SE520412C2

SE520412C2 - Roterbart verktyg med utbytbar skärdel vid verktygets spånavverkande fria ände

Info

Publication number: SE520412C2
Application number: SE0003838A
Authority: SE
Inventors: Bengt Silver
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2003-07-08
Also published as: JP2004512182A; KR20030048071A; EP1328366A1; CN1592664A; SE0003838L; US6695551B2; EP1328366B1; CN100388995C; WO2002034441A1; SE0003838D0; DE60136839D1; ATE416058T1; JP3996506B2; US20020057951A1

Description

30 35 520 412 2 Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att skärdelen, dvs förbrukningsartikeln, skall vara konstruktivt utomordentligt enkel.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att vid montering av skärdelen på verktygsdelen skall det i praktiken vara omöjligt att montera skärdelen pà ett felaktigt sätt och att skärdelen i princip automatiskt erhåller en korrekt positionering relativt verktygsdelen. Åtminstone det primära syftet med föreliggande uppfinning realiseras medelst ett verktyg som erhållit de i det efterföljande självständiga patentkravet 1 angivna särdragen. Föredragna utföringsformer av uppfinningen är definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer utföringsformer av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där: Fig 1 visar en perspektivvy av en första utföringsform av en borr enligt föreliggande uppfinning; Fig 2 visar i större skala en sprängvy av en närmast spetsen befintlig del av borren enligt föreliggande uppfinning, varvid skârdelen är separerad från resten av borren; Fig 3 visar en planvy av den i borren enligt föreliggande uppfinning ingående verktygsdelen; Fig 4 visar ett snitt efter A-A i Fig 3 genom verktygsdelen samt tillika ett motsvarande snitt genom skärdelen; Fig 5 visar en detalj av samverkande ytor hos handelen och hondelen i laxstjärtkopplingen; och Fig 6 visar schematiskt en alternativ utföringsform av en laxstjärtkoppling.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Den i Fig 1 visade borren 1 innefattar en verktygsdel 3 samt ett skaft 5, vilket är avsett att upptas i en verktygsmaskin. Borren 1 innefattar även en utbytbar skärdel 7 vilken är anbringad pà den från skaftet vända änden av verktygsdelen 3. Skärdelen 7 är försedd med organ för spànavskiljande bearbetning,~vilket dock ej visas specifikt i 10 15 20 25 30 35 520 412 3 Fig 1. På verktygsdelens 3 omkrets är skruvformiga spànkanaler 9 utformade. Dessa spånkanaler 9 har även en utsträckning på den utbytbara skärdelens 7 omkrets.

Såsom framgår tydligast av Fig 2 är skärdelen 7 förbunden med verktygsdelen 3 medelst en laxstjärtkoppling. I den i Fig 1-5 visade utföringsformen innefattar laxstjärtkopplingen en handel 10, vilken utgör en integrerad del av verktygsdelen 3. Handelen 10 har en utsträckning i sin längdriktning som motsvarar större delen av verktygsdelens 3 diameter, se Fig 4. Dock är handelens 10 vänstra ände i Fig 4 indragen ett stycke från verktygsdelens 3 periferi, varvid betydelsen av denna konstruktiva utformningen kommer att förklaras nedan i samband med att laxstjärtkopplingens funktion beskrivs. I ändvy, se Fig 2, har handelen 10 en generellt cirkulär form med ett till verktygsdelen 3 anslutande parti 11 som har ett mindre tvärmått än tvärsnittets maximala tvärmått. Handelen 10 har i huvudsak konstanta utvändiga dimensioner utefter hela sin längdriktning. En handelen 10 omgivande första stödyta 12 är plan, varvid nämnda första stödyta 12 ej är vinkelrät mot verktygets längdriktning utan bildar en trubbig vinkel a med ett första, axiellt sig sträckande, centrumplan B-B för verktygsdelen 3 och skärdelen 7, vilket centrumplan B-B sträcker sig vinkelrätt mot papperet i både Fig 3 och 4.

