är rörlig genom att en slits 16 anordnats myrmande i skärsätet. Slitsen har utsträckning i skärets längdriktning, ett lärnpligt avstånd, förbi en, armen påverkande, skruv 17. En anslagsyta 34 är anordnad i anslutning till slitsens 16 undre begränsningslinje, varvid ytan 34 utgör ett stopp för skäret i dess längdriktning. Den övre sidan 15 är av konventionell geometri, det vill säga den har en generell V-form med mot skäret konvergerande flanker 15A, 15B. Flankerna bildar en trubbig, inre vinkel ö med varandra, vilken ligger i intervallet l20° till 160°. En släppningsyta är anordnad mellan flankema för att undvika central kontakt med skäret. Armen är avsedd att klämma skäret mot skärsätets undre sida 19. Den undre sidan är utformad med ett antal från varandra skilda, identiska spår 26, vilka i tvärsnitt beskriver en i huvudsak trapetsformad bana. Spåren är avlånga och har utsträckning längs hela undre sidan 19, i linjen R, där närrmda linje väsentligen sammanfaller t.ex. med spårets botten 27. Linjen R sammanfaller i huvudsak med riktningen F, vilken är matningsrikming när verktyget används som avstickningsverktyg. Med "i huvudsak" menas här att vinkeln ß mellan linjen R och riktningen F kan vara 0° till +30°. Linjen R bildar en vinkel a mot riktningen L, vilken är matningsriktning när verktyget används som längdsvarvningsverktyg. Vinkeln of kan vara 90° i 15°. Spåret 26 har vidare två flanker 28A, 28B, vilka, via en skarp eller avrundad övergång, ansluter till 10 15 20 25 30 509 559 5 bottnen 27. Flankema bildar en spetsig vinkel a med varandra. Vinkeln a ligger i intervallet 40° till 80°, företrädesvis 55° till 60°. En plan yta 29A, 29B är anordnad på ömse sidor om spåret 26. Varje yta är företrädesvis plant utformad och ansluter till sarnhörande flank via en trubbvinklig inre, mjuk eller skarp, övergång. Antalet spår 26 beror av skärets bredd i skäreggens 24 riktning, varvid antalet väljs i intervallet 2 till 10 spår. Spåret har ett djup d och en största bredd z. Bottnen kan alternativt beskrivas med en radie om cirka 0,2 till 0,4 mm.

Skäret 12 innefattar en övre yta 18, en undre yta 29 samt dem förenande kantytor 20, 21, 22, 23, varvid skärningslinjer mellan kantytoma 22, 23 och övre ytan 14 bildar skäreggar 24, 25. Skäret är företrädesvis något bredare än skärsätet, för släppningens skull. Skäreggens 24 längd är kortare än skärets höjd mellan övre och undre ytorna 18, 29. Den övre ytan har två flanker 18A, l8B, vilka konvergerar mot den undre ytan 29 med en yttre vinkel i huvudsak motsvarande ovannämnda vinkel ö. Den undre sidan är utformad med ett antal från varandra skilda, i huvudsak, identiska åsar 30. Åsarna bildar en i huvudsak sinusformad kurva i tvärsnittet enligt Fig. 3, vilken svänger kring en linje som i huvudsak ligger i de plana ytorna 29A, 29B. Åsarna är avlånga och har utsträckning längs hela undre sidan 29, i linjen r, där nänmda linje sammanfaller t.ex. med åsens botten 31. Linjen r sammanfaller i huvudsak med riktningen F, såsom beskrivits ovan. Linjen r bildar en vinkel a mot riktningen L, såsom beskrivits ovan. Vinkeln a kan vara 90° i l5°. Åsen 30 har vidare två flanker 32A, 32B, vilka tangerande ansluter till bottnen 31. Bottnen kan beskrivas med en radie om cirka 0,2 till 0,4 mm. Flankerna bildar en spetsig vinkel e med varandra. Vinkeln e ligger i intervallet 40° till 80°, företrädesvis mellan 55° och 60°. Ett krön eller en krökt yta 33A, 33B är anordnad på ömse sidor om åsen 30. Varje yta ansluter tangerande till samhörande flank via en mjuk övergång. Åsen har en höjd h och en största bredd w. Antalet åsar 30 beror av skärets bredd i skäreggens 24 riktning och väljs till antalet lika som antalet spår 26, nämligen från 2 till 10. Åsens höjd är 50 % till 95 % av spårets 26 djup och åsens största 10 15 20 25 30 509 339 6 bredd w är större än spårets största bredd z. Detta innebär vid montering att ett spel p (Fig.3) uppkommer mellan krönet 33A och bottnen 27 vid montering av skäret i hållaren. Spelet säkerställer att flankema kommer i kontakt med varandra och att bottnen ej stödjer skäret, varför vickning undvikes.

