SE528609C2 - Skär för svarvning med urtagning avsedd att ge plats åt en kylstråle - Google Patents

Description

528 609 2 kännetecknen och vilket visas i efterföljande ritningar där lika delar har betecknats med samma hänvisningsbeteckningar.

Kort beskrivnincLav fiourerna Fig. 1A och 1B visar vardera ett skärhörn hos en utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning i planvy.

Fig. 1C visar skärhörnet i perspektivvy under spånbrytning med assistans av en högtrycksstråle.

Fig. 1D visar ett schematiskt tvärsnitt genom skärhörnet längs linjen S i Fig. 1C.

Fig. 2 visar ett skärhörn hos en alternativ utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning i planvy.

F ig. 3 visar ett skärhörn hos ytterligare en alternativ utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning i planvy.

Fig. 4A visar ytterligare en alternativ utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning i perspektivvy.

Fig. 4B visar ett skärhörn hos skäret i Fig. 4A ovanifrån.

Detal'|erad beskrivning av uppfinningen Fig. 1A, 1B och 1C visar ett skärhörn 11 hos en utföringsform av ett skär 10 enligt föreliggande uppfinning. Skäret 10 har en polygonal grundform och kan vara dubbelsidigt. Skäret 10 är gjort av hårt förslitningsresistent material, företrädesvis hårdmetall, men kan altemativt vara av keramik eller kubisk bornitrid (CBN). Det vanligaste hårdämnet i hårdmetall är volframkarbid, WC och en bindemetall. Alternativa karbider kan vara av metallerna titan (TiC), tantal (TaC) och niob (NbC). Den vanligaste bindemelallen är kobolt (Co), men även nickel (Ni) förekommer. Hårdmetallen är en pulverblandning uppbyggd av karbidpartiklar med kornstorlek 0,5-10 um och en bindemetall. Bindemetallens volymandel är 5-40 % och karbidernas volymandel är 95-60 %. Skäret 10 är företrädesvis belagt med skikt av t.ex. Al2O3,TiN och/eller TiCN. 10 15 20 25 30 528 609 3 Skäret 10 är utvecklat för att användas främst vid svarvning av metalliska arbetsstycken. Skäret har en övre yta 12 och en undre yta, ej visad, anordnade i separata i huvudsak parallella plan och ett flertal, nämnda ytor förenande, kantytor 13, 14. Kantytorna 13, 14 möts i avrundade partier 21. Det visade skäret 10 har en rombisk grundform och innefattar ett centralt fästhål 15. Skäret kan ha två spetsvinkliga skärhörn 11 på vardera övre och undre ytan. l det visade utföringsexemplet är nämnda spetsvinkel 80° men kan altemativt vara 55° eller 60°. Även skär med vinkelräta och andra hörn innefattas i föreliggande uppfinning.

Den övre sidan 12 har en i huvudsak plan stödyta 16, bildad för att anligga mot en basyta i en hållares ficka, ej visad. Stödytans 16 begränsningslinjer följer i huvudsak skärets grundform. Stödytan 16 kan omsluta fästhålet 15. I den visade utföringsformen är de båda stödytorna 16 i huvudsak plan-parallella, varvid dessa sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot en hålets 15 centrumaxel.

Varje skärhörn 11 innefattar ett relativt ytan 16 försänkt parti 17. Partiet 17 utgörs i detta fall av en insintrad spånformare eller spånbrytare.

Skärningslinjen mellan det försänkta partiet 17 och kantytorna 13 och 14 bildar skäreggar, det vill säga en första skäregg 18, en nos-skäregg 19 och en andra skäregg 20. Nos-skäreggen 19 utgörs av en väsentligen del-cirkulär skäregg, vars radie betecknas med R och vars radiecentrum betecknas med Z.

Skäreggarna 18-20 kan ligga i ett gemensamt plan.

