SE533679C2 - Solid stegborr - Google Patents

Description

40 45 50 55 60 533 E19 borrkroppen i detta fall återanvändbar för ett flertal skärbyten (vanligen 10-20). En nackdel med alla typer av icke-solida borrar är emellertid att borrkroppen och de eggbärande slitdelama ej är integrerade med varandra, utan snarare inbördes artfrärnrnande, framför allt med avseende på de olika materialens (Lex. stål/hårdmetall) egenskaper, varj ämte slitdelama måste förbindas eller kopplas ihop med grundkroppen via gränssnitt i vilka felkällor kan uppkomma. Med andra ord är icke-solida borrar mindre tillförlitliga då stor precision önskas.

En annan skiljelinje mellan två huvudkategorier av borrar går mellan enkelborrar och stegborrar. Enkelborrar inbegriper endast en uppsättning skäreggar i en främre spets på borrkroppen och kan uppta ett hål med en och samma diameter utmed hela sin längd. Stegborren däremot kan i en och samma operation borra hål i efter varandra följande sektioner med olika diametrar, närmare bestämt genom att inbegripa icke blott en uppsättning skäreggar i borrkroppens spets, utan även i ett eller flera på avstånd bakom spetsen utformade s.k. steg, vilka har större diameter än spetsen och inbegriper ytterligare skäreggar, som kan generera ytterligare hålsektioner med successivt tilltagande diameter. Till kategorin stegborrar hör vidare ett antal varierande borrtyper, såsom spiralborrar (med skruvformiga spånkanaler) och spikborrar (med raka spånkanaler). Stegborrama kan vidare vara utformade antingen såsom solida borrar eller såsom icke-solida borrar, Lex. vändskärsborrar eller borrar med lödda skär.

Uppfinningens tekniska område Denna uppfinning hänför sig till en solid stegborr av det slag, som innefattar en främre spets och en bakre ände, mellan vilka sträcker sig en geometrisk centrumaxel, kring vilken borren är roterbar i en förutbestämd riktning, och med vilken åtminstone två cylindriska sektioner är koncentriska, nämligen en första sektion vilken sträcker sig bakåt från den främre spetsen och har en första diameter, och vilken övergår i en bakomvarande andra sektion med en andra, större diameter via ett steg, varvid spetsen inbegriper två integrerade, primära skäreggar, vilka var för sig har en spånyta och en släppníngsyta och samverkar med var sin spånkanal, som är försänkt icke blott i den första sektionen utan även i den andra, och varvid den enskilda spånkanalen genomskär steget under bildande av en sekundär, integrerad skäregg vars spånyta ingår i spånkanalen. 65 70 75 80 85 90 533 B75 Teknikens ståndpunkt En viktig faktor för att borrar i största allmänhet skall fungera tillfredsställande och ge goda bearbetningsresultat, är att spånforrnningen och spånevakueringen sker på ett för den aktuella applikationen ändamålsenligt sätt. I vissa fall används borrar för håltagning i kortspånande material, dvs. material med låg duktilitet, såsom gjutjäm, varvid de avskilda spånoma blir tämligen korta (ofta kommaformade) och lätta att evakuera via borrens spånkanaler. Andra, segare material, såsom lågkolhaltiga stål, aluminium, koppar, titan och syrafast stål, genererar emellertid oftast långa och svårhanterliga spånor, som kan ge upphov till högst besvärande problem såsom spånstockning, försämrad hålkvalitet, intrassling i den drivande maskinen, och till och med olycksrisker. l just stegborrar kan dessa problem accentueras till följd av att åtminstone två typer eller satser av långa spånor skall evakueras via gemensamma spånkanaler, nämligen icke blott en första sats, som genereras av de primära skäreggarna i borrens spets, utan även minst en andra sats, som genereras av de sekundära skäreggarna i borrens steg. I och med att samtliga spånor måste evakueras via gemensamma spånkanaler, blir risken för hoptrassling och spånstockning extra stor.