Montering av skäret 12 i hållaren 11 sker på följande sätt. När skruven 17 lossas vidgas skärsätet 14 genom att i armen 13 upplagrad elastisk energi frigöres. Därmed kan skäret linjeras med hållaren och ansättas så att samhörande åsar 30 och spår 26 kommer i ingrepp med varandra. Därefter inskjutes skäret, vilket styrs medelst nämnda ingrepp, till dess att skärets inre kantyta 23 anslår mot anslagsytan 34. Sedan kan skruven 17 aktiveras så att armens 13 flariker 15A, l5B anslår mot samhörande flanker l8A,l8B på skäret, varvid åsama trycks fast mot spåren. Vid lossning reverseras proceduren.

Genom de samverkande åsama och spåren kan härledas ett kraftspel vid varje kontaktyta, där flanksarnverkan sker, enligt T” = u * P/\/ 3 när u är 60° och ö är 120° och där T” är skjuvkraften på flariken, u är friktionskoefñcienten och P är kraftresultanten. Vid exempelvis ett skär med fyra mm:s skäreggslängd med sex kontaktytor fås totala skjuvkraften r°,,,,=6* u*P/\/3~3,su1> att jämföra med konventionella verktyg där Tflo, = u P. Med andra ord medför föreliggande uppfinning att skäret har ett motstånd mot utdragning ur skårsätet om cirka 3,5 gånger större än skär av konventionellt utförande. Dessutom ger verktyget enligt föreliggande uppfinning en bättre stabilitet mot vridning jämfört med de konventionella verktygens samverkande V-profiler. Detta orsakas av att den branta flankvinkel som kan användas vid föreliggande uppfinning kräver relativt stort lyft av armen 13 innan vridning kan uppstå. I ett fall reducerades vridningen med 2/3 med ett skär enligt föreliggande uppfinning. Feltoleranser eller snedställningar av armen tar ett skär enligt föreliggande uppfinning ut på grund av det gynnsammare kraftspclet jämfört med konventionella skär. Bygghöjden kan minskas med samma hållfasthet på skäret och med samma mängd hårdmetall. I och med att armens 13 klämkraft är 10 15 20 509 339 7 utspridd på en större yta minskas risken för klyvning av skärets undre yta 29.

Dessutom har det visat sig fördelaktigt att anordna skärets undre yta 29 något konkav i skärets längdriktning för att säkerställa anliggning i fram- och bakkant vid skärets ändar.

I Fig. 9 visas en alternativ utiöringsform av ett verktyg 10” enligt föreliggande uppfinning, varvid hållaren 11” är utförd som en skena avsedd att fästas i ett block, ej visat. Skäret 12” fasthålles medelst en i skenan integrerad arm på det sätt som beskrivs i US-A- 4 588 333, vilket härmed inkorporeras i beskrivningen. Skärets undre yta 29' och skärsätets undre sida 19” innefattar samverkande åsar 30” och spår 26', såsom de beskrivits ovan.

Det är underförstått att geometriema för de samverkande åsama och spåren kan varieras inom ramen för föreliggande uppfimiing utan att avvika från uppfinningstariken. Således kan geometriema anta de flesta av gängors tvärsnitt (dock med en täckningsgrad om max 95%), t.ex. trapetsfonn på båda samverkande ytorna. Det är även möjligt att ett eller flera centrala krön 33A flyttas i höjdled relativt omgivande krön för att skapa en generellt sett, i tvärriktriingen, konkav eller konvex undersida på skäret, varvid hållare utbildas med komplementära ytor. Uppñnningen är användbar även för slitsfräsar.

Skäret, inklusive undre ytan 29, 29°, är företrädesvis belagt med skikt av t.ex.

AlzOyTiN och/eller TiCN.

