SE530289C2 - Negativt svarvskär med en fas mellan skäregg och släppningssida - Google Patents

Description

20 25 30 35 53Û 289 stycke, medan de är fixerade i en verktygshållare för bearbetning av arbetsstycket genom en svarvoperation. När nötningen av den översta flanken av nämnda släppningssida har nått en förutbe- stämd nivå kan den krävda noggrannheten hos bearbetningen inte längre garanteras, och skäret kommer i ett sådant fall att in- dexeras i verktygshållaren för användning av ett annat hörn hos detta för ytterligare svarvoperation. När flanknötningen hos alla hörn försedda med en nämnd skäregg för svarvoperation har nått en viss vidd på detta sätt har skärets livstid löpt ut.

Utbytet, dvs. kasserandet, av sådana svarvskär är naturligtvis involverat med kostnader, så att det är en ständig önskan att förlänga livstiden hos sådan skär, exempelvis genom att förbättra egenskaperna hos dessas material.

Dessutom kommer variationer hos reaktionskrafter från ett ro- terande arbetsstycke som bearbetas medelst ett sådant skär att ge upphov till vibrationer i skäret och arbetsstycket, vilka kan producera irriterande oljud och även kommer att ha en negativ inverkan på resultatet av svarvoperationen, dvs. öka räheten hos den genererade ytan. En annan effekt av vibrationer skulle kunna vara reducerad verktygslivslängd.

Hos kända svarvskär kan skäreggen bildas av ett rätvinkligt hörn som förbinder ovansidan och släppningssidan, men det är även känt att anordna en yta som separerar skäreggen från ovansidan och bildar en vinkel med ovansidan av exempelvis 30° för att stärka skäreggen och reducera hastigheten hos nötningen av den övre flanken av släppningssidan. Övergången mellan nämnda yta och släppningssidan rundas sedan av för att förbättra nötnings- beständigheten och undertrycka brott hos skäret i den regionen.

Ett sådant skär är känt genom exempelvis US 6 655 881.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett skär för skärande bearbetning av den inledningsvis definierade typen, 10 15 20 25 30 35 40 530 289 3 vilket är förbättrat i åtminstone något hänseende med avseende på sådana negativa, ovan diskuterade skär.

Detta syfte uppnås i enlighet med uppfinningen genom att förse skäret med en platt eller rundad fas som förbinder skäreggen med släppningssidan på åtminstone en lateral sida av skäret i regionen av ett hörn hos detta, och nämnda fas bildar en vinkel av 1°-15° med släppningssidan för att möjliggöra applicerande av nämnda fas väsentligen tangentiellt till ett arbetsstycke som skall bearbetas för anliggning av skäret i två dimensioner mot nämnda arbetsstycke under operationen av skärande bearbetning utförd medelst skäret.

Det har befunnits att en sådan fas, som sträcker ut bearbetnings- regionen hos skäret under operationen av skärande bearbetning till en yta, resulterar i ett antal fördelar med avseende på redan kända negativa skär för skärande bearbetning.

Vibrationer hos ett sådant skär under operationen av skärande bearbetning reduceras avsevärt, i synnerhet i tangentiell riktning med avseende på ett arbetsstycke, som kommer att rotera i fallet av ett svarvskär. Detta resulterar i ett förbättrat bearbetningsre- sultat, mindre nötning av skäret och mindre produktion av oljud under operationen. Hastigheten hos nötningen av den översta flanken av släppningssidan hos skäret kommer även att reduce- ras, så att en högnoggrann bearbetning kan genomföras medelst skäret över en längre tid inom toleransområdet. Följaktligen re- duceras behovet av justeringar för att bibehålla noggrannheten hos det bearbetade arbetsstycket och livstiden hos skäret för- längs, så att sådana skär inte måste ersättas så ofta som tidigare kända skär.