I detta sammanhang må även påpekas att smala spånor, som genereras av korta skäreggar, ofta förblir långa och sammanhängande, medan bredare spånor, som genereras av längre skäreggar, har lättare att brytas sönder och bli acceptabelt korta. En annan faktor, som påverkar spånbildningen, är vinkeln mellan parvis samverkande skäreggar. Sålunda har de primära skäreggarna vanligen en s.k. spetsvinkel inom området 120-160°, medan motsvarande vinkel (stegvinkel) mellan de sekundära skäreggama kan variera högst avsevärt alltifrån 180° till ungefär 40°. Om stegvinkeln är stor riktas spånan mer axiellt än om densamma är liten. I det sistnämnda fallet riktas spånan mer radiellt och erhåller därför en ökad tendens att linda upp sig i härvor, som kan förorsaka svåra spånstockningar.

Problemen med att bemästra fornmingen och evakueringen av spånor i långspånande material har, åtminstone i viss utsträckning, lösts i samband med icke-solida stegborrar, nämligen genom att redan i samband med tillverkningen av de separata och i efterhand på borren applicerade skären, forma skären med särskilda spånbrytare, som på ett tidigt stadium i skärprocessen kan bryta spånan och dela densamma i korta stycken. Ett exempel på en stegborr med semipermanent fastsatta skär, är beskrivet i WO00/44518, som visar hurusom ett laminerat skär med inbyggd spånbrytare kan lödas eller på annat sätt 95 100 105 110 115 120 533 E79 fastsättas semipermanent på en stegborr i syfte att bemästra spånformningen och evakueringen. En nackdel med icke-solida borrar i största allmänhet och i synnerhet med stegborrar, är dock att allehanda felkällor kan uppstå i samband med de separata skärens montering eller fastsättning, närmare bestämt med avseende på skärens och skäreggamas lägesprecision i förhållande till borrkroppen i övrigt. Av detta skäl är icke-solida stegborrar dåligt lämpade för sådan håltagning där kraven på hålens lägesprecision är särdeles stora.

U finnin ens s en och särdra Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja nackdelarna hos tidigare kända solida stegborrar och skapa en förbättrad solid stegborr. Ett primärt syfte med uppfinningen är därför att skapa en solid stegborr, som genererar hål med stor precision utan att ge upphov till svårigheter med forrnningen och evakueringen av långa spånor. Härvid skall icke blott de med olika diametrar åstadkomna, cylindriska hålväggar, som genereras av respektive eggar kunna ges stor måttnoggrarmhet, utan även den ringformiga (vanligen koniska) övergångsyta som bildas mellan respektive hålväggar.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst det särdrag som framgår av patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av uppfinningen är vidare definierade i de osjälvständiga kraven 2-5.

Sammanfattning av uppfinningen Uppfinningen bygger på insikten att svårighetema med spånforrrmingen och spånevakueringen i solida stegborrar låter sig bemästras på ett överraskande enkelt sätt, nämligen genom att vid åtminstone den ena sekundära skäreggen (och lämpligen båda) forma en urtagning, i vilken spånan kan omedelbart efter påbörjad avskiljning dyka in och under sin passage utmed urtagningens begränsningsyta formas och/eller brytas av innan den kommer in i den egentliga spånkanalen. Detta betyder att spånforrnningen ej utlämnas till oförutsägbara omständigheter av det slag, som råder då spånkanalens (konkava eller plana) begränsningsyta utbreder sig ända fram till egglinj en på den aktuella skäreggen.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: 125 130 135 140 145 533 B79 Fig. 1 en perspektivvy av en solid stegborr enligt uppfinningen, Fig. 2 en sidovy av samma stegborr, Fig. 3 en snittad detaljsidovy visande borrens utformning i området av ett steg, Fig. 4 en snittad sidovy visande stegborrens spets, Fig. 5 en detaljsektion V-V i Fig. 3, Fig. 6 en ändvy framifrån, Fig. 7 en längdsektion visande formen hos ett med den aktuella stegborren borrat hål, Fig. 8 en mot Fig. 3 svarande detaljsidovy visande ett alternativt utförande av uppfinningen, och Fig. 9 en detaljsektion IX-IX i Fig. 8.

Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfmningen På ritningama exemplifieras uppfinningen i form av en såsom spiralborr utförd, solid stegborr, dvs. borrens spånkanaler är i detta fall skruvforrniga (motsättningsvis till de raka spånkanaler, som förekommer i s.k. spikborrar). Borren har formen av en långsmal kropp 1, som innefattar en främre spets 2 och en bakre ände 3 mellan vilken sträcker sig en geometrisk centrumaxel C kring vilken borren är roterbar i en förutbestämd riktning R. Med centnrmaxeln C är två i huvudsak cylinderformade sektioner i kroppen koncentriska, nämligen en första, främre sektion 4, som sträcker sig bakåt från spetsen 2, och en andra, bakomvarande sektion S, som åtskiljs från den första sektionen via ett s.k. steg 6. Såsom framgår av Fi g. 2 har den främre sektionen 4 en diameter Dl, som är mindre än den andra sektionens 5 diameter D2. I borren ingår i detta fall även en bakre infästningsdel 7, vars diameter D3 är större än D2. För överföring av vridmoment till borren är infástningsdelen 7 i detta fall utformad med ett spår 8 iden ändyta 3, som representerar borrens bakre ände.

I spetsen 2 ingår två primära skäreggar 9, vilka samverkar med var sin spånkanal 10. Den första sektionen inbegriper en mantelyta 11, som är åtskild från en i den andra sektionen 5 ingående mantelyta 12 via nämnda steg 6. De båda skruvformiga spånkanalema 10 är försänkta i den första sektionens 4 mantelyta 11 och fortsätter bakåt 150 155 160 165 170 175 533 B78 igenom den andra sektionen 5, där de vidgar sig. Varje spånkanal avgränsas av en konkav begränsningsyta 13, som utbreder sig mellan ett par kant- eller gränslinjer 14, 15, av vilka den förstnämnda ingår i en konventionell styrlist 16 (se Fig. 4), som enbart löper utmed den första sektionen. Denna styrlist har till uppgift att styra borren sedan densamma äntrat arbetsstycket.

Såsom framgår av Fig. 6 inbegriper den enskilda skäreggen 9 en första släppningsyta 17, som övergår i två (rotationsmässigt) bakomvarande släppningsytor 17a, 17b, av vilka den sistnänmda bildar en övergång mot en spånkanal. Skäreggens 9 spånyta bildas genom att spånkanalytan 13 löper ut i spetsen.

Till följd av dels det faktum att den bakre sektionen 5 har en diameter D2, som är större än den främre sektionens 4 diameter D1, dels det faktum att varje spånkanal löper sammanhängande genom de båda sektionema, bildas sekundära skäreggar 18 där spånkanalen genomskär den yta 6, som i detta fall är konisk och bildar det s.k. steget. Varje dylik sekimdär skäregg eller stegegg 18 avgränsas i traditionella stegborrar av å ena sidan spånkanalens konkava begränsningsyta 13, och å andra sidan den del av stegytan 6, som ansluter sig till eggen och bildar en släppningsyta till denna.

IFig. 4 betecknar a de båda primära eggamas 9 spetsvinkel. Denna vinkel ligger vanligtvis inom området 120-l60°, och uppgår i exemplet till ca. 130°. Stegvinkeln ß (se Fig. 2) mellan de sekundära skäreggarna 18 uppgår i exemplet till 90°, men kan variera högst avsevärt alltifrån ett ytterlighetsvärde 180° till ungefär 40°.

I Fig. 7 illustreras hurusom borren genererar ett hål med två cylindriska hålväggar A, B, vilka åtskiljs av en konisk övergångsyta C, som genereras av stegeggarna 18.

Så långt den visade solida stegborren hittills beskrivits är densamma i allt väsentligt tidigare känd (se exempelvis sid. E32 i katalogen "Skärande bearbetning teknisk guide", utgiven av AB Sandvik Coromant 2005.10).

Nytt och karaktäristiskt för den solida stegborren enligt uppfmningen är att i anslutning till den enskilda sekundära skäreggen eller stegeggen 18 är utformad en urtagning 19, i vilken spånorna kan formas till gynnsam spånform och/eller brytas sönder i korta stycken. I det i Fig. 3 och 5 visade utförandet har urtagningen 19 formen av en rärma, som är försänkt i spånytan 13 och åtskild från stegeggens 18 egglinje via en förstärkningsfas 20. 180 185 190 195 200 205 533 578 Såväl rärmans 19 som förstärkningsfasens 20 dimensioner och form kan variera högst avsevärt i beroende av i vilket material borren är avsedd att arbeta. Såsom framgår av Fig. 3 löper rännan 19 i detta fall ut i sektionens 5 mantelyta 12 och sträcker sig utmed stegeggens 18 hela längd, varvid rännans inre ände 22 är lokaliserad på ett radiellt avstånd från centrumaxeln C, som är ungefär lika stort som mantelytans 11 radie. Med andra ord är rännans inre ände lokaliserad ungefär i området av stegeggens 18 inre ände för att inkräkta så litet som möjligt på spånkanalytan 13 i det område där denna löper förbi steget 6 in i den bakre sektionen 5.