Företrädesvis är vinkeln a av storleksordningen 100°. Ett lämpligt intervall för vinkeln a är: 90° < a < 120°. En längsgående centrumaxel 4 hos handelen 10 bildar motsvarande vinkel a med centrumplanet B-B.

Såsom framgår av Fig 2 och 3 är en slits 13 upptagen i verktygsdelen 3 och handelen 10. Slitsen 13 är belägen i ett plan som har en utsträckning i axiell led av verktygsdelen 3.

När det gäller slitsens 13 utsträckning i radiell led av verktygsdelen 3 så framgår denna av Fig 3. Slitsen 13 passerar således genom borrens 1 rotationscentrum 14 och bildar en spetsig vinkel B med ett andra, axiellt sig sträckande, centrumplan C-C för handelen 10, vilket andra centrumplan C-C är vinkelrätt mot det första centrumplanet B-B, se Fig 3.

Detta innebär att slitsen 13 genombryter ändarna av anslutningspartiet 11 på avstånd från centrumplanet C-C, se 10 15 20 25 30 35 520 412 f . . . .- i w .n -- 4 både Fig 2 och 3. Detta är fördelaktigt ur hållfasthetssynpunkt, vilket kommer att förklaras mer ingående i anslutning till Fig 5.

Verktygsdelen 3 innefattar även ett genomgående hål 15, vilket har en lutning som är parallell med lutningen hos handelen 10 och den första stödytan 12. Dessutom har hålet 15 en utsträckning som är parallell med slitsens 13 utsträckning, sett i planvy av verktygsdelen 3, dvs enligt Fig 3. Hålets 15 längsgående centrumaxel bildar således en vinkel ß med det andra centrumplanet C-C, se Fig 3, även om hålet 15 ej är visat i denna figur. Av Fig 4 framgår att slitsen 13 har en axiell utsträckning ett stycke nedanför hålet 15, varvid den nedre begränsningskanten av slitsen 13 har en motsvarande lutning som hålet 15, handelen 10 och den första stödytan 12 relativt det första centrumplanet B-B.

Såsom framgår tydligast av Fig 4 är hålet 15, i området för sina ändar, utformat med ett första koniskt parti 16 och ett andra koniskt parti 17. I hålet 15 är anbringad en skruv 18 med en konisk skalle samt en med skruven 18 samverkande osymmetrisk, konisk mutter 19, varvid skruven 18 samverkar med det första koniska partiet 16 medan muttern 19 samverkar med det andra koniska partiet 17. Det till muttern 19 hörande andra koniska partiet 17 är därvid så utformat att vid samverkan med den osymmetriska muttern 19 förhindras den sistnämnda att rotera; De koniska partierna 16 och 17 år således avsedda att utgöra mothåll för skruven 18 och muttern 19 när dessa är i ingrepp med varandra och närmar sig varandra vid åtdragning av detta skruvförband. Detta innebär att vid åtdragning av nämnda skruvförband kommer slitsen 13 att vidgas, varvid betydelsen av detta kommer att beskrivas mer ingående nedan i samband med att laxstjärtkopplingens funktion beskrivs.

Såsom framgår tydligast av Fig 2 och 4 är skärdelen 7 försedd med en till laxstjärtkopplingen hörande hondel 20, vilken i princip utgörs av ett avlångt spår, vilket har en mot handelen 10 svarande form, dvs spåret har generellt cirkulärt tvärsnitt. Företrädesvis har den som ett spår utformade hondelen 20 konstanta invändiga dimensioner utefter hela sin längdriktning. Såsom framgår av Fig 4 sträcker sig hondelen 20 10 U 20 25 30 35 520 412 5 ej över skärdelens 7 hela tvärmått utan hondelens 20 vänstra ände i Fig 4 definieras av en anslagsyta 21, vilken har till uppgift att samverka med den i Fig 4 vänstra änden av handelen 10. På motsvarande sätt som för handelen 10 är en längsgående centrumaxel 6 hos hondelen 20 ej vinkelrät mot verktygets längdriktning utan bildar en trubbig vinkel a med det första centrumplanet B-B, se Fig 4. En hondelen 20 omgivande andra stödyta 8 hos skärdelen 7, vilken yta 8 i den visade utföringsformen är plan, bildar en motsvarande vinkel a med det första centrumplanet B-B.