US 5 006 020 beskriver ett frässkär med två snedytor som för- binder ovansidan och släppningssidan, men dessa är endast gjorda för att förstärka skäreggen, och skäreggen bildas vid kanten av en av dessa snedytor vid släppningssidan, och denna snedyta bildar en vinkel av approximativt 60° med släppningssi- 10 15 20 25 30 35 530 289 dan. Detta dokument visar således inte någon fas eller avfasning likartad den eller med en likartad funktion som fasen hos skäret enligt föreliggande uppfinning.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är skäret ett svarvskär.

Experiment har visat att vibrationer hos ett sådant svarvskär re- duceras anmärkningsvärt under svarvoperationen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är skäret ett fräs- skär.

Enligt en utföringsform av uppfinningen bildar nämnda fas en vinkel av 1°-10° eller 3°-8° med släppningssidan. Det har befun- nits att detta är speciellt lämpliga områden för vinkeln hos fasen för uppnående av de ovan beskrivna fördelarna hos ett skär en- ligt uppfinningen.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är utsträckningen av fasen från skäreggen till släppningssidan 0,03 mm - 0,30 mm, 0,03 mm - 0,20 mm, 0,04 mm - 0,15 mm eller 0,04 mm - 0,08 mm. Det har befunnits att en fas med en utsträckning inom dessa områden kommer att när den appliceras väsentligen tangentiellt till ett arbetsstycke som skall bearbetas möjliggöra effektiv bear- betning av arbetsstycket därigenom under uppnående av förde- larna av mindre vibrationer och reducerad flanknötning.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är nämnda fas rundad med en radie r > 10 mm, såsom 10 mm < r < 100 mm, 10 mm < r < 50 mm eller 10 mm < r < 30 mm. En rundad eller kon- vex fas med en sådan radie som överskrider 10 mm kommer att resultera i en ytkontakt hos fasen med avseende på ett arbets- stycke som bearbetas medelst skäret likartat med en platt fas.

Valet av en platt eller en sådan rundad fas med en sådan stor radie kan vara beroende av materialet som avses bearbetas me- delst skäret. 10 15 20 25 30 35 530 289 Enligt en annan utföringsform av uppfinningen sträcker sig nämnda fas från hörnet över åtminstone väsentligen halva av- ståndet till ett intilliggande hörn hos skäret. Detta innebär att ett skärdjup som är upp till halva avståndet mellan två intilliggande hörn hos skäret kan väljas för skärande bearbetning, såsom svarvoperationerna som genomförs genom användning av skäret.

Nämnda fas kan även anordnas runt väsentligen hela ovansidan av skäret, så att alla hörn hos detta kan användas för nämnda operationer.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen förbinder fasen skäreggen med släppningssidan på båda laterala sidor av skäret förbundna medelst ett nämnt hörn hos skäret. Det är föredraget att ha en nämnd fas på båda sidor om ett nämnt hörn för att fullt profitera av fördelarna hos närvaron av en sådan fas speciellt under de utförda svarvoperationerna.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har skäret en nämnd fas som förbinder skäreggen med släppningssidan i regi- onen av mer än ett hörn hos skäret, så att skärande bearbetning, såsom svarvoperationer kan genomföras under användning av mer än ett nämnt hörn hos insatsen och uppnående av fördelarna av närvaron av en sådan fas.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är skäret försett med en konvex wiper-egg åtminstone vid ett hörn hos det, varvid nämnda wiper definieras medelst åtminstone en radie. Det är känt att en sådan wiper-geometri kommer att reducera råheten hos ytan hos arbetsstycket som bearbetas med avseende på en standardskärgeometri med ett rundat hörn med en radie, och wi- per-geometrin i förbindelse med nämnda fas kommer att förbättra egenskaperna hos skäret enligt uppfinningen ännu mer.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen är åtminstone partierna av detta avsedda att appliceras på ett arbetsstycke som skall bearbetas gjorda av bornitrid (BN). Bornitrid har fysikaliska egenskaper som gör det väl lämpat som ett material speciellt för 10 15 20 25 30 35 539 289 svarvskär, och det har visat sig att skär av detta material med en fas enligt ovan ger upphov till ett utmärkt beteende vid utförande av skärande bearbetning, speciellt svarvoperationer med detta.