Claims (9)

10 15 20 25 30 509 339 Patentkrav

1. Verktyg fór spånavskiljande bearbetning, företrädesvis för spårsvarvning eller slitsfräsning, innefattande en hållare (1l;l1') och ett skär (12;12'), varvid hållaren innefattar åtminstone ett skärsäte (14), vilket har en övre sida (15) och en undre sida (19;19'), varvid skäret innefattar en övre yta (18), en undre yta (29;29”), varvid skärsätets övre sida och skärets övre yta innefattar första samverkande kontaktytor (l5A,l8A;15B,l8B), vilka definierar en första flankvinkel (ö) och varvid skärsätets undre sida och skärets undre yta innefattar andra samverkande kontaktytor (28A,32A;28B,32B), vilka definierar åtminstone en andra flankvinkel (oas), k ä n n e t e c k n a t a v att den första flankvinkeln (ö), som anger vinkeln mellan de respektive övre stödytorna på både skär (12;l2°) och hållare (l l;l 1”), är större än den andra flankvinkeln (oas), som anger vinkeln mellan de respektive undre stödytoma på både skär och hållare och att skärsätets undre sida (19;19') och skärets undre yta (29;29') innefattar upphöjningar (30;30”) och urtagningar (26;26°), vilka bildar de andra kontaktytoma.

2. Verktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att skäret har kantytor (20,2l,22,24), varvid en skärningslinje mellan en kantyta och övre ytan bildar en skäregg (24') eller varvid två skärningslinjer mellan kantytorna (22,24) och övre ytan (18) bildar två skäreggar (24,25), varvid skäret är anordnat att klämmas fast i skärsätet mellan övre och undre sidan (15,19;19').

3. Verktyg enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att upphöjningama är utbildade i form av åsar (30;30') vilka har utsträckning i skärets hela längsriktning och att urtagningarna är utbildade i forrn av spår (26;26°) vilka har utsträckning i skärsätets hela längsriktning, varvid i tvärsnitt sett endast delar av dessa samverkar. 10 20 5 Û 9 3 5 9

4. Verktyg enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att den första flankvinkeln (ö) ligger i intervallet l20° till 160° och att den andra flankvinkeln (oas) ligger i intervallet 40° till 80°, företrädesvis 55° till 60°.

5. Verktyg enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av attettspe1(p)äranordnatmellanettåsenskrön (33A) och en spårets botten (27) och att åsama beskriver en i huvudsak sinusforrnad kurva medan spåren beskriver en i huvudsak trapetsforrnad bana i tvärsnitt och att skärets undre yta (29;29”) är något konkav i skärets längdriktning.

6. Verktyg enligt krav 2, 3, 4 eller 5, kännetecknat av attåsenshöjd(h)är50%till95%av spåretsdjup (d) och att antalet samverkande spår och åsar är lika många, nämligen från 2 till 10 stycken.

7. Skär för spånavskiljande bearbetning, företrädesvis för spårsvarvning eller slitsfräsning, innefattande en övre yta (18), en undre yta (29;29°) samt dem förenande kantytor (20,2l,22,24), varvid en skärningslinje mellan en kantyta och övre ytan bildar en skäregg (24') eller varvid två skärningslinjer mellan kantytorna (22,24) och övre ytan (18) bildar två skäreggar (24,25), varvid skäret är anordnat att klämmas fast i ett skärsäte (14) mellan en övre och en undre sida (15,l9;l9°), varvid skärets övre yta har första ytor (18A,18B), vilka i tvärsnitt definierar en första flankvinkel (ö) och skärets undre yta har andra ytor (32A,32B), vilka definierar en andra flankvinkel (s), k ä n n e t e c k n at a v att den första flankvinkeln (ö) är större än den andra flankvinkeln (s) och att skärets undre yta (29;29') innefattar upphöjningar (3 0;30°) vars flanker (32A,32B) utgör skärets undre stödytor.

8. Skär enligt krav 7, 509 339 10 k ä n n e t e c k n a t a v att upphöjningarna är utbildade i form av åsar (30;30') vilka har utsträckning i skäretš hela längsriktning.

9. Skär enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att den första flankvinkeln (ö) ligger i intervallet l20° till l60° och att den andra flankvinkeln (s) ligger i intervallet 40° till 80° företrädesvis 55° till 60°. i