SE534651C2

SE534651C2 - Skär, verktygsdel, förfarande jämte verktygsmaskin för spånskärande metallbearbetning

Info

Publication number: SE534651C2
Application number: SE1050140A
Authority: SE
Inventors: Sture Sjoeoe
Original assignee: Sandvik Intellectual Property
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-11-08
Also published as: KR101689895B1; EP2359965A1; JP5941618B2; JP2011161628A; CN102161108B; EP2359965B1; US20110197723A1; CN102161108A; SE1050140A1; US8776649B2; KR20110093713A

Abstract

Uppfinningen avser ett skär, en verktygsdel, ett förfarande ochen verktygsmaskin för spänskärande metallbearbetning av ettarbetsstycke (3). Arbetsstycket roterar i en förstarotationsriktning (R) med en första rotationshastighet runt enarbetsstycksaxel (G1). Skäret (9) innefattar en frontyta, enmantelyta och en cirkulär skäregg lokaliserad där frontytanmöter mantelytan. Skäreggen sträcker sig runt frontytan ochligger i ett plan som bildar en vinkel oi med mantelytan. Enverktygsaxel (G2) sträcker sig genom skäret i en normalriktningmed avseende pä nämnda plan. Skäret är under denspänskärande metallbearbetningen utformat att rotera kringverktygsaxeln (G2) med en andra rotationshastighet. l\/lantelytanbildar en spänyta och är inrättad att möta spänor som bildasunder den spänskärande metallbearbetningen. Spänytaninnefattar medel utformade att bryta spänorna. (Fig. 1)

Description

20 25 30 35 534 65'l Skäret enligt föreliggande uppfinning är således avsett att användas i en typ av svarvbearbetning med ett roterande arbetsstycke. Vid en konventionell svarvbearbetning där skäret är stationärt, dvs. ej roterar kring sin egen axel, kommer samma omrâde pà skäret att vara i ingrepp med arbetsstycket under hela svarvoperationen. Det innebär att uppvärmningen av detta område blir hög och att förslitningen av detta område därmed blir stor. Detta påverkar i sin tur livslängden negativt.

Genom att låta skäret rotera kring sin egen axel kommer den del av skäreggen som är i ingrepp med arbetsstycket att förskjutas kontinuerligt så att ny skäregg hela tiden matas fram. På så vis ges den del av skäreggen som är i ingrepp med arbetsstycket möjlighet att kylas av och därmed kan temperaturen vid skäreggen hållas på en lägre nivå än vid konventionell svarvning. Detta innebär att verktygets livslängd kan öka.

Alternativt kan bearbetningens intensitet ökas vid en bibehållen hög temperatur. En längre livslängd har stora fördelar då svarvoperationen kan utföras med inget eller färre utbyten av skär. Förutom den högre effektivitet och de ekonomiska fördelar som därmed uppnås är detta fördelaktigt eftersom det är svårt att undvika ojämnheter i den bearbetade ytan efter ett byte av skär.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Den teknik som visas i ovannämnda US-7,156,006 har den nackdelen att verktyget, som roterar runt sin egen centrumaxel, mäste vara relativt långt och slankt, speciellt i de fall då arbetsstycket har en stor diameter. Detta hänger samman med att verktygets rotationsaxel sträcker sig väsentligen tangentiellt med arbetsstycket och att verktygets form och dimensioner måste vara sådana att inga delar av verktyget, förutom skäret, kan komma i kontakt med arbetsstycket under bearbetningen.

Det är av denna anledning också svårt att plansvarva ändytor 10 15 20 25 30 35 534 B51 hos arbetsstycken med den teknik som visas i US-7,156,006 och US-7,325,471, speciellt om ändytans radie är längre än verktygets främre slanka del. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att uppnå en spànskärande metallarbetning där skäret kan uppnå en läng livslängd och därmed en lång bearbetningstid. Den spànskärande metallbearbetningen skall också vara flexibel och kunna användas för bearbetning av olika typer av arbetsstycken, speciellt arbetsstycken med stor diameter. Vidare skall den spànskärande metallbearbetningen kunna möjliggöras med en relativt enkel verktygsmaskln och i ett relativt enkelt förfarande.

Detta ändamål uppnås med det inledningsvis angivna skäret som kännetecknas av att mantelytan bildar en spånyta och är inrättad att möta spánor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen och att spànytan innefattar medel utformade att bryta spånorna.

Med ett sådant skär, som roterar kring sin egen verktygsaxel, uppnås den fördelen att en ny aktiv skäregg kontinuerligt matas fram till ingrepp med arbetsstycket. Således kommer varje del av den aktiva skäreggen endast att vara i ingrepp med arbetsstycket under en relativt kort tid av bearbetningen. Under den tid när skäreggen ej är i ingrepp med arbetsstycket kan den kylas av, och därmed kan skäreggens temperatur hållas på en relativt låg nivå. Det faktum att skärets mantelyta bildar spånytan medför att verktyget kan göras relativt kort då verktyget sträcker sig bort från arbetsstycket. Risken för att delar av verktyget skall komma i kontakt med arbetsstycket under bearbetningen är därför undanröjd. Detta är speciellt fördelaktigt för att möjliggöra bearbetning av arbetsstycken med stor diameter och för att möjliggöra plansvarvning.

