SE519728C2 - Spiralborr och polygonalt indexerbart skär med släppningsytor med skiljda vinklar - Google Patents

Description

n. n. , , _, ^ fl- u. . . .,", " H w u.. . .. . . , _ _ __ z :- - .. , f* '_*~_=: ,.. ... .,'., I ', 0 u » ,_*' '_ ~- v 1 . 1 ' ~ H -v- u IQ Uppfinninqens bakgrund Generellt tenderar spiralborrar att svänga i torsions- riktningen under bearbetning. Då borrverktyget är i arbete vri- der sig skaftet fram och tillbaka i torsionsriktningen, varige- nom detsamma omväxlande förlängs och förkortas. Denna cykel skapar en regenerativeffekt i form av en återkopplad vibra- tionsmekanism som i korthet kan beskrivas på följande sätt.

När ett borrskaft svänger på ovan antytt sätt skär den enskilda skäreggen en vågformad yta i borrhålets botten, såsom allmänt illustreras i fig 3 och 4. När därefter antingen en och samma skäregg eller en efterföljande skäregg (i beroende av om verktyget inbegriper en eller flera skäreggar som skär i samma bana) överfar denna vågyta, skapas en sekundär vågyta (jämför de heldragna resp. streckade våglinjerna i fig 4). I praktiken innebär detta att den nominella spàntjockleken kommer att vari- era i beroende av fasläget eller fasförskjutningen mellan de vågformade ytorna i borrhälets botten. När den nominella spån~ tjockleken varierar kommer även skärkraften att variera. Detta utgör drivkraften bakom ovannämnda vibrationsmekanism. Ökas spånbredden (genom att borrens diameter ökas samtidigt som bor- rens övriga egenskaper förblir oförändrade) utöver ett visst värde orkar det mekaniska systemet ej längre hålla emot, varför svängningsamplituden kommer att växa och bli instabil. Med "det mekaniska systemet" förstås här i första hand den spiralskurna borren som sådan. Detta mekaniska system påverkas i första hand av borrskaftets längd. Närmare bestämt blir en längre borr labilare i torsionsled än en kortare.

Därest regenerativeffekten utlöses, dvs vibrationernas amplitud växer, blir vibrationsnivån efter kort tid mycket hög.

Amplitudens tillväxt avtar dock efter en tid till följd av andra mekanismer, exempelvis det förhållandet att skäreggen ej kan skära sig fri.

Uppfinninqens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att komma till rätta med ovan angivna problem och skapa en förbättrad spiralborr.

Ett grundläggande syfte är sålunda att skapa en spiralborr som direkt vid ibruktagande motverkar uppkomsten av instabil rege- 10 ß 25 D.) L!! , .fvçfv p: u» .- ,, u _ _ _' R ' 1* - - f '. ': _- . . . . å; .'~* »i .. . . nerativeffekt, dvs ökande svängningsamplitud i borrskaftet då borren arbetar.

Enligt uppfinningen nås ovannämnda syfte medelst de sär- drag som är angivna i patentkravets l kännetecknande del. För- delaktiga utföranden av uppfinningen är vidare definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen Det i fig 1 visade borrverktyget inbegriper ett med 1 betecknat skaft som vid en bakre ände övergår i en infästnings- del 2 med en form som lämpar sig för infästning av verktyget i en konventionell hållare. Vid sin främre ände eller spets upp- visar skaftet två skär 3. I det visade exemplet är dessa skär av lösgörbar typ. Närmare bestämt kan de fästas med hjälp av skruvar i säten i området av skaftets spets. I exemplet sträcker sig ett mot antalet skär svarande antal spår 4 bakåt från skaftets spets. Dessa spår är spiralformiga och har till uppgift att ur borrhälet evakuera spånor som lösgörs av skären 3.

I fig 2 illustreras det enskilda skäret 3 i förstorad skala. I detta utförandeexempel har skäret hexagonal grundform och uppvisar tre par samverkande huvudskäreggar 5, 5 som är parvis verksamma under arbete. Med andra ord kan skäret 3 omställas mellan tre olika lägen i tillhörande säte.

Varje enskild huvudskäregg 5 är utformad eller lokalise- rad mellan ä ena sidan en front- eller ovanyta 6 pä skäret och ä andra sidan en släppningsyta 7 vilken sträcker sig i spetsig vinkel mot frontytan 6 (eller - om frontytan har komplex, ojämn form - ett godtyckligt neutralplan som är generellt parallellt med frontytan). I enlighet med gällande standard ligger släpp- ningsytans 7 vinkel relativt frontytan 6 inom området 78-84°, dvs dess komplementvinkel ß (se fig 5-7) ligger inom området 6- l2°.

