SE523617C2 - Skär för spånavskiljande bearbetning försedd med spånbrytande geometri - Google Patents

Description

W U 20 25 30 35 523 617 2 eggsegment, som fullgör uppgiften att avstryka och jämna arbetsstyckets bearbetade yta.

Teknikens ståndpunkt Skär av det aktuella slaget, vilka utgör utbytbara slit- delar och är lösgörbart monterade i olika former av hållare till skärverktyg, kan industriellt användas för högst skiftande ändamål, såsom fräsning, borrning, brotschning, svarvning och liknande. De arbetsstycken som bearbetas består vanligen av metall, varvid skären är förfärdigade av ett hårt, slitstarkt material, såsom hårdmetall, kiselnitrid, aluminiumoxid, etc, medan verktygens hållare är förfärdigade av ett mer elastiskt material, i synnerhet stål.

Vid tidigare kända skär har skärgeometriytans "topo- grafi", d.v.s. nivåskillnaderna mellan skärgeometriytans högst respektive lägst belägna punkter, generellt varit grov eller markant kuperad dels såtillvida att snedstållningsvinkeln hos den spånavskiljande ytan i anslutning till eggens primärfas dels såtillvida att nivåskillnaden mellan olika knastar eller åsar med spånbry- varit jämförelsevis stor (ca 20° eller mer), tande eller -styrande funktion och skärgeometriytans djupast belägna dalar eller bottnar uppgått till i detta sammanhang betydande värden (0,5 mm eller mer). I dessa från skärgeometri- ytans bottenregioner högt uppstickande knastar resp. åsar upp- leder till sprickbild- ningar i skäret och därmed förkortad livslängd hos detta. träder värmekoncentrationer som bl.a.

Uppfinninqens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda nackdelar hos tidigare kända skär och skapa ett förbätt- rat skär. Ett syfte med uppfinningen är därför att förbättra skärgeometriytan i anslutning till skärets operativt verksamma skäregg, närmare bestämt i syfte att minimera risken för värme- koncentrationer och sprickbildningar i materialet i skärets ytzon.

Syftet med uppfinningen nås medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av uppfinningen är vidare definierade i de osjälv- ständiga patentkraven. 10 15 20 25 30 35 f.. ..

Ytterligare belvsninq av teknikens ståndpunkt Genom US 4681488 är tidigare känt ett skär av ingressvis angivet slag. I detta fall utgör emellertid spänavlänkningsytan del av ett konkavt spår vars botten bildar en avlänkningsyta vilken fortsätter utmed ett konkavt ytparti upp till en punkt belägen på jämförelsevis hög nivå i förhållande till primärfa- sen, varefter sagda konkava väggyta via en brytlinje övergår i ett plant övre land. Närmare bestämt är nivåskillnaden mellan detta land och primärfasen åtminstone dubbelt så stor som nivå- skillnaden mellan primärfasen och spårets lägst belägna botten- yta. Med andra ord bildar den konkavt välvda väggyta som är motsatt spånavskiljningsytan en abrupt och högt stigande yta mot vilken den heta spànan anligger; något som leder till avse- värda värmekoncentrationer i skäret.

