SE531188C2 - Borrkropp för spånavskiljande bearbetning - Google Patents

Description

40 45 SO 55 60 65 53'l 'H38 helt eller delvis skruvformiga och tvärsnittsvis konkava spån- kanaler (spiralborrar), medan andra åter är utformade med raka spånkanaler, som avgränsas av plana begränsningsytor.

Gemensamt för samtliga typer av borrar är det axiomatis- ka faktum att den enskilda skäregg, som ombesörjer spånav- skiljning ur ämnet eller arbetsstycket, är belägen i eller i anslutning till den vägg i spänkanalens främre del, som bildar en bakre delyta i spànkanalen betraktat i borrens rotations- riktning. Då spånan.avskiljs ur det blivande hàlets botten in- nesluts densamma därför i ett hålrum, som avgränsas av å ena sidan spånkanalens begränsningsyta, och à andra sidan den cy- lindriska hälvägg, som genereras under borrningen. Spânkana- lens uppgift är att ur hålet på bästa sätt evakuera den lös- gjorda spånan under undvikande av spånstockning och andra stö- rande fenomen. Av detta skäl är det önskvärt att spånan i möj- ligaste mån bringas att röra sig axiellt genom spånkanalen.

Emellertid har spånan ej någon inneboende strävan att röra sig axiellt, utan måste med tvång pressas igenom spånkanalen. Den sk startspàna, som alstras av exempelvis en spetsig, symmet- risk spiralborr vars spånkanaler är skruvformiga, dvs den främre del av spånan, som initialt alstras vid anborrning el- ler äntring, är skäligen smal, varefter spånans bredd växer tills skäreggarna ernår fullt ingrepp. Denna fullspåna erhål- ler en skruvformig eller hårlocksliknande form, vars diameter bestäms av tvärsnittsarean hos det kanalrum, som avgränsas av å ena sidan hålväggen och å andra sidan spànkanalens konkava begränsningsyta. Just startspånan har ej någon naturlig ten- dens att röra sig axiellt. Tvärtom tenderar densamma att pres- sas ut radiellt och böja av mot hálväggen, något som medfört dålig spånkontroll.

Olika utföranden av spånkanaler i borrar är rikt be- skrivna i patentlitteraturen. Se exempelvis US 6988859 B2, US 2003/0175086 A1, och SE 528156 C2, vilka beskriver symmetriska spiralborrar med två skäreggar och två skruvformiga spånkana- 70 75 80 85 90 95 100 531 188 ler. Gemensamt för dessa tidigare kända borrar är att de en- skilda spànkanalerna löper med en och samma generellt konkava tvärsnittsform fram till den främre ändytan i vilken de över- går via mjukt rundade gränslinjer. Den konkava tvärsnittsfor- men bestäms i första hand av profilformen hos den slipskiva, som används för att åstadkomma spánkanalen. Slipningen av spänkanalerna syftar till att medge spànan att glida med sin periferiska, skruvformiga ytterkant utmed den slipade ytan så friktionsfritt som möjligt. I detta sammanhang skall nämnas att spànkanalerna i vissa typer av borrar till och med poleras för att minska friktionsmotstàndet. En nackdel hos de tidigare kända borrarna år emellertid att de ger medioker, initial spànkontroll såtillvida att den smala startspànan tenderar att pressas ut mot hálväggen, dvs röra sig radiellt snarare än ax- iellt. Det kan till och med inträffa att spånan kilas in mel- lan hålväggen och borrkroppens cylindriska mantelyta.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda nackdel hos tidigare kända borrkroppar och skapa en förbättrad borrkropp. Ett primärt syfte med uppfinningen år därför att skapa en borrkropp, som säkerställer en god, initi- al spänkontroll, och som därför reducerar risken för uppkoms- ten av störande fenomen, sådana som spànstockning eller att startspånan tränger in mellan hälväggen och borrkroppens man- telyta.

Enligt uppfinningen näs ovannämnda syfte medelst de sär- drag, som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del.

Fördelaktiga utföranden av den uppfinningsenliga borrkroppen är vidare definierade i de osjälvständiga patentkraven 2-10. 105 110 115 120 125 130 135 531 188 Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig 1 en perspektivvy av en i form av en spiralborr förverk- ligad borrkropp enligt uppfinningen, Fig 2 en förstorad, perspektivisk detaljsektion illustrerande borrkroppens främre ände eller spets, Fig 3 en partiell sidovy av borrkroppens främre del, Fig 4 en ändvy framifrån av borrkroppen, Fig 5 ett snitt A-A i fig 3, Fig 6 en ytterligare förstorad detaljsektion visande ett par- ti av spetsen, och 1 Fig 7 en partiell längdsektion B-B i fig 3.