Minst ett spånbrytararrangemang 22 kan vara anordnat i både den undre och övre ytan 12 dels för att lyfta spånan under svarvningen och dels för att skärets båda sidor skall kunna användas på ett ekonomiskt sätt. I det föredragna utföringsexemplet är övre och undre ytorna identiska men spegelvända så att när skäret vänds med den undre ytan uppåt för svarvning så har den ett utseende som är identisk med den övre ytan 12. Skärhörnets 11 skäreggar 18 och 20 innesluter en vinkel, vars mitt definierar en bisektris B.

Spånbrytararrangemanget 22 beståri detta fall av tvâ spånbrytarsegment 22A, 22B som har till uppgift att lyfta spånan och därmed ge möjlighet för en 10 15 20 25 30 528 609 4 högtryckskylnings-stråle 23 att komma under spånan och närmare skärzonen för att på detta vis kyla skäret mer effektivt och öka livslängden på skäret.

Segmenten 22A, 22B är utformade så att en öppning 24 föreligger mellan dem och därmed ges möjligheten att rikta högtrycksstrålen mellan dem och att därmed lyfta spånan ytterligare. Med ”öppning” menas här ett generellt sett försänkt parti mellan två intill varandra anordnade spånbrytarsegment.

Segmenten 22A, 22B kan ansluta något till varandra såsom framgår av figurerna samt är i detta fall symmetriskt anordnade relativt bisektrisen B.

Med hänvisning främst till Fig. 1B beskrivs härefter segmentens 22A, 22B utformningar och positioner. Varje segment är i detta fall avlångt och har avrundade ändar. Storleken på segmentet bestäms av formeln l x b x h, där exempelvis längden |= R x 0,75 (R = nosradien), bredden b= l/4 och höjden h = 0.15-0.5 mm. Radiecentrum Z kan ligga i öppningen 24. Segmentets högsta punkt bör ej anordnas mer än 0.25 mm ovanför samhörande skäregg 18, 20, men kan även anordnas under skäreggarna eller dessas plan. Öppningen 24 mellan segmenten 22A, 22B bestäms av formeln: y= b / 3, där y alltid är minst 0.25 mm. Positíonen för segmentet 22A, 22B i förhållande till motstáende skäregg 18, 20 väljs så att segmentets längdaxel S bildar en vinkel o med motstáende skäregg. Vinkeln oi som segmentet bildar med motstáende skäregg 18, 20 kan ligga inom intervallet 10-50° och företrädesvis inom intervallet 20-40° och helst kring 32°. För det fall segmenten anordnas asymmetriskt relativt bisektrisen kan de två segmenten 22A, 22B placeras med olika vinklar, se beskrivningen nedan med avseende på Fig. 4A och 4B. Varje segment 22A, 22B placeras X mm från samhörande skäregg, där X= R x Q.

Faktorn Q för ett konventionellt skär ligger inom intervallet 0.3-0.5 medan faktom Q för ett bredfasskär eller så kallat wiperskär ligger inom intervallet 0.4- 0.8.

Det försänkta partiet 17 innefattar en från skäreggarna 18-20 nedåt inåt sluttande spånyta 25. Ofta anordnas en förstärkningsfas 26 i direkt anslutning till skäreggen 18-20. Varje segment 22A, 22B utsticker från nämnda spånyta 25. Varje segment 22A, 22B har således en liknande lutning som spånytan 25, 10 15 20 25 30 528 609 5 snett inåt nedåt mot bisektrisen B, såsom framgår ur det schematiska tvärsnittet i Fig. 1D.

Det försänkta partiet 17 innefattar dessutom en bottenyta 27 anordnad i huvudsak att bilda utrymme för strålen 23. Det försänkta partiet 17 anordnas därför med en i riktning mot skärets centrum uppåtgående vägg 28. Väggen 28 är förskjuten mot skärets centrum från segmenten 22A, 22B ett avstånd som är minst lika stort som segmentets längd l, helst minst dubbelt så stort som längden l. Det senare kan även beskrivas som att bottenytans 27 utsträckning från segmenten i riktning mot skärets centrum är minst lika stort som segmentets längd I, helst minst dubbelt så stort som segmentets längd l.