En frontytan 6 motsatt undersida på skäret är i fig 5-7 betecknad 8.

Så långt det visade borrverktyget och dettas skär hit- tills beskrivits är detsamma i allt väsentligt tidigare känt.

Nytt och karakteristiskt för föreliggande uppfinning är att i anslutning till åtminstone en del av skärets 3 enskilda 10 U 25 519 728 4 . - . = .i c ß huvudskäregg 5 är utformad en andra släppningsyta 9 vilkens vinkel relativt frontytan 6 (eller ett med denna väsentligen parallellt neutralplan genom skäret) är större än den första släppningsytans 7 vinkel relativt densamma. Med fördel ligger den andra släppningsytans 9 vinkel relativt frontytan inom området 87-89°, dvs komplementvinkeln a enligt fig 5-7 ligger inom området 1-33 Vid utförandet enligt fig 2 och 5 samt vid det alternati- va utförandet enligt fig 6 sträcker sig den andra släppningsy- tan 9 enbart utmed en viss del av den enskilda huvudskäreggens 5 längd. Härvid ansluter sig släppningsytan 9 till en sekundär, kortare skäregg eller kantformation 10 som vid utförandena enligt fig 5 och 6 är förskjuten i djupled relativt den huvud- skäregg 5 som enbart ansluter sig till den första släppnings- ytan 7. Närmare bestämt är släppningsytan 9 jämte tillhörande sekundäregg 10 förskjutna ett stycke in i skärkroppen, varvid ytan 9 via en brytlinje 11 övergår i en yta 12 som kan vara parallell med släppningsytan 7, dvs vinklarna ß och y är lika stora. I praktiken bör ytans 9 längd "x" vara mindre än ytans 12 längd "y". Det skall även påpekas att den försänkning som avgränsas av ytorna 9 och 12 bör ha en bredd som är betydligt mindre än huvudsläppningsytans 7 totala bredd. Med andra ord bör sekundäreggens 10 längd vara betydligt mindre än den enskilda huvudskäreggens 5 längd.

Vid utförandet enligt fig 6 är ytorna 9 och 12 utformade på ett utsprång som skjuter ut något i förhållande till släpp- ningsytan 7. I övrigt kan samma dimensions- och vinkelförhål- landen som ovan angivits med avseende pä utförandet enligt fig 5 gälla även här.

I fig 7 visas ett tredje utförande vid vilket den andra, brantare släppningsytan 9 sträcker sig utmed skäreggens 5 hela längd. Vid detta utförande övergår den andra släppningsytan 9 sålunda direkt i släppningsytan 7 via brytlinjen 11. Med andra ord saknas härvid försänkningar resp. utspráng av det slag som visas i fig 5 och 6. enskilda skäret 3 till förhållande till det I fig 8 illustreras hurusom det borren även kan vara placerat i ett i referensplan som representeras av borrens geometriska centrum- axel "c" (rotationsaxeln) snedställt läge. Det väsentliga KJI 20 k) U! 519 728 5 m» v- enligt uppfinningen är att den andra släppningsytan 9 sträcker sig i annan vinkel relativt sagda referensplan än den första släppningsytan 7.

Uppfinningens funktion och fördelar Genom att på ovan angivet sätt utforma skäret med icke blott en enda plan släppningsyta som sträcker sig i exempelvis 78-84° vinkel mot den enskilda skäreggen, utan även med en andra släppningsyta som sträcker sig i brantare vinkel mot skä- rets frontyta, har det visat sig att borren icke kan svänga med en högre amplitud än den som borren fär genom att skära sig fri; förutsatt att släppningsytan icke plasticerar materialet i arbetsstycket. En dylik plasticering av material dämpar sväng- ningarna på grund av det arbete som åtgår för plasticeringen.

Antingen begränsas svängningarnas amplitud eller sjunker sväng- ningsfrekvensen under den frekvens som är naturlig för verkty- get, dvs verktygets egenfrekvens. Den amplitud med vilken verk- tyget svänger när detsamma ej kan svänga i sin egenfrekvens utan i en lägre frekvens blir med nödvändighet lägre i och med att svängningarna i dessa frekvenser snabbare dämpas. För att ovannämnda regenerativeffekt skall kunna utlösas, dvs sväng- ningsamplituden växa till, vid en viss frekvens, krävs att sys- temets överföringsfunktion i denna frekvens, representerad i det komplexa talplanet, skall ha en negativ realdel. Vid lägre frekvenser blir realdelen positiv.