I både verktygsdelen 3 och skärdelen 7 är kylkanaler anordnande, varvid verktygsdelen 3 uppvisar en axiellt sig sträckande, i centrum av verktygsdelen 3 belägen, första kylkanal 22. Skärdelen 7 uppvisar två, från centrum av skärdelen 7 divergerande, andra kylkanaler 23, vilka mynnar i skärdelens 7 fria ände.

Vid sammankoppling av skärdelen 7 med verktygsdelen 3 skjuts skärdelen 7 på verktygsdelen 3 från vänster i Fig 4, dvs hondelen/spåret 20 skjuts på handelen 10 till dess att handelens 10 vänstra ände i Fig 4 kommer till anliggning mot anslagsytan 21 hos hondelen 20. Genom lutningen av handelen 10, hondelen 20, den första stödytan 12 och den andra stödytan 8 kommer vid den belastning som páförs skärdelen 7 vid bearbetning med verktyget enligt föreliggande uppfinning anslagsytan 21 hos nämnda skärdel 7 att pressas mot den vänstra änden av handelen 10 i Fig 4. Denna konstruktiva utformning bidrar i hög grad till att skärdelen 7 erhåller en korrekt positionering på verktygsdelen 3. När skärdelen 7 har intagit det ovan beskrivna läget på verktygsdelen 3 aktiveras laxstjärtkopplingen. Därvid roteras skruven 18 relativt muttern 19, vilken är förhindrad att rotera. Detta innebär att skruven 18 och muttern 19 närmar sig varandra, vilket i sin tur medför att slitsen 13 vidgas, varvid det sker en fastspänning av skärdelen 7 relativt verktygsdelen 3. För att närmare illustrera hur denna fastspänning äger rum hänvisas :__ r- 'r i__~11 n J- LLLJ. L' 9 D. .L UB med 24 betecknade områdena i Fig 5 sker en kontakt mellan handelen 10 och hondelen 20 när slitsen 13 vidgas. De i dessa områden 24 alstrade krafterna är riktade snett nedåt och konvergerar från varandra. Detta innebär att 10 15 20 25 30 35 520 412 6 den andra stödytan 8 hos skärdelen 7 kommer att pressas mot den första stödytan 12 hos verktygsdelen 3, vilket är fördelaktigt för att skärdelen 7 skall bibehålla korrekt positionering på verktygsdelen 3 eftersom verktyget enligt föreliggande uppfinning vid användning ibland utsätts för stora påfrestningar. Vid användning av verktyget, dvs rotation av detsamma, kommer även det anslutande partiet 11 att utsättas för påkänningar, varvid anslutningspartiet 11 representerar det kritiska snittet eftersom detta parti 11 har det minsta tvärmåttet i laxstjärtkopplingen. För att på bästa möjliga sätt ta hand om de krafter som verkar på anslutningspartiet 11 har slitsen 13 givits en sådan utsträckning att den, såsom ovan påpekats, genombryter handelens 10 ändar vid sidan av handelens 10 centrumparti.

Därmed bildas en förhållandevis stor odelad första sektion 25 av anslutningspartiet i de båda ändarna av anslutningspartiet ll, varvid denna första sektion 25 år så orienterad att den tar hand om de från rotationen alstrade krafterna. Bredvid den första sektionen 25 bildas en andra sektion 26, vilken är väsentligt mindre än den första sektionen 25.

I detta sammanhang skall påpekas att i den ovan beskrivna utföringsformen anligger handelen 10 mot hondelen 20 endast i områdena 24. Detta innebär att handelen 10 och hondelen 20 behöver ha en mot varandra svarande form endast i områdena 24, i övrigt kan formen hos dessa delar variera på en mängd olika sätt så länge tvärsnittet hos handelen 10 är beläget innanför tvärsnittet hos hondelen 20.