Kort beskrivning av bifogade ritninqar På ritningarna är: Fig 1 en schematisk illustration av den allmänna principen för längdsvarvning, Fig 2 en perspektivvy av ett polygonalt, enkannerligen trekan- tigt skär enligt uppfinningen, Fig 3 en förstorad sektion genom en uppifrån synlig skärgeome- triyta på skäret enligt fig 2, varvid sektionen sträcker sig på ett bisektrisartat sätt genom dels ett hål i skä- ret, dels genom ett hörn pà detsamma, Fig 4 en ytterligare förstorad partialsektion av skärgeometri- ytan i fig 3, Fig 5 en perspektivvy av ett alternativt skär enligt uppfin- ningen, Fig 6 en partiell, sektorartad vy ovanifrån av skäret enligt fig 5, varvid i figuren illustreras belägenheten hos tre olika sektioner A-A, B-B och C-C, Fig 7 en förstoring av sektionen A-A, Fig 8 en förstoring av sektionen B-B, och Fig 9 en förstoring av sektionen C-C. 10 15 20 25 30 35 523 617 0.: .- 4 Detalierad beskrivning av föredraqna utföranden av uppfinningen I fig 1 visas schematiskt ett svarvverktyg under bear- betning av ett arbetsstycke. Bearbetningen består i detta fall av längdsvarvning. Verktyget är i sin helhet betecknat 1 och inbegriper dels en bom eller hållare 2, dels ett utbytbart skär 3. Arbetsstycket 4 är roterbart kring en geometrisk axel C. En bearbetad, cylindrisk yta 5 på arbetsstycket visas med kraftigt överdrivna vågformationer. Avståndet mellan topparna på dessa vågformationer överensstämmer med skärets 3 matning f, som mäts i mm/varv. Vidare betecknar ap skärdjupet som utgör radieskill- naden mellan den bearbetade ytan 5 och den obearbetade ytan 6 sådan denna mäts vinkelrätt mot verktygets matningsriktning (se pilen A). Ställvinkeln K° är vinkeln mellan skärets huvudskär- egg och matningsriktningen.

Nu hänvisas till fig 2 som illustrerar ett skär 3 enligt uppfinningen. Skäret utgörs i detta fall av en kropp med poly- gonal, närmare bestämt triangulär grundform. Kroppen är avgrän- sad av dels två motsatta, första och andra ytor 7, 8, dels tre såsom släppningsytor tjänande sidoytor 9. I skärets operativa tillstånd, d.v.s. under svarvning, bildar den uppåt vända för- sta ytan 7 en aktivt spånavskiljande ovanyta, medan den mot- satta undre ytan 8 är inaktiv. Den aktivt spånavskiljande ytan 7 utgör en skärgeometriyta med en unik, ny utformning enligt uppfinningen. Därest skäret är enkelsidigt tjänar ytan 8 enbart såsom en stödyta med väsentligen plan form. Vid dubbelsidiga skär är båda ytorna 7, 8 utformade såsom skärgeometriytor.

Närbelägna släppningsytor 9 övergår i varandra via kon- Vext rundade nosar som generellt betecknas 10. Mellan den övre skårgeometriytan 7 och släppningsytorna 9 är utformad en sam- manhängande skäregg generellt betecknad 11, vilken i anslutning till de enskilda nosarna 10 är uppdelad i flera segment med olika radier. De olika segmenten av eggen åstadkoms genom lämp- lig formning av delytor med olika välvning såsom tydligt visas utmed släppningsytan 9 i området av nosarna 10 i fig 2. Form- ningen av dessa välvda delytor kan ske genom slipning, direkt- pressning, formsprutning eller på annat sätt.

Nu hänvisas till fig 3 och 4 som i förstoring åskådlig- gör den "topografiska" utformningen av skårgeometriytan 7 på skäret enligt fig 2. I detta fall tänkes skäret vara dubbelsi- 10 15 20 25 30 35 523 617 ... .. 5 digt, varvid de båda motsatta ytor 7, 8 mellan vilka släpp- ningsytorna 9 sträcker sig har identisk form. Detta innebär att även ytan 8 har en skäregg ll som kan utnyttjas för spånavskil- jande bearbetning därest ytan 8 vänds uppåt i skärets operativa tillstånd. Den fortsatta beskrivningen av skärgeometriytans ut- formning sker dock med hänvisning till enbart ytan 7 sådan denna visas i fig 3 och 4.

Generellt är ytan 7 parallell med ett tänkt referensplan RP som vid jämntjocka skär kan utgöras av ett centralplan mitt emellan ytorna 7 och 8.