Detaljerad beskrivning av en föredragen utförandeform av upp- finningen Den i fig 1 exemplifierade borrkroppen 1 har formen av en spiralborr med en rotationssymmetrisk, väsentligen cylind- risk grundform. I detta fall år kroppen solid och inbegriper en mantelyta 2, som utbreder sig mellan främre och bakre ändar 3,4. Denna mantelyta 2 är koncentrisk med en geometrisk cent- rumaxel C kring vilken kroppen är roterbar, närmare bestämt i rotationsriktningen R. Framtill inbegriper borrkroppen en sk spets, som inbegriper två skäreggar 5 från vilka sträcker sig spånkanaler 6 i riktning bakåt utmed kroppen. Närmare bestämt sträcker sig spånkanalerna från spetsen och ändar vid en bak- re, cylindrisk infästningsdel 7. I praktiken kan den visade borrkroppen, som bildar en komplett, brukbar borr, ha en längd som uppgår till 3-8 gånger dess diameter(D).

Den med 3 betecknade främre änden av borrkroppen repre- senteras av en ändyta, som inbegriper ett antal delytor, vilka är parvis identiska och vilka därför beskrivs enbart i anslut- ning till den ena skäreggen 5. Bakom den enskilda skäreggen 5 är sålunda utformad en primär släppningsyta 8 (se fig 2), som har en måttlig släppningsvinkel och som övergår i en sekundär 140 145 150 155 160 165 170 531 188 släppningsyta 9 med en större släppningsvinkel, närmare be- stämt via en gränslinje 10. Via en ytterligare gränslinje 11 övergår den sekundära släppningsytan 9 i en tredje släppnings- yta 12, vilken lutar i en ännu brantare vinkel mot centrumax- eln C än den sekundära släppningsytan 9. De båda skäreggarna 5 är i exemplet raka och övergår i varandra via en generellt S- formig mejselegg 13 i vilken kan ingå en (för ögat osynlig) centreringdubb, som är belägen exakt utmed centrumaxeln C.

Den enskilda spànkanalen 6 är försänkt i mantelytan 2 och sträcker sig i detta fall skruvformigt kring centrumaxeln C. Närmare bestämt har den enskilda spänkanalen en konkav tvärsnittsform och är avgränsad av en mjukt rundad begräns- ningsya 14, vilken utbreder sig mellan yttre begränsningskan- ter 15, 16. Av dessa bildar kanten 15 en primär kant, som är ansluten till skäreggen 5 och utgörs av en sk styrlist, i vil- ken ingår en smal släppningsyta 17. Denna primära kant eller styrlist 15 är i praktiken skarpslipad och har en diameter som är något större än den sekundära begränsningskanten 16. Genom sin konkava, generellt U-liknande tvärsnittsform inbegriper spànkanalen 14 två mot varandra vända sidor eller hälfter, nämligen dels en sk primär delyta 14a i anslutning till den primära begränsningskanten 15, dels en sekundär delyta 14b i anslutning till den sekundära begränsningskanten 16. En gräns- linje mellan dessa delytor 14a, 14b är betecknad l4c. Vid sin främre ände löper den enskilda spänkanalen 6 ut i borrkroppens främre ändyta. Närmare bestämt ändar den primära delytan 14a i skäreggen 5, medan den motsatta, sekundära delytan 14b löper ut i ändytans 3 tredje släppningsyta 12 via en krökt gränslin- je 18. V Det skall noteras att två kylvätskekanaler 19 mynnar i de sekundära släppningsytorna 9. Dessa kylvätskekanaler sträcker sig skruvformigt genom borrkroppen till dennas bakre ände 4, i vilken de ändar i inlopp (ej synliga), som kan an- slutas till en kylvätskekälla i den maskin i vilken borrkrop- 175 180 185 190 195 200 531 '188 pen appliceras. Så långt den visade borrkroppen hittills be- skrivits är densamma i allt väsentligt tidigare känd.