Då den enskilda skäreggen 18 under borrens rotation avskilj er en spåna, kommer denna att omedelbart bakom förstärkningsfasen 20 (se Fi g. 5) dyka ned i rärman 19 och under sin passage utmed dennas konkava begränsningsyta brytas av innan den når fram till den (axiellt) bakomvarande spånkanalytan 13. På så sätt åstadkoms en förutsägbar spånbrytning och -formning innan spånan matas vidare i riktning axiellt bakåt genom spånkanalen. Genom att förläna rännan lämplig form och placering kan spånans rörelseriktning under förflyttningen från skäreggen styras så att spånevakueringen blir optimal. Generellt gäller här att spånevakueringen förbättras ju mer axiellt spånan riktas.

I praktiken kan den spånbrytande rärman åstadkommas genom slipning, t.ex. medelst ett slipstift, i en efterbearbetningsoperation sedan borrens spånkanaler och skäreggar färdigställts. Även annan bearbetning, tex. gnistning, är tänkbar. I och med att den beskrivna stegborren är solid, sker bearbetningen naturligtvis i ett och samma material, t.ex. hårdmetall, som borren i sin helhet är förfárdigad av.

I det visade, föredragna utförandet är en analog ränna 21 även utformad i anslutning till varje primär skäregg 9 i borrens spets.

I Fig. 8 och 9 visas ett altemativt utförande av en spånbrytande urtagning 19 enligt uppfinningen. I detta fall avgränsas urtagningen av dels en spånyta 23 i omedelbar anslutning till den egglinje 24, vid vilken spånytan 23 möter mantelytan på den andra sektionen 5, dels en konkav delyta 25 belägen mellan spånytan 23 och spånkanalytan 13. Då spånan initialt åtskiljs från arbetsstycket, kommer densamma att glida utmed spånytan 23 och därefter formas och/el ler brytas sönder mot den konkava delytan 25 innan den når spånkanalytan 13.

Claims (5)

210 215 220 225 230 533 B79 PATENTKRAV

1. Solid stegborr innefattande en främre spets (2) och en bakre ände (3) mellan vilka sträcker sig en geometrisk centrumaxel (C) kring vilken borren är roterbar i en förutbestämd riktning (R) och med vilken åtminstone två cylindriska sektioner (4, 5) är koncentriska, nämligen en första sektion (4), vilken sträcker sig bakåt från den främre spetsen (2) och har en första diameter (Dl), och övergår i en bakomvarande, andra sektion (5) med en större diameter (D2) via ett steg (6), varvid spetsen (2) inbegriper två primära skäreggar (9), vilka var för sig samverkar med en spånkanal (10), som avgränsas av en konkav yta (13) och är försänkt icke blott i den första sektionen (4) utan även i den andra (5), och varvid den enskilda spånkanalen (10) genomskär steget (6) under bildande av en sekundär skäregg (18), kännetecknad därav, att i anslutning till åtminstone den enskilda, sekundära skäreggen (18) är utformad en spånbrytande urtagning (19) mellan skäreggens egglinje och tillhörande spånkanalyta (13).

2. Stegborr enligt krav 1, kännetecknad därav, att urtagningen utgörs av en ränna (19), som löper ut i en mantelyta (12) utmed den andra sektionen (5), och är åtskild från skäreggens egglinje via en förstärkningsfas (20).

3. Stegborr enligt krav 1, kännetecknad därav, att urtagningen (19) avgränsas av dels en spånyta (23) i omedelbar anslutning till skäreggens (18) egglinje, dels en konkav, spånbrytande yta (25) belägen mellan spånytan (23) och spånkanalytan (13).

4. Stegborr enligt något av föregående krav, kännetecknar! därav, att urtagningen (19) ändar i en inre ände (22), som är lokaliserad på ett radiellt avstånd från centrumaxeln (C), som är lika stort som den första sektionens (4) radie.

5. Stegborr enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att i anslutning till även den enskilda primära skäreggen (9) är utformad en spånbrytande urtagning mellan skäreggens egglinje och tillhörande spånkanalyta.