SE532432C2 - Borrkropp med primära och sekundära släppningsytor - Google Patents

Description

45 50 55 60 65 70 75 80 5322 4132 nackdel med denna vidareutvecklade borrkropp är emellertid att den enskilda periferiska delegg, som är negativt vinklad, dels har en mycket liten radiell utsträckning, dels är utformad på ett materialparti, vars tangentiella utsträckning begränsas av den primära släppningsytans bredd, i och med att detsamma sträcker sig enbart fram till den primära släppningsytans gänslinje mot den sekundära släppningsytan, men väl icke utmed den sistnämnda. Detta innebär att det materialparti i vilket periferideleggen ingår, blir diminutivt och tämligen svagt. Då borrkroppens diameter är liten (tex. inom området 5~l0 mm) och den primära släppningsytan en bredd av någon tiondels mm, kan det aktuella materialpartiet lätt skadas eller helt förstöras icke blott i samband med håltagning utan även i samband med borrkroppens hantering i olika situationer.

Uggfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja bristerna hos den genom WO 2007/015095 Al kända borrkroppen och skapa en förbättrad borrkropp. Ett primärt syfte med uppfinningen är därför att skapa en borrkropp, vilkens periferiska och negativt vinklade deleggar är starka för att ge borrkroppen optimal livslängd, och vilken är speciellt lämpad för bearbetning av aluminium, i synnerhet mjukt aluminium med låg kiselhalt, utan att ge upphov till besvärande löseggsbildning. Ett ytterligare syfte är att skapa en borrkropp, som kan arbeta med måttliga skärkrafter och som centrerar på ett tillförlitligt sätt i samband med äntring av ett arbetsstycke. Ännu ett syfte med uppfinningen är att skapa en borrkropp, som dels minimerar risken för spånstockning och gradbildning, dels reducerar icke blott de axiella skärkraficema utan även de radiella. Med andra ord skall borrkroppen kunna matas in i arbetsstycket på ett smidigt sätt utan att verktyget trycks ut radiellt i alltför stor utsträckning.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst de särdrag, som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktíga utföranden av den uppfinníngsenliga borrkroppen är vidare definierade í de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: FIG. 1 en delvis skuren perspektivvy av en borrkropp enligt uppfinningen, FIG. 2 en förstorad, partiell perspektivvy visande geometrin hos ett i borrkroppen ingående huvud, FIG. 3 en ändvy av samma huvud, FIG. 4 en partíell sidovy IV-IV i Fig. 3, FIG. 5 en förenklad siluettbild visande vissa av borrhuvudets geometriska data, FIG. 6 en partiell sidovy betraktad i 90° vinkel mot sidovyn enligt Fig. 4, FIG. 7 en partiell sektion VII-VII i F ig. 3, och FIG. 8 en extremt förstorad detalj ändvy visande utformningen av borrhuvudets centrala del. 85 90 95 100 105 110 115 120 125 532 432 Detaferad beskrivnin av ett föredra et utförande av u finnín en I det på ritningama visade utförandeexemplet har den uppfinningsenliga borrkroppen förverkligats i form av en spiralborr, som fortsättningsvis i korthet endast benämns ”borr”, och som innefattar främre och bakre ändar 1, 2 mellan vilka sträcker sig en geometrisk centrumaxel C kring ~ vilken borren är roterbar i en förutbestämd rotationsriktning R. En rotationssymmetrisk mantelyta 3 är koncentrisk med centrumaxeln C. Utmed större delen av borrens längd är denna mantelyta 3 cylindrisk, men övergår framtill i en svagt konisk, framåt divergerande sektion, som ej är urskiljbar för blotta ögat. Den diametrala koniciteten hos denna främre sektion kan vara så liten som 0,06/ 100 mm. I den frärnre änden 1 är borren utformad med ett i sin helhet med 4 betecknat huvud, vilket inbegriper två identiska skäreggar 5. Framför varje skäregg, betraktat i rotationsriktningen, är utformad en spånkanal 6, som i detta fall är spiral- eller skruvformig med en viss, för ändamålet lämpad stigning. I det visade, föredragna utförandet samverkar varje skäregg med en invändig kanal 7 för tillförsel av en fluid, i synnerhet vätska, till det främre borrhuvudet 4, närmare bestämt i syfte att smörja och kyla såväl detta som det material ur vilket spånor avskiljs, samt för att bidra till spånevakueringen. Såsom tydligt framgår av Fig. l mynnar kanalerna 7 i området bakom den enskilda skäreggen betraktat i rotationsríktningen R. Den bakre del av borren, som saknar spånkanaler, bildar en infästningsdel för fixering i en maskin, med vars hjälp borren kan försättas i rotation.