Enligt uppfinningen är i den enskilda spånkanalens 6 främre del utformad en fördjupning 20 (se fig 2, 3 och 6), som inbegriper två i trubbig vinkel mot varandra sig utbredande delytor 21, 22 av vilka den ena bildar en bottenyta 21 i för- djupningen och den andra är vänd mot skäreggen 5 för att bilda en anslagsyta 22 för den av skäreggen avskilda spånan. I det visade, föredragna utförandet har fördjupningen 20 formen av L en ränna, som löper ut i borrkroppens ändyta 3 och har ett successivt tilltagande djup i riktning mot denna. Närmare be- stämt löper rännan ut i den tredje släppningsytan 12 i vilken den övergår via en rak gränslinje 23. Vid sin bakre ände löper rännan in i spånkanalen via en gränslinje 24, som är krökt till följd av spånkanalens 6 konkava eller välvda form.

I praktiken formas rännan 20 fördelaktigast genom slip- ning med hjälp av en slipskiva, vars profilform bestämmer rän- nans tvärsnittsform. Härvid förs slipskivan in sä djupt i god- set att rännan även kommer att inbegripa en tredje delyta 25, som är motsatt anslagsytan 22. I det visade utförandet sker slipningen linjärt, varvid delytorna 22, 25 löper rakt och bottenytan 21 blir plan.

Såsom tydligt framgår av fig 3 är rännan 20 belägen vid sidan av skäreggen 5 och interfererar ej med denna.

Vinkeln d (se fig 6) mellan rännans bottenyta 21 och an- slagsytan 22 skall vara trubbig, men uppgå till högst 135°. I praktiken föredras en trubbvinkel a av högst 110°. Rännans bredd W bör ej underskrida 0,1 x D (borrdiametern) och uppgå till högst 0,3 x D. Övergången 26 mellan anslagsytan 22 och bottenytan 21 har med fördel formen av en linjär innerkant i form av en radieövergång med minimal radie.

Såsom framgår av fig 7 löper rännans bottenyta 21 i en spetsig vinkel ß mot borrkroppens centrumaxel C. Denna vinkel 205 210 215 220 225 230 235 531 188 ß bör uppgå till minst 10° och högst 50°. Med fördel ligger vinkeln ß inom området 15-30°. I exemplet är ß l6°. Även i ett plan i 90° vinkel mot planet enligt fig 7 är rännans bottenyta snedställd relativt borrkroppens centrumax- el, såsom framgår av fig 3. Rånnans långdutsträckning, sådan denna definieras av radieövergången 26, bildar sålunda en spetsig vinkel V med centrumaxel C. Denna spetsvinkel bör ej överskrida 30° och kan med fördel ligga inom området 5-20°.

I exemplet uppgår trubbvinkeln mellan borrkroppens båda sammanlöpande skäreggar 5 till l22°. I praktiken kan denna vinkel (borrens spetsvinkel) variera såväl uppåt som nedåt.

Givetvis har vinkeln mellan skåreggarna stor betydelse för spånformningen. Det skall därför understrykas att den beskriv- na rännans 20 geometri och placering är anpassad till just spetsvinkeln l22°.

Uppfinningens funktion och fördelar Då borren, genom att bringas rotera och samtidigt påfö- ras en linjär, axiell matningsrörelse, äntrar ett arbetsstycke avskiljs en startspåna, som initialt genereras av den centrala mejseleggen 13 och därefter av successivt allt större delar av huvudskäreggarna 5. Inledningsvis blir spånan därför smal och har en minimal diameter, för att därefter bli allt bredare och bilda en skruvformig konfiguration med ökande diameter. Då fullt ingrepp nås, dvs då skåreggarna 5 avskiljer en spåna ut- med hela sin längd, komprimeras den enskilda spånan i tillhö- rande spånkanal och pressas bakåt i det kanalrum, som avgrän- sas av dels hålväggen, dels spånkanalens begränsningsyta 14.

Då startspånan alstras kommer densamma ej att kunna glida fritt utmed spånkanalens begränsningsyta, utan kommer att träffa rännans 20 anslagsyta 22 och även dess bottenyta 21.