Nämnda bornitrid är då företrädesvis kubisk bornitrid (CBN), men polykristallin bornitrid (PCBN) är även fördelaktig.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen har skäret en yta som separerar skäreggen från ovansidan och bildar en vinkel med ovansidan av mindre än 40°.

Ytterligare fördelar och fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av den följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Med hänvisning till bifogade ritningar följer nedan en specifik be- skrivning av negativa skär i form av svarvskär enligt utförings- former av uppfinningen, vilka anförs i egenskap av exempel.

På ritningarna: - fig. 1 är en vy ovanifrän av ett negativt svarvskär enligt uppfinningen, - fig. 2 är en perspektivvy av ett hörn av ett skär enligt en för- sta utföringsform av uppfinningen, - fig. 3 är en tvärsnittsvy tagen utmed lll-lll i fig. 1, vilken visar endast den övre regionen av skäret enligt fig. 2, - fig. 4 är en förenklad perspektivvy som illustrerar skäret enligt uppfinningen vid användning för utförande av en svarvopera- tion, - fig. 5 är en tvärsnittsvy som illustrerar hur skäret appliceras på ett arbetsstycke som skall bearbetas för genomförande av en svarvoperation, 10 15 20 25 30 35 530 289 - fig. 6 är en vy ovanifrån av ett hörn hos ett skär enligt en andra utföringsform av uppfinningen, - fig. 7 är en graf som illustrerar positionen hos spetsen hos ett redan känt skär i axiell, radiell och tangentiell riktning över ti- den under en svarvoperation, och - fig. 8 är en graf som motsvarar grafen i fig. 7 för ett skär en- ligt föreliggande uppfinning.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar ett negativt svarvskär 1 med en geometri som är ty- pisk för ett sådant skär, och vilket är utformat för att fastgöras i en verktygshållare medelst lämpliga medel, såsom åtdragnings- medel, under användning av en urtagning 2 i detta. En sådan urtagning är inte nödvändig, utan skäret kan vara utan en urtag- ning och hållas i verktygshållaren genom en klämma. Skäret kommer att bearbeta ett arbetsstycke medelst regionen av ett hörn hos detta, och det är företrädesvis av typen som möjliggör en sådan bearbetning genom användning av mer än ett sådant hörn, såsom åtminstone hörnen 3 och 4, så att positionen hos skäret i verktygshållaren kan förändras när noggrannheten hos bearbetningen inte kan garanteras längre under användning av en viss hörnregion för sådan bearbetning. Dimensionerna hos de laterala sidorna 5 hos skäret är företrädesvis så att intilliggande hörn kan användas för bearbetning, vilket innebär att skärdjupen kan då inte vara större än halva avståndet mellan sådana två in- tilliggande hörn, så att exempelvis för ett skär med ett sådant av- stånd av 12 mm skärdjup av över 0 till 6 mm kan åstadkommas.

Allt detta är konventionell teknik.

Utformningen av ett negativt svarvskär enligt en utföringsform av uppfinningen kommer nu att beskrivas under hänvisning till fig. 2 och 3. Skäret har en ovanslda 6, en däremot vinkelrät släpp- 10 15 20 25 30 35 40 530 ass 8 ningssida 7, vilket motsvarar definitionen av ett negativt svarv- skär, och en skäregg 8 i en region som förbinder dessa sidor och vilken sträcker sig väsentligen parallellt med dessa sidor.

En yta 9 som separerar skäreggen 8 från ovansidan är anordnad runt ovansidan, och denna yta bildar en vinkel med ovansidan av approximativt 30°. En sådan yta 9 finns även hos kända negativa svarvskär. Skäret innefattar dessutom en platt fas eller avfasning 10, som förbinder skäreggen 8 med släppningssidan 7 på åtmin- stone en lateral sida av skäret i regionen av hörnet hos detta, och denna fas sträcker sig runt hela ovansidan hos skäret visat i fig. 2. Fasen bildar en vinkel oi av 6° (något överdriven i figurerna för tydlighets skull) med släppningssidan 7. Utsträckningen av fasen från skäreggen 8 till den övre kanten 11 hos släppningssi- dan är här 0,06 mm och kan vara inom området av 0,03 mm - 0,30 mm och är företrädesvis inom området av 0,04 mm - 0,08 mm.