I Fig. 4 och S betecknar NP ett geometriskt normalplan, som utbreder sig i rät vinkel mot centrumaxeln C och kan vara lokaliserat på godtyckliga ställen utrned denna. Vidare betecknar SPI och SP2 (se Fig. 3 och 8) två symmetriplan, som skär varandra i räta vinklar, närmare bestämt utmed centrumaxeln C. Härav följer att normalplanet NP bildar 90° vinkel med vart och ett av symmetriplanen. Det enskilda symmetriplanet delar borrhuvudet 4 i två spegelsymmetriska hälfter, dvs. två hälfter som är identiska, ehuru spegelvända i förhållande till varandra.

I huvudet 4 ingår en centralt belägen spetsdel 8, vars spetsvinkel (se Fig. 5) är trubbig och betecknad a. Varje enskild skäregg 5 inbegriper två deleggar av vilka en första 9 ingår i den centrala spetsdelen 8 och en andra 10 sträcker sig mellan en utmed mantelytan 3 befintlig, periferisk ändpunkt ll och en radiellt inre ändpunkt 12, där densamma övergår i den första deleggen 9. De båda första deleggarna 9 konvergerar i riktning axiellt framåt för att definiera spetsvinkeln a, vilken kan betecknas såsom positiv. Däremot divergerar de båda periferiska deleggama 10 under bildande av en negativ divergensvinkel ß (se Fig. 5). Den enskilda skäreggen 5 är på konventionellt sätt avgränsad mellan en primär släppningsyta generellt betecknad 13 och åtminstone en spånyta, vilken i detta fall utgör del av en yta 14, som avgränsat den spånkanal 6, som ansluter sig till skäreggen. Av Fig. 3 framgår att den primära släppningsytan 13 övergår i en med 15 generellt betecknad, sekundär släppningsyta, nämligen via en gränslinje 16. För att åstadkomma den negativa divergensvinkeln ß mellan de båda periferiska deleggama 10, är varje primär släppningsyta 13 bruten i två delytor 13a, l3b, som inbördes bildar en trubbi g vinkel och möter varandra i en rännbotten 17, vilken löper bakåt från ändpunkten 12, betraktat i rotationsriktningen. I det visade exemplet utgörs rännbottnen l7 av en rak gränslinje, som bildas genom planslipning av delytorna 13a, 13b. Det skall även noteras att den enskilda fluidkanalen 7 mynnar i området bakom den primära släppningsytan 13.

Spånkanalerna 6, som ju löper skruvforrnigt i borrkroppens längdutsträckning, är var och en avgränsad av en tvärsnittsvis konkavt välvd yta 14 (i vilken skäreggens spånyta ingår i detta fall). Såsom framgår av F ig. 2 och 3 utbreder sig avgränsningsytan 14 utmed en ellipsliknande kurva mellan periferiska kantlinjer 19, 20 av vilka den förstnämnda rör sig framför den sistnämnda under borrens rotation. Den kant- eller gränslinje 20 (se F ig. 2), som är ansluten en skäregg 5, ingår i en konventionell styrkant eller -list 21, vilken icke blott har till uppgift att styra borren i det upptagna 130 135 140 145 150 155 160 165 533 132 hålet, utan även avjämna den genererade hålväggen. Bakom varje styrkant 21 bildar mantelytan 3 en s.k. frigångsyta, vars diameter är mindre än styrkantens diameter.