Räknat inåt från skäreggen ll inbegriper den visade skärgeometriytan en i sin helhet med 24 betecknad primärfas och en spånavskiljande yta 25, vilken är snedställd i riktning inåt/ nedåt för att medge sjunkning av en under bildning varande spåna. Denna yta 25 övergår i en med 26 betecknad avlänkningsyta som är anordnad att träffas av spånan och åtmin- stone initiera avlänkning eller bortstyrning av denna från skä- ret. I det visade exemplet år primärfasen 24 sammansatt av två delytor, nämligen en jämförelsevis smal fasyta 27 och en bre- dare, negativ fasyta 28 som sträcker sig i trubbig vinkel mot såväl fasytan 27 som slåppningsytan 9. Fasytan 27 är parallell med referensplanet RP, varvid vinkeln X mellan den negativa fasytan 28 och ett tänkt plan i förlängning av fasytan 27 kan uppgå till 7° eller däromkring. Fasytan 27 kan ha en bredd Bl av 0,1 mm, medan fasytans 28 bredd BZ kan uppgå till exempelvis 0,3 mm.

I det visade exemplet bildar avlänkningsytan 26 en lägst belägen bottenyta, vilken via en konkavt välvd spånbrytaryta 29 övergår i ett plant land 30. Via en andra övergångsyta 31 över- går detta första land 30 i ett andra land 32, vilket omgärdar det centrala hålet 33 i skäret (se fig 2). I landet 32 är ut- formade enskilda försänkningar 34.

Spånavskiljarytans 25 snedställningsvinkel Ö relativt referensplanet har vid tidigare kända skär uppgått till mer än ca 20° d.v.s. nivåskillnaden Nlnællan ytan 26 och ett med referens- (vanligen minst 22°), varjämte avlänkningsytans 26 djup, planet parallellt, tänkt plan i förlängning av fasytan 27, upp- gått till 0,5 mm eller mer. 10 15 20 25 30 35 523 617 . . . . » . - . ..- 6 Vid skäret enligt föreliggande uppfinning ligger vinkeln Ö inom området 3-l8°, lämpligen 10-15°. I exemplet enligt fig 2-4 uppgår vinkeln 5 till 14°. Vidare uppgår nivåskillnaden NI mellan primårfasens högst belägna fasyta 27 och spånavlänk- ningsytan 26 till maximalt 0,20 mm. Med fördel uppgår denna nivåskillnad till ett värde inom området 0,06-0,14 mm, företrä- desvis 0,090-0,125 mm. Nivåskillnaden N; mellan den såsom en botten utformade avlänkningsytan 26 och det första landet 30 kan ligga inom området 0,02-0,06 mm och med fördel uppgå till 0,04 mm.

Nivåskillnaden mellan bottenytan 26 och det andra landet 32 skall vid dubbelsidiga skär alltid vara större än nivåskill- naden Ng mellan ytan 26 och fasytan 27. På så sätt kommer lan- det 32 att sticka upp något i förhållande till ett med refe- rensplanet RP parallellt, tänkt plan genom fasytan 27. Med andra ord kan landet 32 tjäna såsom en undre stödyta mot en skärlägesyta utan att primärfasen 24 och eggen 11 kommer i kon- takt med skårlägesytan. I praktiken bör nämnda nivåskillnad vara åtminstone 0,05 mm större än nivåskillnaden Nr I det konkreta utförandeexemplet enligt fig 2-4 uppgår nivåskillnaden N1 till 0,13 mm, N¿ till 0,04 mm och N3 (mellan landen 30 och 32) naden N, mellan landet 32 och fasytan 27 till 0,10 mm. till 0,19 mm. Med andra ord uppgår nivåskill- Den ovan beskrivna geometrin förefinns i området av varje enskild nos 10 (se fig 2). Vid varje rak skåregg resp. slåppningsyta som är belägen diametralt motsatt en nos 10 (d.v.s. sträcker sig i rät vinkel mot en tänkt bisektris genom hålets 33 centrum) är geometrin något annorlunda. Närmare bestämt år spånavskiljarytans 25 snedställningsvinkel Ö här betydligt mindre (se till höger i fig 3). I stället för 14° kan denna vinkel vara så liten som 5°. Med andra ord sträcker sig spånavskiljarytan 25 i en betydligt flackare vinkel i området av sin mitt än längre ut mot den enskilda nosen.

