SE510533C2 - Verktyg för skärande bearbetning - Google Patents

Description

UI 10 15 lx) UI 510 533 Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är anordna ett stabilt verktyg företrädesvis för borrning eller fräsning där verktygsspetsen har kilsamverkan med verktygskroppen sá att fastklämningskraften ökar med ökande matningskraft.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är anordna ett stabilt verktyg företrädesvis för borrning eller fräsning där verktygsspetsen lätt kan bytas.

Ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och en verktygsspets tillverkade av formsprutad hàrdmetall.

Ytterligare ett annat syfte med föreliggande uppfinning är att anordna ett verktyg och en verktygsspets där relativrörelse mellan verktygsspetsen och verktygskroppen omöjliggörs även efter förslitning av verktygskroppen.

Dessa och andra syften har uppnàtts genom ett verktyg, en verktygskropp och en verktygsspets såsom de definieras i efterföljande patentkrav med hänvisning till ritningarna.

Figurförleçkning Fig. 1 visar ett borrverktyg enligt föreliggande uppfinning, i sidovy. Fig. 2 visar en verktygsspets enligt föreliggande uppfinning i perspektivvy. Fig. 3A visar verktygsspetsen i en sidovy. Fig. 3B visar en förstorad del av verktygsspetsen i Fig. 3A. Fig. 4 visar verktygsspetsen i toppvy. Fig. 5 visar verktygsspetsen i bottenvy.

Fig. 6 visar ett tvärsnitt enligt linjen Vl-Vl i Fig. 4. Fig. 7A visar en verktygskropp enligt föreliggande uppfinning i perspektivvy. Fig. 7B visar en del av verktygskroppen i tvärsnitt. krivnin v finnin n UI 10 k) Un 510 535 3 Det i Fig. 1 visade utföringsexemplet av ett verktyg enligt uppfinningen är en sà kallad spiralborr, vilken innefattar en verktygsspets 10, en dragstàng, ej visad , en borrkropp 12 samt en mutter, ej visad.

Verktygsspetsen 10 är vid sin fràn borrkroppen 12 vända ände försedd med åtminstone en skärande egg 19, vilken ges olika utformning alltefter användningsområde. Sålunda är skäreggen eller skäreggarna i huvudsak raka och parallella med verktygsspetsens längsgående centrumaxel när det är fraga om en pinnfräs medan skäreggarna är cirkelformiga när det är fråga om en radiefräs.

Verktygsspetsens 10 främre ände visar i figurerna en egg 19 för borrning. Utseendet och användningsomràdet för verktyget kan variera pà màngahanda sätt.

Verktygsspetsen 10 är utförd i hàrdmaterial, förträdesvis hárdmetall och helst i formsprutad hárdmetall och innefattar tvà övre släppningsytor 15, en ändyta 16 samt dem förenande första 17 och andra 18 krökta ytor, Fig. 2-6. Samtliga dessa ytor och tillhörande eggar är utförda i samma material, d v s företrädesvis i formsprutad hárdmetall. Skärningslinjer mellan de andra krökta ytorna eller spànkanalerna 18 och släppningsytorna 15 bildar huvudskäreggar 19, företrädesvis via, förstärkningsfaser. Skäreggen har utsträckning fràn verktygets periferi till omrâdet för verktygets rotationsaxel 22. Skärningslinjer mellan de första krökta ytorna 17 och spànkanalerna 18 bildar biskäreggar 20. Spánkanalen kan alternativt vara anpassade för en borrkropp med raka spànkanaler. Verktygsspetsen innefattar företrädesvis även en urspetsningsyta 21, vilken nàr verktygsspetsens centrum och vilken bildar en vinkel, Fig. 6, med verktygets rotationsaxel 22. Verktygets största diameter utgörs av det diametrala avståndet mellan bieggarnas 20 radiellt yttersta punkter. Verktygsspetsens höjd är i huvudsak lika med nämnda största diameter, för att minimera slitaget frán spànor pà skarven mellan Verktygsspetsen och borrkroppen. Ändytans 16 största diameter är företrädesvis mindre än verktygets största diameter, för att släppning skall ernàs vid bearbetning. Spolhàl 23, i huvudsak parallella med rotationsaxeln 22, genomlöper verktygsspetsen fràn ändytan 16 till mynningen i respektive övre släppningsyta 15. Spolhàlen är UI 10 h) (Ju 510 533 4 anordnade pà en linje L som korsar rotationsaxeln 22 och pá ömse sidor om axeln 22. Ändytan 16 är utformad med ett antal frán varandra skilda klackar 30. Klackarna 30 är företrädesvis fyra till antalet och utgörs av tvá par av klackar 30A och 3OB, varvid varje par anordnas pá en linje L1 respektive L2, i huvudsak vinkelräta mot axeln 22, Fig. 5. De imaginära linjerna L1 och L2 skär axeln 22 och har utsträckning pà ömse sidor om linjen L. Linjen L1 bildar en vinkel oc med linjen L och linjen L2 bildar en vinkel ß med linjen L1.