Så långt den visade borren hittills beskrivits är densamma i allt väsentligt tidigare känd genom WO 2007/015 095 Al. Såsom tidigare påpekats är dock den kända borren behäfiad med den graverande nackdelen att de periferiska, negativt vinklade deleggarna ingår i dimunitiva materialpartier, som lätt kan skadas.

Till skillnad från den ovan berörda, kända borren inbegriper borren enligt uppfinningen icke blott en första rännbotten l7 mellan den primära släppningsytans 13 båda delytor l3a, l3b, utan även en andra rännbotten 30 (se Fig. 2 och 3), som sträcker sig i förlängning av den första, och åtskiljer två andra delytor l5a, 15b ingående i den sekundära släppningsytan. Även de båda delytorna l5a, 15b utgörs med fördel av plana, slipade ytor, vilka möter varandra utmed en rak brytlinje, som bildar rännbottnen 30. 1 anslutning till den axiellt främre änden av varje spånkanal 6 är utformad en s.k. urspetsning 22 i form av en rundslipad och konkavt välvd yta, vilken, såsom framgår av Fig. 8, omgärdas av fyra gränslinjer 23, 24, 25 och 26, av vilka den sistnämnda bildar en gräns mellan ytoma 14 och 22. Vidare bildar linjen 25 en gräns mellan ytan 22 och en lämpligen plan yta 27, vilken tjänar såsom en övergångsyta mellan borrhuvudets sekundära släppningsyta 15 och den yta 14, som avgränsar spånkanalen 6. Gränslinj en mellan ytoma 15 och 27 är i detta fall rak och betecknad 28 i och med att även ytan 27 är planslipad. Den svagt krökta linjen 23 bildar i sin tur en gräns mellan ytan 22 och den primära släppningsytan 13 hos den ena av de båda skäreggarna. Slutligen bildar den snävare krökta linjen 24 en gräns mellan ytan 22 och den sekundära släppningsytan bakom den andra skäreggen. Gränslinj erna 25 och 26 löper samman i en punkt P.

I det visade, föredragna utförandet löper den andra rännbottnen 30 mellan den första rännbottnen 17 och en punkt 31, där gränslinjen 28 ändar periferiskt. I och med att såväl delytan 15b som övergångsytan 27 i detta fall är plana blir gränslinjen 28 rak. På så sätt erhåller delytan 15b generellt formen av en triangel, i vilken gränslinjen 28 bildar en hypotenusa och gränslinjerna 16, 30 kateter. Delytan l5a avgränsas i sin tur av dels de båda raka gränslinjema 16, 30 dels den cirkelbågformiga gränslinjen 32 utmed mantelytan 3. Delytan l5a får sålunda formen av en stympad halvmåne.

Såsom vidare framgår av Fig. 8 möter de båda sekundära släppningsytorna 15 varandra utmed en brytlinje 29, som sträcker sig i en vinkel y mot symmetriplanet SPl. Vid sina båda motsatta ändpunkter övergår denna linje 29 i de gränslinjer 23, som bildar gränser mot de båda primära släppningsytoma 13. [praktiken bildar linjen 29 en s.k. tväxegg, som bildar borrhuvudets axiellt främsta element, och som icke blott centrerar borren då denna skall äntra ett arbetsstycke, utan även, tack vare sin litenhet, bidrar till att reducera såväl de axiella som de radiella skärkrafterna. lFig. 5 betecknar D borrens diameter, medan E betecknar spetsdelens 8 bredd eller diameter. I det visade, föredragna utförandet uppgår E till 56% av D. Detta innebär att den enskilda, períferiska deleggens 10 längd F, betraktad i vertikalprojektion, uppgår till 22% av D. Dock är den reella längden något större, i och med att deleggen är något snedställd relativt normalplanet NP. Inom ramen för uppfinningen kan basbredden E variera såväl uppåt som nedåt från ovannämnda värde.