I Fig 6 visas schematiskt en alternativ utföringsform av laxstjärtkopplingen mellan en verktygsdel 3' och en skärdel 7'. Handelen 10' har ett generellt cirkulärt tvärsnitt och innefattar ett anslutningsparti 11' med ett mindre tvärmàtt än handelens 10' största tvärmàtt. Handelen 10' uppvisar ett, utefter dess längdriktning sig sträckande, genomgående hål 15', vilket har cirkulärt tvärsnitt och är centralt beläget i handelen 10'. I hålet 15' är upptaget en orund pinne 27', vilken är roterbar i hålet 15' men fixerad i axiell led av handelen 10'. för rotation av pinnen 27'.

Pinnen 27' är försedd med ett nyckelgrepp 28' En slits 13' är centralt belägen och sträcker sig ett stycke in i verktygsdelen 3'. Hondelen 10 U 20 25 30 35 520 412 7 20' har en principiellt likadan utformning som hondelen 20. Även om det ej framgår av Fig 6 kan handelen 10' och hondelen 20' ha en motsvarande lutning, relativt verktygets längdriktning, som handelen 10 och hondelen 20. Hondelen 20' kan även vid sin ena ände vara försedd med en anslagsyta pà motsvarande sätt som hondelen 20 uppvisar en anslagsyta 21.

Laxstjärtkopplingen enligt Fig 6 fungerar pä så sätt att vid montering av hondelen 20' pà handelen 10', vilket sker genom att hondelen 20' skjuts pà handelen 10', är pinnen 27' så orienterad att dess minsta tvärmàtt sträcker sig horisontellt i Fig 6. När hondelen 20' är päskjuten handelen 10' roteras pinnen 27' sä att dess största tvärmàtt intar horisontellt läge, vilket visas i Fig 6. Därvid kommer slitsen 13' att vidgas och fastspänning av hondelen 20' på handelen 10' sker pà principiellt samma sätt som vid utföringsformen enligt Fig l-5. ' Generellt gäller för verktyget enligt föreliggande uppfinning att skärdelen 7; 7' är tillverkad av hàrdmetall, keramik eller annat jämförelsevis hårt material. Detta har den fördelen att spànorna ej nöter bort material pà skärdelen 7; 7' i samma utsträckning som om en del av skärdelen 7; 7' är utförd i stål. Verktygsdelen 3; 3' är tillverkad av ett jämförelsevis mjukare material, företrädesvis stàl.

Verktyget enligt föreliggande uppfinning är företrädesvis avsett för spànavskiljande bearbetning i metall, dock är det fullt möjligt att använda verktyget även för andra material i vilket verktyget fungerar.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Vid bäda de ovan beskrivna utföringsformerna är handelen 10; 10' belägen på verktygsdelen 3; 3' och hondelen 20; 20' är utformad i skärdelen 7; 7'. Fastspänning av hondelen 20; 20' pà handelen 10; 10' àstadkoms genom att handelen 10; 10' bringas att expandera. Inom ramen för föreliggande uppfinning kan man dock tänka sig att handelen är belägen på skärdelen och att hondelen är utformad i verktygsdelen. Éärvid är i anslutning till hondelen anordnad en slits. Fastspänning av handelen i hondelen sker genom att hondelen kläms ät runt handelen, varvid denna fastklämning exempelvis kan ske med ett 10 15 20 520 412 , » . . _ - 8 genomgående skruvförband i verktygsdelen i anslutning till slitsen.

Vid utföringsformen enligt Fig 1-5 utgörs det expanderande organet av ett skruvförband 18, 19 medan i utföringsformen enligt Fig 6 utgörs det expanderande organet av en pinne 27' med orunt tvärsnitt.

Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning tänka sig att pinnen 27' med orunt tvärsnitt utgör expanderande organ vid utföringsformen enligt Fig l-5 och att skruvförbandet 18, 19 utgör expanderande organ vid utföringsformen enligt Fig 6. Det är även möjligt med andra expanderande organ inom ramen för föreliggande uppfinning.