Skäret är företrädesvis gjort av sintrad bornitrid (BN), speciellt av kubisk bornitrid (CBN), men det kan även vara av polykristallin bornitrid (PCBN). Uppfinningen skall emellertid inte vara begrän- sad till användning av detta material för skäret, utan andra mate- rial som är lämpliga för sådana skär, såsom sinterkarbid, är tänkbara.

Det visas i fig. 4 hur ett skär 1 av denna typ typiskt appliceras mot ett arbetsstycke 12 som roterar i riktningen av pilen P för genomförande av en svarvoperation på detta. Skäret 1 är fast- gjort i en verktygshållare 13, som är utformad att positionera skä- ret för att anligga mot arbetsstycket för uppnående av ett önskat bearbetningsresultat, såsom skärdjup.

Det visas i fig. 5 hur verktygshållaren 13 kan applicera insatsen 1 enligt uppfinningen på arbetsstycket 12, så att fasen 10 kommer att riktas väsentligen tangentiellt till arbetsstycket och skäret kommer att anligga i två dimensioner mot arbetsstycket under svarvoperation genomförd medelst skäret. Detta innebär att 10 15 20 25 30 35 530 239 ovansidan 6 hos skäret kommer att vara lutad med avseende på en normal till tangenten T hos arbetsstycket med en vinkel som är densamma som vinkeln d mellan fasen 10 och släppningssi- dan 7.

Det har visat sig att flanknötningen hos släppningssidan, dvs. nötningen hos regionen under punkten 11 hos släppningssidan, reduceras genom denna utformning med avseende på redan kända negativa svarvskär som inte har någon sådan fas. Försök har visat att med en fas av 0,06 mmzs utsträckning var flanknöt- ningen efter en körning av 25 minuter med vissa skärdata och i ett visst arbetsstycksmaterial 0,19 mm, medan den var 0,30 mm för samma förhållanden för ett känt skär utan någon sådan fas.

Detta innebär att ett skär enligt uppfinningen kan användas för att bearbeta ett arbetsstycke under en längre tid inom ett be- stämt toleransområde. Den acceptabla flanknötningen kan för vissa typer av bearbetning vara 0,10 mm, medan den kan för andra typer av bearbetning vara 0,30 mm. Ett skär enligt förelig- gande uppfinning resulterar för alla dessa typer i en längre möjlig livstid hos det.

Fig. 7 är en graf av positionen hos en spets av ett känt skär utan en fas på släppningssidan därav i pm över tiden t under svarv- operation i axiell (A), radiell (R) och tangentiell (T) riktning med avseende pà nämnda arbetsstycke (se fig. 4 och 5).

Fig. 8 är en motsvarande graf som resulterar av mätningar ut- förda för ett skär med fas på släppningssidan enligt föreliggande uppfinning. Det är visat att rörelsen av skärspetsen reduceras med approximativt 50% i tangentiell riktning och även märkbart i axiell riktning. Således reduceras vibrationer hos skäret under svarvoperation anmärkningsvärt genom ett skär enligt förelig- gande uppfinning, vilket resulterar i ovannämnda fördelar.

Fig. 6 illustrerar mycket schematiskt hur ett skär enligt förelig- gande uppfinning kan uppvisa åtminstone en konvex wiper-egg 14 vid ett hörn hos detta, vilken gör det möjligt att förbättra re- 10 15 20 25 30 35 530 239 10 sultaten av bearbetningen ännu mer. Wiper-eggen definieras av flera radier som har olika ursprungspunkter.

Följaktligen är ett skär enligt föreliggande uppfinning speciellt lämpat för användning där kraven på kvaliten hos ytan hos ett arbetsstycke, vilken resulterar av svarvoperationen, är höga och det är viktigt att reducera vibrationer hos verktygsspetsen så mycket som möjligt. En annan viktig egenskap hos ett skär enligt uppfinningen är förlängningen av tiden under vilken ett tillfreds- ställande bearbetningsresultat inom ett snävt toleransområde kan garanteras.