Dock bör E ej överskrida 70%, men ej heller underskrída 50%. Å ena sidan bör E i praktiken vara mindre än 67,5%, lämpligen 65% av D, men å andra sidan vara större än 52,5%, lämpligen 55%. F bör uppgå till minst 15% och högst 25% av D. 170 175 180 185 190 195 200 205 210 533 432 Vidare uppgår den positiva spetsvinkeln u i exemplet till l40°, innebärande att den enskilda deleggen 9 bildar en vinkel s uppgående till 20° med neutralplanet NP. Även dessa vinklar kan variera inom ramen for uppfinningen. Dock bör u uppgå till minst 120° och högst 160°. Med fördel ligger vinkeln u. inom området 125-l50°, lämpligen l30-l45°.

Den negativa divergensvínkeln ß uppgår i utiörandeexemplet till 200°, varav följer att varje periferisk delegg 10 är snedställd i en vinkel ö uppgående till l0° gentemot neutralplanet NP. Även ß kan avvika från nämnda värde 200°, men bör dock uppgå till minst l90° och högst 2l0°. I praktiken bör ß uppgå till minst l92,5°, företrädesvis minst l95°, dock utan att överskrida 207,5°, lämpligen 205°.

Då a uppgår till l40° och ß till 200° bildar paren av deleggar 9, 10 inbördes en trubbig vinkel x uppgående till 15 0°. Även x kan variera, Lex. inom området l40-160°, lämpligen l45-l55°.

Genom att begränsa vinkeln ö till området 5-l5° och samtidigt begränsa spetsdelens 8 basbredd E till högst 70% av D, varav följer att F uppgår till minst 15% av D, samtidigt som den enskilda, periferiska deleggen 10 på sin släppningssida efterföljs av en väl tilltagen mängd gods (t.ex. hårdmetall) tack vare förekomsten av den periferiska delytan l5a i förlängning bakåt av den primära släppningsytans periferiska delyta 13a, erhålls en bred och stark, negativt skärande periferisk delegg.

Styrkan i denna periferidelegg 10 - ijämtörelse med motsvarande delegg i borren enligt WO 20071/015095 A1 - manifesterar sig icke blott i en ökad livslängd i samband med borrens operativa arbete, utan även i en reducerad risk för skador i samband med hantering, Lex. verktygsbyte, omslipning, förvaring, etc.

Av Fig. 7 (se även sektionen VII-VII i Fig. 3) framgår att den sekundära släppningsytans 15 släppningsvinkel 11 på konventionellt sätt är större än den primära släppningsytans 13 släppningsvinkel Q. I exemplet uppgår sålunda 11 till ca. l7° och ¿',till ca. 6°. Även dessa vinklar kan var för sig variera inom begränsade intervall. Vidare uppgår spånvinkeln o i exemplet till ca. 23°, varav följer att eggvinkeln r uppgår till ca. 6l°. Denna eggvinkel 'c ökar med minskande vinklar ö resp.

Q, och vice versa. I praktiken bör 'c ligga inom intervallet 55-65°, lämpligen 58-63°.

I borren enligt uppfinningen har den sekundära släppníngsytan 15 (se Fig. 3) en area, som är betydligt större än den primära släppningsytans 13 area. Sålunda kan ytans 15 area vara minst tre gånger större än ytans 13 area, varvid den sekundära släppningsytans 15 rännbotten 30 bör vara minst fyra gånger längre än den primära släppningsytans 13 rännbotten l7. I exemplet är rännbottnen 30 ungefär sex gånger längre än rännbottnen l7.