Såsom vidare framgår av den perspektiviska bilden i fig 2 saknar den beskrivna skärgeometriytan 7 varje form av abrupt uppstickande knastar eller utsprång, i det att de båda landen 30, mycket nära den djupast belägna bottenytan 26 och den andra 32 utgörs av plana ytor av vilka den förstnämnda är belägen sticker upp blott 0,10 mm över planet för eggens primärfas, 10 15 20 25 30 35 523 617 7 un» ~» enkannerligen fasytan 27. Tack vare de moderata snedställnings~ vinklarna (vinkeln 5 vid nosarna resp. vid det raka eggpartiets mitt) blir nivåskillnaden mellan bottenytan 26 och primärfasens fasyta 27 mycket begränsad. Närmare bestämt skall denna nivå- skillnad aldrig överskrida 0,20 mm. Effekten av denna grunda och flacka skärgeometri blir att det värme som utvecklas i sam- band med avskiljningen av spånor från arbetsstycket fördelas och upptas jämnt utmed de olika delytor som tillsammans bildar skärets skärgeometriyta. Med andra ord undviks uppkomsten av värmekoncentrationer till enskilda punktvis åtskilda utsprång på skärgeometriytan, något som i sin tur effektivt motverkar risken för sprickbildningar i materialet i skärets ytzon.

Nu hänvisas till fig 5-9 som åskådliggör ett enkelsidigt skär. I detta fall utgör primärfasens 24 fasyta 27 skärgeome- triytans 7 högst belägna del. I snitten A-A, B-B, C-C, utbreder sig en spånavskiljningsyta 25 vilken är snedställd i en vinkel Ö som i samtliga sektioner kan uppgå till 14°. Via en över- gångsyta 35 med en radie R av t ex 1 mm övergår spånavskilj- ningsytan 25 i en spånavlänkningsyta 26' vilken i detta utfö- rande har formen av ett plant land. I snitten A-A och C-C över- går detta land 26' skärets mitt. i en djupast belägen bottenyta 36 närmare Nivåskillnaden Nlnællan fasytan 27 och spånavlänknings- ytan 26' kan uppgå till 0,090 mm, varvid nivåskillnaden N¿ mel- lan spånavlänkningsytan 26' och en djupast i skärgeometriytan belägen bottenyta 36 uppgår till 0,035 mm. Detta innebär att den totala niväskillnaden N3nællan skärgeometriytans högst och lägst belägna ytor 27, 36 uppgår till blott 0,125 mm. Även i detta fall kan fasvinkeln X uppgå till 7°.

Det må även nämnas att släppningsytorna 9 på skäret (se ånyo fig 2) kan vara antingen neutrala, d.v.s. sträcka sig i rät vinkel mot ett tänkt referensplan mittemellan ett jämn- tjockt skärs ovan- och undersidor, eller positiva, d.v.s. sträcka sig i spetsig vinkel inåt från skäreggen ll. Vid dubbelsidiga skär är släppningsytorna 9 vanligen neutrala, medan enkelsidiga skär stundom har positiv släppningsgeometri.