Varje klack 30 innefattar en plan, axiellt yttre yta 31, vilken ansluter till tva konvexa flanker 32A, 328. Varje flank definieras, i tvärsnittet enligt Fig. 3B, av en radie R1, vars centrum företrädesvis är anordnat radiellt och axiellt bortom klacken. Radien R1 är cirka 1 till 1,5 mm. Klackarna 30 A är avlånga och har utsträckning radiellt inàt fràn den första krökta ytan eller mantelytan 17 till ett stycke fràn den centrala urtagningen eller bottenhálet 14. Avståndet mellan flankerna 32A, 32B minskar successivt i riktning mot den axiellt yttre ytan 31. Klacken har en höjd h och en största bredd w. Höjden h är maximalt 1 mm och bredden w är 0,6 till 2 mm.

Antalet klackar 30 beror indirekt av verktygsspetsens diameter, varvid antalet varierar mellan 2 till 6 klackar.

Vid sin mot borrkroppen 12 vända ände är verktygsspetsen försedd med ändytan 16, vilken är försedd med ett första ingreppsorgan 14, vilket i det visade utföringsexemplet innefattar en gängad urtagning 34 samt en äntringsyta 35, Fig. 6.

En dragstàng som skall samverka med verktygsspetsen bör uppvisa vid sin mot verktygsspetsen vända ände ett gängat parti 36, vilket är avsett att samverka med det första ingreppsorganet 14. l verksamt läge samverkar den gängade urtagningen 34 med dragstángens gängade parti 36. I dragstàngens andra ände bör ytterligare ett utvändigt gängat parti anordnas, vilket samverkar med en cylindrisk mutter, ej visad, försedd med ett nyckelgrepp. 10 20 lx) Vi 510 533 Borrkroppen är enligt Fig. 7A försedd med spolkanaler 23A, vilka följer borrens bommar längs en skruvformig bana på i huvudsak konstant avstånd från rotationsaxeln 22. Borrkroppen har skruvfomiga spånkanaler 18A eller raka spànkanaler och dessa kan sträcka sig längs hela kroppen eller längs en del därav.

Borrkroppen 12 är vid sin mot verktygsspetsen 10 vända ände försedd med en frontyta 24, vilken vid montering anordnas nära verktygsspetsens 10 ändyta, men förträdesvis ej i kontakt med denna. Frontytans största diameter är mindre än verktygsspetsens största diameter, men företrädesvis lika som verktygsspetsens minsta diameter. En central kanal 37 är anordnad i borrkroppen 12. Kanalen 37 har utsträckning genom hela kroppen och mynnar centralt i borrkroppens frontyta 24.