Bottenytan 27 är l huvudsak anordnad lägre, det vill säga anordnad närmare motstående undre yta, än segmenten och väggen. l kombination med eller helt fristående med ovan nämnda spånlyftande segment 22A, 22B, kan vinkeln pà strålen dessutom ytterligare minskas för att öka åtkomligheten genom att i skärets stödyta utforma en eller flera urtagningar 29. l Fig. 1C visas en urtagning för åskådlighetens skull medan i Fig. 1A visas tre urtagningar. Samtliga urtagningar har i riktning mot nospartiet 21 successivt ökande djup och företrädesvis även ökande bredd. l det i Fig. 1A visade fallet har tre avlånga urtagningar 29 anordnats så att varje urtagnings längdaxel skär öppningen 24. Dessa urtagningar kan vara placerade i olika vinklar l förhållande till skärhörnets bisektris B för att pà detta vis ge fasta lägen för strålens vinkel.

Dessa urtagningar 29 är anordnade både för att öka åtkomligheten och att underlätta för användaren att ställa in högtrycksstrålen i en vinkel som gör att strålen riktas mot öppningen 24 mellan segmenten 22A, 22B. Vald vinkel beror av vilket skärdjup, matning, skärhastighet samt vilket material som skall svarvas. Det kan noteras att urtagningen i sig är passiv och utgör därmed enbart ett lopp för en kylstråle, vilken utgår från ett munstycke anordnat skilt från skäret.

Fig. 2 visar ett skärhörn hos en altemativ utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning som skiljer sig från det i Fig. 1A-1C visade skäret 10 10 15 20 25 30 528 609 6 genom att fem urtagningar anordnats i solfjäderform med gemensamt fokus för att öka antalet vinklar att ställa in.

Fig. 3 visar ett skärhörn hos en alternativ utföringsform av ett skär enligt föreliggande uppfinning som skiljer sig från det i Fig. 1A-1C och Fig. 2 visade skären genom att en ränna eller ett konkavt spår 30 utformats ända ut till nos- skäreggen 19 eller till förstärkningsfasen 26. Det konkava spåret 30 anordnas symmetriskt kring bisektrisen B framför segmenten 22A, 22B och mellan öppningen 24 och det avrundade partiet 21. Därmed säkerställs ytterligare att strålen 23 kommer så nära skärzonen som möjligt. Kylstrålen 23 har då möjlighet att komma ända fram till skärzonen samt att lyfta spånan ytterligare - och minska slitaget på skäret. Med ett skär enligt denna uppfinning kan flackare vinklar användas utan att hindras av en spånbrytare. Dessutom kan strålen komma närmare skärzonen så att ett lägre tryck kan användas för att uppnå ett gott spånformningsresultat. Ett lägre tryck i strålen innebär stora fördelar, främst för pumputrustningens livslängd men också för dess dimensionering. En pumputrustning för högtryckskylning är en dyr investering. Eftersom kostnaden står i proportion med dess arbetstryck, sparas inte bara pengar medelst längre utslitningstid för skäret utan också att lika höga tryck inte behöver användas som vid användandet av en traditionell spånbrytare. Vidare så är det säkerhetsmässigt och miljömässigt att föredra ett så lågt tryck som möjligt i systemet. Ett lägre tryck ger en säkrare hantering och en lägre energiförbrukning. De fasta lägena, det vill säga urtagningarna 29, för strålens vinkel mot bisektrisen B på skärets ovansida hjälper dessutom användaren att ställa in skäret för optimal bearbetning, samt att öka repeternoggrannheten hos skäret, eftersom det visuellt framgår om strålen ligger rätt.

Urtagningarna på skärets ovansida är i allmänhet inte ämnade för att kyla skäret, utan snarare för att inte strålen skall hindras, det vill säga för att kunna minska lutningen på strålen ytterligare.

Skäret är dock inte utformat enbart för att användas tillsammans med högtryckskylning, snarare tvärtom det vill säga det är ett skär som är utformat för att fungera med konventionell kylning eller med torr bearbetning. Genom att 10 15 20 25 528 609 7 skäret uppvisar ett tudelat spånbrytararrangemang 22 i närheten av nos- skäreggen fungerar partiet som en ordinär spånbrytare vid konventionellt kyld samt torr bearbetning. De två segmenten är anordnade på så vis att det föreligger en öppning 24 emellan dem. Denna öppning 24 har två funktioner, dels minskas risken för gropförslitning som annars är vanlig när spånan träffar en konventionell upphöjning i spånytan och dels skapas ett utrymme för högtrycksstrålen att träffa under spånan. Med högtryckskylnings-applikationer menas här tryck större än 100 bar.