Härvid kommer framförallt anslagsytan 22, men i viss mån även bottenytan 21, att styra spånan i riktning bakåt/inåt mot spånkanalens mitt, i stället för radiellt i riktning mot spån- 240 245 250 255 260 531 188 kanalens sekundära begränsningskant 16. Med andra ord säker- ställer rännan 20 ögonblicklig spänkontroll genom att redan startspànan pàförs en strävan att röra sig axiellt, snarare än radiellt.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till det ovan be- skrivna och på ritningarna visade utförandet. Sålunda kan den styrande anslagsytan även utformas i en fördjupning på visst avstånd från borrkroppens främre ändyta. Med andra ord behöver fördjupningen ej nödvändigtvis ha formen av en ränna, som lö- per ut i ändytan. Vidare kan fördjupningens eller rännans del- ytor modifieras pà olika sätt. Exempelvis kan bottenytan ges en svagt välvd, konvex form (såtillvida att dess kanter blir bägformiga), i stället för den plana form som visats i exemp- let. Såsom inledningsvis påpekats kan borrkroppen även utgöras av en kort slitkropp eller löstopp, som via ett lämpligt gränssnitt kan lösbart förbindas med en bärande grundkropp. Ãvenledes kan uppfinningen tillämpas på borrar med ett god- tyckligt antal skäreggar och spànkanaler, varvid de sistnämnda kan vara såväl skruvformiga som raka. Avslutningsvis må även förtydligas att uppfinningen kan tillämpas icke blott på kort- hàlsborrar, utan även pà lànghàlsborrar i vilka borrkroppen kopplas ihop med ett mycket långt skaft.

Claims (10)

265 270 275 280 285 290 295 531 188 Patentkrav

1. Borrkropp för spånavskiljande bearbetning, innefattande dels en mantelyta (2), som är koncentrisk med en geometrisk centrumaxel (C) kring vilken borrkroppen är roterbar, och övergår i en främre ändyta (3), dels en främre skäregg (5) i anslutning till en spànkanal (6), som är försänkt i mantelytan (2), närmare bestämt i området framför skâreggen (5) betraktat i borrkroppens rotationsriktning (2), och löper ut i den främ- re ändytan (3), kânnetecknad därav, att i spånkanalens (6) främre del är utformad en fördjupning (20), som inbegriper två i en trubbig vinkel (a) mot varandra sig utbredande delytor (21, 22), av vilka den ena bildar en bottenyta (21) i fördjup- ningen, och den andra är vänd mot den rotationsmässigt bakom- varande skäreggen (5) för att bilda en anslagsyta (22) för en av skäreggen avskild spåna.

2. Borrkropp enligt krav 1, kännetecknad därav, att för- djupningen har formen av en ränna (20), som löper ut i ändytan (3) och har ett successivt tilltagande djup i riktning mot denna.

3. Borrkropp enligt krav 1 eller 2, kånnetecknad därav, att anslagsytan (22) och bottenytan (21) gränsar mot varandra Via en linjär innerkant (26).

4. Borrkropp enligt något av kraven 1-3, kännetecknad där- av, att trubbvinkeln (d) mellan anslagsytan (22) och botten- ytan (21) uppgår till högst 135°.

5. Borrkropp enligt nagot av kraven 1-3, kännetecknad där- av, att trubbvinkeln (d) mellan anslagsytan (22) och botten- ytan (21) uppgår till högst 110°. 300 305 310 315 320 531 188 10

6. Borrkropp enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att fördjupningen (20) är àstadkommen genom slipning medelst slipskiva och avgränsad av icke blott anslagsytan (22) och bottenytan (21), utan även en tredje delyta (25), S0m är vänd mot anslagsytan (22).

7. Borrkropp enligt något av kraven 2-6, kännetecknad dår- av, att rännans (20) bottenyta (21) och borrkroppens centrum- axel (C) inbördes bildar en vinkel (ß) inom området 10-50°.

8. Borrkropp enligt något av kraven 2-7, kännetecknad dår- av, att rännans (20) anslagsyta (22) löper i en spetsig vinkel av högst 30° relativt borrkroppens centrumaxel (C).

9. Borrkropp enligt något av föregående krav, varvid den- samma har en symmetrisk grundform och innefattar dels två spånavskiljande skäreggar (5), vilka löper samman i en cent- rumegg (13), dels två spånkanaler (6), kännetecknad därav, att var och en av de båda spånkanalerna (6) inbegriper en främre fördjupning (20) med en spånstyrande anslagsyta (22).

10. Borrkropp enligt något av föregående krav, kånnetecknad därav, att den enskilda spånkanalen (6) är skruvformig och av- gränsad av en tvärsnittsvis konkav begränsningsyta (14) mot vilken fördjupningen (20) är avgränsad via en krökt gränslinje (24).