Frontytan är utformad med ett antal från varandra skilda, identiska urtagningar eller spår 26A, 26B, vilka i tvärsnitt beskriver en i huvudsak V- eller trapetsformad bana, Fig. 7B. Spåren är avlånga och har utsträckning längs väsentligen hela frontytan, frånsett att de skär kanalen 37. Varje spår bildar en spetsig vinkel med en imaginär linje genom spolhàlens 23A centra. Spåren 26A, 268 bildar i huvudsak ett X i frontytan 24, varvid minsta inneslutna vinkeln är cirka 50-70°. Varje spår 26 har två flanker 28A, 28B, vilka, via en skarp eller avrundad övergång, ansluter till bottnen 27. Flankerna bildar en spetsig vinkel s med varandra. Vinkeln s ligger i intervallet 40° till 80°, företrädesvis 55° till 60°. Frontytan 24 är anordnad på ömse sidor om spåret 26. Frontytan ansluter till samhörande flank via en trubbvinklig inre, mjuk eller skarp, övergång. Antalet spår 26, vilket beror av hur verktygsspetsens ändyta är utformad, är således lika det antal klackpar som ändytan har, varför antalet väljs i intervallet 2 till 6 spår. Spàret har ett djup dj och en största bredd z.

Klackens höjd är 50 °/° till 95 °/0 av spårets 26 djup och klackens största bredd w är större än spårets största bredd z. Detta innebär vid montering att ett spel p uppkommer mellan den yttre ytan 33A och bottnen 27 vid montering av verktygsspetsen i verktygskroppen. Spelet säkerställer att flankerna kommer i (J\ 10 k) LJ: 510 533 6 kontakt med varandra och att bottnen ej stödjer skäret, varför vickning undvikes. Ett motsvarande spel uppstår därmed också ovan frontytan 24. Klackarna och spåren bildar, i monterat skick, en fog med ett flertal kilverkande anslutningar vilka medför en ökning av friktionskraften med ökande matningskraft. En annan fördel med nämnda kilverkan är att den tillåter en viss snedställning av klackar och spàr relativt varandra i samband med monteringens inledning, varvid dessa styrs rätt av sin geometri vid fortsatt sammantryckning. Fogen är placerad så att den oftast kommer att befinna sig i borrhálet under borrningen. Ändarna på ett klackpar eller ett spår bör vara så långt ifrån varandra som möjligt för bästa momentöverföring.

Montering av Verktygsspetsen 10 på borrkroppen 12 sker på följande sätt.

Dragstången förs in i och genom borrkroppens 12 centrala hál 37 till dess att muttern, som är förbunden med dragstångens axiellt bakre ände, anslår mot en kontaktyta. Dragstångens främre parti sticker därmed ut centralt från frontytan 24.

Därefter förs det gängade partiet 36 in i bottenhålet 14 varvid verktygsspetsen roteras och gängas pá dragstàngen. Sedan förs verktygsspetsens klackar 30A, 30B för hand i kontakt med frontytans spår. Vid rotation av muttern kommer Verktygsspetsen 10 att dras fast mot frontytan, dvs läget enligt Fig. 1 har uppnåtts. I detta läge kommer ändytan 16 ej att anligga mot frontytan 24 utan ett spel 1.3 föreligger däremellan. Spelet L3 är av storleksordningen 1/100 - 10/100 mm.

Verktygsspetsen 10 är nu på ett fullgott sätt förankrad i borrkroppen 12.

Dragstången är i denna position i huvudsak avsedd att kvarhàlla verktygsspetsen vid utdragning av verktyget ur det bearbetade hålet medan klackarna och spåren tar upp de krafter och moment som uppstår vid skärande bearbetning. Dock är kraften från dragstàngen så pass stor att fogen mellan verktygsspetsen och kroppen ej tillåts glappa vid utdragning. Klackarna och spåren skär ej spånkanalerna 18, 18A.

I detta sammanhang skall påpekas att gängförbandet mellan Verktygsspetsen och dragstàngen tjänar tvà syften, nämligen dels att placera verktygsspetsen 10 i ett fixerat läge i borrkroppen vid montering, dels att vid användningen av det skärande verktyget alltid säkerställa att verktygsspetsen 10 hålls kvar i sitt fixerade läge. 10 lx) (Jr 510 553 En borr enligt föreliggande uppfinning innehåller mycket hårdmetall samt avlastar dragstången både radiellt och axiellt.