Uppfinningen är naturligtvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna utföringsformerna, utan många möjligheter till modifikationer därav kommer att vara uppenbara för en fackman på området utan att avvika från uppfinningens ram, sådan den har definierats i bifogade krav.

Såsom nämnt ovan kan fasen rundas med en radie r som överskrider 10 mm, såsom 10 mm < r < 100 mm, 10 mm < r < 50 mm eller 10 mm < r < 30 mm. En fas med en sådan stor radie kan emellertid inte riktigt illustreras i figurerna, vilket är orsaken till att denna utföringsform inte är visad i någon figur.

Skäret kan exempelvis ha en fullständigt annan geometri än den visade i fig. 1, och det kan ha varje tänkbar rund eller polygonal form.

Ytan 9 som förbinder skäreggen och ovansidan måste inte finnas, utan skäreggen kan bilda kanten till ovansidan.

Såsom redan nämnts kan ett skär enligt uppfinningen utformas för annan operation av skärande bearbetning än svarvning, så- som fräsning.

Claims (14)

1. 0 15 20 25 30 35 53Û 289 11

2. Patentkrav

3. Negativt skär för skärande bearbetning med en ovansida (6), en däremot vinkelrät släppningssida (7) och en skäregg (8) i en region som förbinder dessa sidor och vilken sträcker sig väsentligen parallellt eller rundat med dessa sidor, kännetecknat därav, att det innefattar en platt eller rundad fas (10) som förbinder nämnda skäregg med nämnda släpp- ningssida pä åtminstone en lateral sida hos skäret i regionen av ett hörn (3, 4) hos detta, och att nämnda fas bildar en vinkel av 1°-15° med släppningssidan för att möjliggöra ap- plicerande av fasen väsentligen tangentiellt till ett arbets- stycke (12) som skall bearbetas för anliggning av skäret i tre dimensioner mot nämnda arbetsstycke under operationen av skärande bearbetning som utförs medelst skäret.

4. Skär enligt krav 1, kännetecknat därav, att det är ett svarv- skär.

5. Skär enligt krav 1, kännetecknat därav, att det är ett fräs- skär.

6. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att fasen (10) bildar en vinkel av 1°-10° eller 3°-8° med släppningssidan (7).

7. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att utsträckningen av fasen (10) från skäreggen (8) till släppningssidan (7) är 0,03 mm - 0,30 mm, 0,03 mm - 0,20 mm, 0,04 mm - 0,15 mm eller 0,04 mm - 0,08 mm.

8. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att fasen är rundad med en radie r > 10 mm, såsom 10 mm < r< 100 mm, 10 mm

9. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att fasen (10) sträcker sig från hörnet (3, 4) över åtminstone 10 15 20 25 30

10.

11.

12.

13.

14. 53Ü 285 12 väsentligen halva avståndet till ett intilliggande hörn hos skäret. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att en nämnd fas (10) förbinder skäreggen (8) med släpp- ningssidan (7) på båda laterala sidor hos skäret förenade genom ett nämnt hörn (3, 4) hos skäret. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att det har en nämnd fas (10) som förbinder skäreggen (8) med släppningssidan (7) i regionen av mer än ett hörn hos skäret. Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att det är försett med en konvex wiper-egg (14) vid åtmin- stone ett hörn av det, varvid nämnda wiper-egg definieras med åtminstone en radie. Skär enligt något av föregående krav, känneleCkflâf därav, att åtminstone de partier därav som är avsedda att applice- ras mot ett arbetsstycke som skall bearbetas är gjorda av bornitrid (BN). Skär enligt krav 11, kännetecknat därav, att nämnda bornit- rid är kubisk bornitrid (CBN). Skär enligt krav 11, kännetecknat därav, att nämnda bornit- rid är polykristallin bornitrid (PCBN). Skär enligt något av föregående krav, kännetecknat därav, att det har en yta (9) som separerar nämnda skäregg (8) från ovansidan (6) och bildar en vinkel med nämnda ovansida av mindre än 40°.