Fig. 4A och 4B visar en alternativ utföringsform av ett skär enligt .föreliggande uppfinning som skiljer sig från de ovan beskrivna skären genom att skäret är ett exempel på ett asymmetrisk wiper-skär, vars form beskrivs närmare i SE patent Nr. 0201985-9, vilken härmed inkorporeras i beskrivningen vad avser skäreggarnas och släppningsytomas former. Segmenten 22A, 22B kan i detta fall placeras asymmetriskt i förhållande till en bisektris i skärhörnet på grund av att matnings- och skärdjupsområdet för skäret är olika stort beroende på hur skäret används, det vill såga om det är längdsvarvning, planing eller kopiering. Segmenten 22A, 22B har i detta fall helt rak grundform, samt har ett distinkt mellanrum 24 emellan dem. Segmentet 22A samhör med en rak skäregg 18 under en spetsig vinkel medan segmentet samhör med en krökt skäregg 19 under en cirka 90-gradig vinkel.

Urtagningen 29 är anordnad för att minska lutningsvinkeln på strålen ytterligare utan att hindras av någon del av skäret, samt även för att guida användaren till att ställa in strålen i rätt vinkel i förhållande till skäreggen.

Föreliggande uppfinning avser således ett skär för svarvning vars geometri är speciellt anpassad bland annat för både torr bearbetning och bearbetning i kombination med högtryckskylning, med förbättrad livslängd och förbättrat bearbetningsresultat, och som möjliggör flacka vinklar vad avser kylstrålen.

Claims (8)

10 15 20 25 30 528 609 Patentkrav

1. Ett skär för svarvning, innefattande en polygonal kropp av hårt förslitningsresistent material, vilken har en övre yta (12) och en undre yta och ett flertal, nämnda ytor förenande, kantytor (13,14), minst ett med nos-skâregg (19) försett, avrundat skärhöm (11) är utformat vid ett nosparti (21) vid området för tvâ kantytors skämingsomráde, nämnda skårhöm definierar en bisektris (B), k ä n n e t e c k n a t a v att åtminstone en urtagning (29) är anordnad i en stödyta (16) i den övre ytan (12) pà avstånd fràn nos-skäreggen, varvid nämnda urtagning (29) har en generell utsträckning i riktning mot nämnda nosparti (21 ), varvid urtagnlngen (29) är avsedd att ge plats åt en kylstråle riktad i riktning mot nämnda nosparti (21) och av att varje urtagning (29) är avlång och har i riktning mot nospartiet (21) successivt ökande djup.

2. Skäret enligt krav 1, k å n n e t e c k na t av att varje urtagning (29) har i riktning mot nospartiet (21) ökande bredd.

3. Skäret enligt något av krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att fler än en urtagning (29) anordnats i stödytan (16) och av att varje urtagnings längdaxel skär nospartiet (21).

4. Skâret enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att antalet urtagningar år 1 till 5 stycken. _

5. Skäret enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a t av att minst ett spånbrytararrangemang (22) är anordnat i minst en av de undre och övre (12) ytoma, varvid varje spànbrytararrangemang (22) innefattar tvà avlånga spànbrytarsegment (22A,22B), varvid en öppning (24) är anordnad mellan segmenten. 528 609 9

6. Skäret enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att varje segment (22A,22B) bildar en spetsig vinkel (d) med motstàende skåregg (1820).

7. Skäret eniigt krav 5, k á n n e t e c k n a t av att segmenten (22A,22B) år asymmetriskt placerade i förhållande till bisektrisen (B).

8. Skäret enligt krav 5, 6 eller 7, k ti n n e t e c k n a t av att Aurtagningen (29) är 'avsedd att ge plats àt en kylstràle riktad i riktning mot nämnda öppning (24).