Efter monteringen kommer klackarna 30 och spåren 26 att bilda linjeformiga kontaktytor. Klackarnas och spàrens kontaktytor ligger i huvudsak i ett gemensamt plan. Profilhöjden är maximalt 20 % av verktygsspetsens höjd. Verktygsspetsen 10 kan således lösbart sammankopplas eller avlägsnas fràn frontytan 24 när dragstångens ände 36 utskruvas, dvs aktiveras från ett första axiellt främre läge till ett andra axiellt bakre läge.

När verktygsspetsen 10 skall bytas ut förfares på omvänt sätt som vid monteringen, varvid verktygsspetsen 10 kan avlägsnas från borrkroppen 12 och bytas.

För den ovan angivna utföringsformen gäller att verktygsspetsen har kilsamverkan med verktygskroppen så att fastklämningskraften eller friktionskraften, d v s motståndet mot radiell rörelse av delen relativt kroppen, ökar med ökande matningskraft. Dessutom är fästorganen anordnade att påverka verktygsspetsen i samma riktning som matningskraften under borrning, d v s dragstången drar verktygsspetsen axiellt bakåt i huvudsak i samma riktning som matningkraften verkar.

Det är underförstått att geometrierna för de samverkande klackarna och spåren kan varieras inom ramen för föreliggande uppfinning utan att avvika från uppfinningstanken. Således kan geometrierna anta de flesta av gängors tvärsnitt (dock med en täckningsgrad om max 95%), t.ex. trapetsform på båda samverkande ytorna. Uppfinningen är användbar även för fräsar. Verktygsspetsen är företrädesvis belagt med skikt av t.ex. A|2O3,TiN och/eller TiCN. I vissa fall kan det vara befogat att belägga superhårda material såsom PCD på skäreggarna.

Un 10 510 533 8 Likasà är det möjligt att utnyttja andra fasthállningsorgan än en central dragstàng exempelvis är det möjligt att fasthàlla verktygsspetsen medelst en, vinkelrätt mot rotationsaxeln rörlig, kil.

Dessutom skall påpekas att de ovan beskrivna utföringsformerna hänför sig till verktyg som roterar relativt sin längsgående eller arbetsstyckets centrumaxel och att fasthàllningsorganet roterar med verktyget. Utföringsformerna kan nyttjas även som stillastående men dà i kombination med ett roterande arbetsstycke.

Uppfinningen är pá intet sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna utan kan fritt varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (10)

10 20 [u UI 510 533 Patentkrav

1. Verktyg för relativt ett arbetsstycke, roterande skärande bearbetning, innefattande en verktygskropp (12), en verktygsspets (10) och fästorgan (36), varvid verktygskroppen har en frontyta (24) och verktygsspetsen har en ändyta (16) anordnade att i monterat läge vara vända mot varandra, varvid kroppen har en skaftdel (40) och en rotationsaxel (22), k ä n n e t e c k n a t a v att verktygsspetsen består av formsprutad hàrdmetall och innefattar ett centralt bottenhàl (14) att samverka med fästorganet (36) och minst en skäregg (19), varvid bottenhálet och skäreggen är integrerade med verktygsspetsen (10), varvid skäreggen har utsträckning fràn verktygets periferi till området för verktygets rotationsaxel (22) och att frontytan (24) och ändytan (16) innefattar samverkande upphöjningar (30) och urtagningar (26), vilka är anordnade att i huvudsak ensamma överföra vid bearbetning uppkommande och mot skaftdelen riktade skärkrafter och att både upphöjningarna (30) och urtagningarna (26) anordnats pà imaginära linjer (L1,L2) vilka bildar en spetsig vinkel (ß) med varandra.

2. Verktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at a v att de samverkande upphöjningarna (30) och urtagningarna (26) utgörs av minst tvà par klackar (30A,30B) och minst tvà spär (26A,26B), vilka är anordnade radiellt utanför rotationsaxeln (22), för kilsamverkan sinsemellan.