W U 20 25 523 617 Referenslista 1 = skärverktyg 2 = hållare 3 = skär 4 = arbetsstycke 5 = bearbetad yta 6 = obearbetad yta 7 = första yta på skär 8 = andra yta på skär 9 = sidoyta 10 = nos ll = skäregg 24 = primärfas 25 = spånavskiljningsyta 26 = spànavlänkningsyta 27 = fasyta 28 = negativ fasyta 29 = spånbrytaryta 30 = land 31 = övergàngsyta 32 = andra land 33 = hål 34 = försänkning 35 = övergångsyta 36 = bottenyta

Claims (8)

W ß 20 25 30 35 523 617 Patentkrav

1. Skär för spànavskiljande bearbetning av arbetsstycken, inne- fattande en kropp (3) vilken är avgränsad av dels två motsatta, första och andra ytor (7, 8), som i skärets operativa tillstånd bildar en aktivt spànavskiljande ovanyta respektive en inaktiv underyta, dels åtminstone en såsom släppningsyta tjänande sido- yta (9) som sträcker sig mellan sagda första och andra ytor (7, 8), varvid mellan släppningsytan och åtminstone den ena av (11) slutning till vilken utbreder sig en skärgeometriyta, vilken är (RP) kroppen, och vilken, räknat från eggen (11), inbegriper en pri- (24) (25), är snedställd i riktning inåt/nedåt för att medge sagda första och andra ytor är utformad en skäregg i an- generellt parallell med ett tänkt referensplan genom skär- märfas som övergår i en spànavskiljande yta vilken sjunkning av en under bildning varande spåna, och vilken över- går i en avlänkningsyta (26, 26') anordnad att träffas av spä- nan och åtminstone initiera avlänkning eller bortstyrning av denna från skäret, varvid vinkeln (Ö) mellan spånavskiljnings- ytan (25) och sagda referensplan (RP) ej överskrider l8°, k ä n n e t e c k n a t därav, att nivåskillnaden (N¿) mellan primärfasens (24) högsta punkt och spånavlänkningsytan (26, 26') uppgår till maximalt 0,20 mm, och att spånavlänkningsytan (29, (30,36), som utbreder sig i riktning mot skärets mitt och är beläget på (24). via en övergångsyta 29') övergår i ett plant land nivå under primärfasen k ä n n e t e c k n a t därav, att nivå- (24) (27) spånavlänkningsytan (26, 26') uppgår till 0,06 - 0,16 mm, ligen 0,090 - 0,125 mm.

2. Skär enligt krav l, skillnaden (NJ nællan primärfasens högsta yta och lämp-

3. Skär enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k -n a t därav, att spånavlänkningsytan (26) utgörs av en djupast i skärgeome- (30) (30) är beläget på en nivå mellan å ena sidan nivån för spånavlänk- (26) (24). triytan belägen bottenyta som övergår i det plana landet via en konkavt välvd spånbrytaryta (29), varvid sagda land ningsytan och å andra sidan nivån för primärfasen W ß 20 25 30 35 523 617 10

4. Skär enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att nivå- skillnaden mellan landet (30) och primärfasens (24) högsta yta (27) är större än nivåskillnaden mellan landet (30) och avlänk- ningsytan (26). k ä n n e t e c k n a t därav, 8) har

5. Skär enligt krav 3 eller 4, att var och en av de båda första och andra ytorna (7, formen av en skärgeometriyta för att möjliggöra dubbelsidig användning av skäret, varvid ett eller flera utsprång med plana (32) (RP) tänkt plan som genomskär primärfasen. ansatsytor sticker upp ovanför ett med referensplanet parallellt,

6. Skär enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att spånavlänkningsytan (26') är plan och övergår via en inre begränsningskant i det plana landet (36), vilket är beläget djupare än spånavlänkningsytan (26').

7. Skär enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - att icke blott primärfasen (24) och spånavskilj- (26, 26') sammanhängande ytor i anslutning till vilka abrupta ut- n a t därav, ningsytan (25), utan även avlänkningsytan utgörs av jämna, språng saknas.

8. Skär enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att avståndet mellan eggen och spånavskiljnings- ytans (25) närmast denna befintliga begränsningskant uppgår till 0,2 0,6 mm, lämpligen 0,3 - 0,5 mm.