Vidare skall noteras att den enskilda fluidkanalen 7 mynnar i en punkt belägen utmed den sekundära släppningsytans 15 rännbotten 30. I det visade, föredragna utförandet är kanalmyrmingen belägen ungefär mitt emellan rännbottnens 30 båda motsatta ändar. Vidare skall noteras att större delen av kanalens 7 tvärsnitt genomskär den delyta l5b, som är belägen närmast borrens centrum. Kylvätskan kan därßr effektivt spolas i riktning inåt utmed delytan l5b och utan hinder av exempelvis den bearbetade hålbottnen, nå spetsdelens centrala parti.

Nu hänvisas åter till Fig. 8, av vilken framgår att den tväregg 29, som bildar spetsdelens 8 allra främsta parti, är snedställd i en vinkel y, som i detta fall uppgår till ca. 45°. Tväreggens bredd W är i detta fall minimal såsom en konsekvens av att urspetsningarna 22 slipats in i omedelbar närhet av symmetriplanet SP1. I praktiken kan tväreggen 29 med fördel ha en längd, som är mindre än 1% av borrens diameter D. I absoluta mått kan W ligga inom området 0,05-0,3 mm i beroende av borrens 215 220 225 230 235 240 245 532 ÅEE diameter. I detta sammahang skall noteras att gränslinjen 16 mellan släppningsytoma 13, 15 är belägen framför symmetriplanet SPI betraktat i rotationsriktningen.

Tack vare inslipningen av urspetsningen 22 kommer den i spetsdelen 8 ingående deleggen 9 att i sin tur indelas i två subordinerade, bågformiga eggpartier, vilka möter varandra i punkten 33 (se Fig. 3 och 8) och vilka utgörs av å ena sidan den del av den bågformiga deleggens 9 egglinje, som sträcker sig mellan punkterna 12 och 33, och å andra sidan av den likaledes bågforrniga gränslinjen 23, som ävenledes bildar en egglinje utmed vilken spånavskiljning sker. Det parti av urspetsningsytan 22 som befinner sig framför egglinjen 23, betraktat i rotationsriktningen, bildar sålunda en konkav spånyta, som tillsammans med den anslutande delen av den primära släppningsytans delyta l3b, bildar en skärande egg. Genom att spetsdelens 8 delegg 9 är bruten på detta sätt vid punkten 33 och övergår i det krökta eggpartiet 23, kommer den startspåna som genereras vid spetsdelens äntring i arbetsstycket, att styras in i urspetsningen 22 och påföras en strävan att röra sig axiellt snarare än radiellt. Med andra ord styrs redan startspånan på ett smidigt sätt in i den axiellt bakom borrhuvudet befintliga spånkanalen 6. Dessutom kan fullspånan komma att försvagas eller till och med brytas sönder vid brytpunkten 33, något som ytterligare förbättrar spånevakueringen till följd av reducerad spånstorlek. Härjämte säkerställer tväreggens litenhet en begränsning av icke blott löseggsbildningen utan även de axiella skärkraftema och dessas radiella kraftresultanter.

Upgfinningens fördelar Genom förekomsten av de negativt skärande, periferiska deleggama bibehålls de kända borrarnas fördelaktiga funktion att trycka spånans periferiska del i riktning inåt istället för utåt mot hålväggen, sanitidígt som just periferideleggarna blir starka och ger borren en lång livslängd, varjämte risken .för hanteringsskador på borren minimeras. Härutöver motverkas besvärande löseggsbildning, i synnerhet vid bearbetning av mjukt aluminium, tack vare bland annat den effektiva vätskespolningen av den del av spetsdelen som omger den främre tväreggen. Icke minst ger den uppfmningsenliga borren en betydligt förbättrad spånstyming såsom en följd av dels det faktum att den konkavt välvda formen hos spånkanalen ger den enskilda skåreggen bågform, dels att urspetsningen i närheten av borrens centrum bryter skäreggen i ett ytterligare bågformigt parti i tväreggens omedelbara närhet.