3. Verktyg enligt nagot av krav 2, k ä n n e t e c k n at a v att klackarna (3OA,30B) och spàren (26A,26B) bildar linjeformiga kontaktytor och att frontytan (24) och ändytan (16) är åtskilda ett avstånd (L3) i monterat läge.

4. Verktyg enligt krav 1, 2 eller 3, 10 k) 'Ji u) C sin sas 10 k ä n n e t e c k n a t a v att verktyget är avlångt och att verktygsspetsen (10) är anordnad att kunna lösbart sammankopplas eller avlägsnas från frontytan (24) när fästorganet aktiveras fràn ett första axiellt läge till ett andra axiellt läge.

5. Verktyg enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at a v att upphöjningarna är utbildade i form av kilformade klackar (30) vilka har utsträckning längs en del av ändytans (16) diameter och att urtagningarna är utbildade i form av kilformade spår (26) vilka har utsträckning längs i huvudsak verktygskroppens hela tvärriktning och att spolkanaler (23,23A) är anordnade radiellt utanför det centrala hålet (14,37).

6. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a v att ett spel (p) är anordnat mellan en klackens yttre yta (31) och en spárets botten (27) och att varje klack i tvärsnitt beskriver en stympad projektilform medan spåren beskriver en i huvudsak trapetsformad bana i tvärsnitt och att klackens höjd (h) är 50 % till 95 % av spårets djup (d) och att antalet samverkande spår och klackpar är lika manga, nämligen från 2 till 6 stycken.

7. Verktygsspets för roterande spånavskiljande bearbetning, varvid verktygsspetsen (10) har en cirkulär grundform samt har åtminstone en skärande egg (19), vilken är integrerad med verktygsspetsen (10), vilken vid sin från skäreggen vända ände är försedd med en ändyta (16) innefattande upphöjningar (30A,30B), varvid spetsen har en rotationsaxel (22), k ä n n e t e c k n a d a v att verktygsspetsen består av formsprutad hårdmetall och innefattar ett centralt bottenhàl (14) att samverka med ett fästorgan, minst en skäregg (19), varvid bottenhålet och skäreggen är integrerade med verktygsspetsen (1 O), varvid skäreggen har utsträckning fràn verktygets periferi till omradet för verktygets rotationsaxel (22) och att verktygsspetsens ändyta (16) innefattar upphöjningar (30), vars flanker (32A,32B) är avsedda att utgöra skärets undre anliggningsytor och att upphöjningarna (30) åtminstone delvis sammanfaller med imaginära linjer (L1,L2) vilka bildar en spetsig vinkel (ß) med varandra. UI 10 510 533 11

8. Verktygsspets enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att upphöjningarna är utbildade i form av klackar (30), vars flanker (32A,32B) är konvexa, varvid klackarna har utsträckning längs en del av ändytan och vilka anordnas pà avstånd fràn bottenhálet (14), vilket är koncentriskt med verktygets rotationsaxel (22) och att bottenhàlet innefattar ett gängat parti (34).

9. Verktygskropp för ett verktyg för roterande spànavskiljande bearbetning, innefattande en skaftdel (40), spánkanaler (23,23A), en frontyta (24) samt fästorgan, varvid kroppen har en centrumaxel (22), k ä n n e t e c k n a d a v att frontytan (24) har urtagningar (26A,26B), varvid urtagningarna är anordnade att utgöra verktygskroppens enda anliggningsorgan och att frontytan (24) har en central urtagning varigenom en fästorganets fria ände är anordnad att utsticka och att den fria utstickande änden hos fästorganet är gängad och att urtagningarna (26) anordnats längs imaginära linjer (L1,L2) vilka bildar en spetsig vinkel (ß) med varandra.

10. Verktygskropp enligt krav 9 k ä n n e t e c k n a d a v att urtagningarna utgörs av spàr (26A,26B), vilka i tvärsnitt beskriver en i huvudsak V- eller trapetsformad bana.