Därest borrverktyget ej kan svänga med högre frekvenser kan regenerativeffekten ej heller bli instabil, dvs utlösas (se Veck M Teipel K "Dynamisches Verhalten spanander Werkzeug- maschinen", Springer-Verlag 1977, ISBN 3-540-08468-1).

En väsentlig fördel med föreliggande uppfinning är att densamma möjliggör användning av spiralborrar med större längd och/eller diameter än tidigare kända borrar med motsvarande prestanda. Tillverkaren kan sålunda välja mellan att antingen förlänga borrens skaft eller utföra skären med längre skäreggar (dvs större diameter) eller fler effektiva skäreggar utan att regenerativeffekten blir instabil. Givetvis kan även en för- längning av borrskaftet kombineras med en ökning av diametern.

Claims (10)

51% 728 Patentkrav

1. Spiralborr innefattande ett skaft (1) med ett eller flera spiralformiga, spåntransporterande spår (4) som vart och ett samverkar med minst ett spånavskiljande skär (3) med åtminstone en skärande egg (5) lokaliserad mellan en ovanyta (6) och en släppningsyta (7), vilken sträcker sig dels i vinkel mot ett referensplan genom borrskaftets centrumaxel (C), dels i en vin- kel av 78-84° relativt sagda ovanyta, k ä n n e t e c k n a d därav, att i anslutning till åtminstone en del av den skärande eggen (5) är på samma sida av eggen som nämnda släppningsyta (7) utformad en andra släppningsyta (9), vilken sträcker sig i annan vinkel relativt sagda referensplan än den förstnämnda släppningsytan (7), närmare bestämt i en vinkel inom området 87-89° relativt skärets ovanyta.

2. Spiralborr enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den andra släppningsytan (9) sträcker sig enbart utmed en viss del av eggens (5) hela längd, varvid en sekundär skäregg (10) mellan frontytan (6) och sagda andra släppningsyta (9) är förskjuten i djupled relativt en huvudskäregg (5), som enbart ansluter sig till den första släppningsytan (7).

3. Polygonalt, indexerbart skär (3) för spånavskiljande borr- ning, innefattande en ovanyta (6) och en undersida (8), vilka är väsentligen parallella, samt en första släppningsyta (7), vilken sträcker sig från ovanytan (6) till undersidan (8), närmare bestämt i en spetsig vinkel (ß) mot ovanytan, varvid skäret har åtminstone två huvudskäreggar (5), vilka är lokali- serade i övergången mellan ovanytan (6) och släppningsytan (7), k ä n n e t e c k n a t därav, att mellan ovanytan (6) och en andra släppningsyta (9) är utformad en andra skäregg (10) som är väsentligen parallell med huvudskäreggen (5), men plan- förskjuten från denna, varvid sagda andra släppningsyta (9) sträcker sig i en annan vinkel i förhållande till ovanytan (6) än d~n första släppningsytan (7), och att den andra släppnings- ytan (9) via en brytlinje (ll) övergår i en tredje släppnings- yta (12), som är lokaliserad i en annan vinkel mot ovanytan (6) än den andra släppningsytan (9). 5197728

4. Skär enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att hela den yta som bildas av de andra och tredje släppningsytorna (9, l2) sträcker sig från ovanytan (6) till undersidan (8).

5. Skär enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att den andra släppningsytans (9) vinkel (d) i förhållande till ovansidan (6) är större än den första släppningsytans (7) vinkel (ß) i förhållande till densamma.

6. Skär enligt krav 3, varvid den första släppningsytans (7) vinkel relativt ovanytan ligger inom området 78-84°, k ä n - n e t e c k n a t därav, att den andra släppningsytans (9) vinkel relativt sagda ovanyta ligger inom området 87-89°.

7. Skär enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att en försänkning i förhållande till den första släpp- ningsytan (7) är bildad av de andra och tredje släppningsytorna (9, 12).

8. Skär enligt något av kraven 3-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att en i förhållande till den första släppningsytan (7) förhöjd às är bildad av de andra och tredje släppningsytorna (9, 12).

9. Skär enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t därav, att den av släppningsytorna (9, l2) avgränsade försänkningen eller åsen har en bredd som är väsentligt mindre än huvudsläpp- ningsytans (7) totala bredd.

10. Skär enligt nåt av kraven 3-9, k ä n n e t e c k n a t därav, att skäret har hexagonal grundform inbegripande tre par av samverkande huvudskäreggar (5) utmed varje sida, vilka in- kluderar en trubbig toppunkt på mitten för att stabilisera skäret under borrning.