Den uppfinningsenliga borren kan även användas för borrning i kompositmaterial av olika slag, förutom i allehanda metaller. Däremot år densamma ej avsedd eller lämpad för borrning i trä, betong och liknande, dvs. material ur vilka spånor ej kan avskiljas genom plasticeríng. Såsom inledningsvis påpekats kan den aktuella borren eller borrkroppen tillverkas av olika material, såsom hârdmetall, snabbstål, och förverkligas i form av olika produkter, såsom solida borrar, löstoppar, etc.

Vidare skall påpekas att borrkroppen kan utföras med tler än två skåreggar förutsatt att dessa placeras symmetriskt på samma sätt som de båda skäreggama i den beskrivna, symmetriska borren. Det väsentliga är endast att den aktuella borrkroppen utformas med ett huvud eller främre parti med den geometriska utformning som beskrivits ovan. Ehuru borrkroppen i det exemplifierade, föredragna utförandet är utformad med fluidkanaler, kan densamma även förverkligas utan dylika kanaler.

Claims (4)

250 255 260 265 270 275 533 432 Patentkrav

1. Borrkropp för spånavskilj ande bearbetning, innefattande en rotationssymmetrisk mantelyta (3) och främre och bakre ändar (l, 2) mellan vilka sträcker sig en geometrisk centrumaxel (C) kring vilken densamma är roterbar i en förutbestämd rotationsriktriing (R), samt ett i den främre änden utformathuvud (4), vilket inbegriper två skäreggar (5), som var och en innefattar två deleggar (9, 10) av vilka en första (9) ingår i en central spetsdel (8) med ett utmed centrumaxeln beläget, främre ändparti (29), och en andra (10) sträcker sig mellan en utmed mantelytan (3) befintlig, periferisk ändpunkt (1 1) och en radiellt inre ändpunkt (12), där densamma övergår i den första deleggen (9), varvid de båda första deleggarna (9) konvergerar i en positiv spetsvinkel (a) i riktning axiellt framåt, medan de båda andra deleggarna (10) divergerar i en negativ vinkel (ß) i samma riktning, och varvid den enskilda skäreggen (5) är avgränsad mellan å ena sidan en spånyta (14) i anslutning till en i mantelytan försänkt spånkanal (6), och å andra sidan en primär släppningsyta (13), som övergår i en rotationsmässigt bakomvarande sekundär släppningsyta (15), varjämte den enskilda primära släppningsytan (13) är bruten i två de1ytor(l3a, 131)), som inbördes bildar en trubbig vinkel (X), och som möter varandra i en rännbotten (17), som löper rotationsmässigt bakåt från den periferiska deleggens inre ändpunkt (12), kännetecknad därav, att densamma inbegriper icke blott en första rännbotten (17) mellan den primära släppningsytans (13) båda de1ytor(13a, l3b), utan även en andra rännbotten (30), som sträcker sig i förlängning av den första (17) och åtskiljer två andra delytor (1 Sa, 15b) ingående i den sekundära släppningsytan (15).

2. Borrkropp enligt krav 1, kännetecknad därav, att den sekundära släppningsytan (15) via en gränslinje (28) övergår i en övergångsyta (27), som utbreder sig fram till den enskilda spânkanalen (6), varvid den andra rännbottnen (3 0) löper mellan den första rännbottnen (17) och en punkt (31), där nämnda gränslinje (28) ändar periferiskt.

3. Borrkropp enligt krav 1 eller 2, kännetecknar! därav, att densamma inbegriper invändiga fluidkanaler (7), som var för sig mynnar utmed en andra rännbotten (30).

4. Borrkropp enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att paren av delytor (13a, 13b; l5a, 15b) i såväl den primära släppningsytan (13) som den sekundära släppningsytan (15) är plana och åtskilda av rännbottnar (17, 30) i form av raka brytlinjer.