Ovan har angivits att skärdelen 7; 7' skall vara tillverkad i ett hårt material, varvid skärdelen 7; 7' Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig företrädesvis är solid i det aktuella materialet. att skärdelen är utförd i ett compound-material, dvs att ytskiktet består av ett hårt material medan kärnan består av ett mjukare material.

Av Fig 1 framgår att verktygsdelen 3 och skärdelen 7 är försedda med skruvformiga spànkanaler 9. Inom ramen för uppfinningen kan man dock tänka sig att spànkanalerna är raka och sträcker sig i axiell led av verktyget.

Claims

10 15 20 25 30 35 520 412 .H .. Patentkrav

1. Roterbart verktyg med utbytbar skärdel (7; 7') verktygets spånavverkande fria ände, vid varvid verktyget även innefattar en verktygsdel (3; 3'), på vilken skärdelen (7; 7') är avsedd att monteras, att skärdelen (7; 7') uppvisar organ för spånavskiljande bearbetning, att verktygsdelen (3: 3') och skärdelen (7; 7') är inbördes förbundna medelst en laxstjärtkoppling som innefattar en handel (10; 10') och en hondel (20; 20'), att laxsjärtkopplingen innefattar organ (15, 18, 19; 15', 27') för att åstadkomma en inbördes fastspänning av de i laxstjärtkopplingen ingående delarna (10, 20; 10', 20'), k ä n n e t e c k n a d av att hondelens (20; 20') ena ände definieras av en anslagsyta (21), och att handelens (10; 10') ena ände är indragen från verktygsdelens (3; 3') periferi. X

2. Verktyg enligt krav 1, varvid handelen (10; 10') är anbringad på verktygsdelen (3; 3') och hondelen (20; 20') är upptagen i skärdelen (7; 7'), k ä n n e t e c k n a t av att handelen (10; 10') är försedd med en slits (13; 13') som sträcker sig utefter handelens (10; 10') hela längd samt har en utsträckning i axiell led av verktygsdelen (3; 3'), och att ¿ verktyget uppvisar organ (15, 18, 19; 15'; 27') för expansion av handelen (10; 10'). av att (ß) med ett axiellt

3. Verktyg enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t (13) centrumplan C-C för handelen bildar en spetsig vinkel (10). slitsen

4. Verktyg enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att organen för att expandera handelen (10) innefattar ett i verktygsdelen (3) upptaget genomgående hål (15) i anslutning till slitsen (13), ett i hålet (15) upptaget skruvförband (18, 19), vilket vid åtdragning vidgar slitsen (13). W U 20 25 520 412 10 u, X.-

5. Verktyg enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att hålet (15) skruvförbandet ingående är koniskt i området för sina ändar, att en i (18) ingående mutter skruv har en konisk skalle, och att en i skruvförbandet (19) är konisk.

6. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d (4) för handelen (lO; (20; 20') bildar en trubbig vinkel (Q) axiellt sig sträckande centrumplan (B-B) är i intervallet 90° < a < l20°. av att en längsgående centrumlinje lO') och en längsgående centrumlinje (6) med ett för verktyget, för hondelen varvid vinkeln (a)

7. Skärdel (7; 7') spånavverkande fri ände hos ett roterbart verktyg, varvid i avsedd att utgöra en utbytbar del vid en skärdelen (7; 7') är upptagen en hondel (20; 20'), vilken är avsedd att ingå i en laxstjärtkoppling, k ä n n e t e c k n a d av att hondelens (20; 20') ena ände definieras av en anslagsyta (21).

8. Skärdel (7; 7') k ä n n e t e c k n a d av att, och att skärdelen är tillverkad av hårdmetall, eller annat jämförelsevis hårt material. enligt krav 7, keramik

9. Skärdel (7; 7') k ä n n e t e c k n a d (6) för hondelen (20; 20') bildar en trubbig vinkel (a) ett axiellt sig sträckande centrumplan (B-B) (7; 7'), är i intervallet 90° < a < l20°. enligt krav 7 eller 8, av att en längsgående centrumlinje med för skärdelen varvid vinkeln (a)