Bearbetningen förenklas också av att verktyget är relativt kort längs sin verktygsaxel vilket innebär att problem med vibrationer och obalanser kan hällas på en låg nivå. 10 15 20 25 30 35 534 85'l Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar spånytan ett runtomgáende första avsnitt som gränsar till skäreggen och ett runtomgáende andra avsnitt som gränsar till det första avsnittet.

Nämnda spànbrytande medel kan innefattas av det andra avsnittet. De spànbrytande medlen befinner sig således på ett visst avstånd från själva skäreggen.

Enligt en utföringsform av uppfinningen har det första avsnittet en rotationssymmetrisk första utsträckning.

Enligt en utförningsform av uppfinningen är vinkeln u mindre än eller lika med 90° med avseende på det första avsnittet. Det första avsnittet kan således vara konlskt. Det skall dock noteras att det första avsnittet också kan vara cylindrlskt, dvs. vinkeln d är lika med 90°.

Enligt en utföringsform av uppfinningen har det första avsnittet en konkav form sett i ett tvärsnittsplan innefattande verktygsaxeln. Den konkava formen kan sträcka sig över hela det första avsnittet, dvs. det första avsnittet är konkavt. Det är också möjligt att låta den konkava formen bilda åtminstone en del av nämnda spànbrytande medel. I detta fall kan den konkava formen hos det första avsnittet ha en relativt liten krökningsradie så att spånorna som träffar det första avsnittet böjs så abrupt att de också bryts.

Enligt en utföringsform av uppfinningen har det andra avsnittet en icke-rotationssymmetrisk andra utsträckning som bildar åtminstone en del av nämnda spànbrytande medel. En sådan icke-rotationssymmetrisk utsträckning kommer att fungera som en effektiv spånbrytare vid den spånskärande metallbearbetningen då spånytan förskjuts kontinuerligt i förhållande till den bildade spånan. Spånan kommer således att möta en spånyta som omväxlande sträcker sig uppåt och nedåt. 10 15 20 25 30 35 534 B51 Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda spänbrytande medel åtminstone en av en upphöjning som sträcker sig utåt med avseende med verktygsaxeln och en nedsänkning som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln. Således kan de spänbrytande medlen innefatta upphöjningar som skjuter ut från mantelytan och som är fördelade längs mantelytans omkrets. De spänbrytande medlen kan också innefatta fördjupningar i mantelytan som är fördelade längs spånytans omkrets. Vidare skall noteras att de spänbrytande medlen kan innefatta upphöjningar och fördjupningar som är anordnade i en omväxlande ordning längs spånytans omkrets.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda spänbrytande medel ett antal upphöjningar som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln och bildar en polygon form hos det andra avsnittet sett i ett snitt vinkelrätt mot verktygsaxeln, varvid den polygona formen bildar hörnområden som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln. En sådan polygon form hos det andra avsnittet kan innefatta en triangulär form, en rektangulär eller kvadratisk form, en femhörnig form eller en polygon form med ännu fler hörn.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda spänbrytande medel ett antal upphöjningar som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln och som var och en innefattar en begränsningsyta som bildar en skäregg där begränsningsytan möter mantelytan hos det andra avsnittet. Denna begränsningsyta sträcker sig utåt med avseende på den rotationssymmetriska formen hos det första avsnittet.

Begränsningsytan kan vara plan, konkav, konvex eller konisk.

Begränsningsytan kan vara parallell med, eller väsentligen parallell med, nämnda plan. Den av begränsningsytan och mantelytan bildade skäreggen som kommer att träffa spånan, bidrar effektivt till brytning av spånan genom en skärande och/eller klippande bearbetning av spånan. 10 15 20 25 30 35 534 551 Enligt en utföringsform av uppfinningen har det andra avsnittet en rotationssymmetrisk andra utsträckning. Nämnda spånbrytande medel kan då innefatta åtminstone en av en runtomgående skära som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln och en runtomgàende upphöjning som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln. Även en sådan rotationssymetrisk spànbrytande upphöjning eller nedsänkning kan bidra till en effektiv brytning av spånan.

Det ovan angivna ändamålet uppnås också med deg inledningsvis angivna verktygsdelen som kännetecknas av att mantelytan bildar en spånyta och är inrättad att möta spånor som bildas under den spánskärande metallbearbetningen och att spånytan innefattar medel utformade att bryta spánorna.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är verktygsdelen är utformad som en cylindrisk, eller väsentligen cylindrisk, kropp med två ändar, varvid den ena eller bàda ändarna är försedda med ett integrerat skär.

Enligt ytterligare utföringsformer av uppfinningen kan verktygsdelens skär innefatta ett eller flera av de särdrag som anges i kraven 2 - 14.

Det ovan angivna ändamålet uppnås vidare med det inledningsvis angivna förfarandet som kännetecknas av att skäret matas i förhållande till arbetsstycket på så sätt att mantelytan bildar en spånyta och möter spånor som bildas under den spänskärande metallbearbetningen och att spånorna bryts med hjälp av spånbrytande medel på spänytan.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är den första rotationshastigheten avsevärt högre än den andra rotationshastigheten. Den andra rotationshastigheten, dvs. skärets rotationshastighet kring sin egen verktygsaxel, kan vara 10 15 20 25 30 534 B51 från nâgra enstaka varv per minut till exempelvis 3000 varv per minut. Exempelvis kan den andra rotationshastigheten vara omkring 1000 varv per minut. Det är också möjligt att variera den andra rotationshastigheten under en arbetsoperation eller mellan olika arbetsoperationer.

Enligt en utföringsform av uppfinningen bildar arbetsstyckets rotationsriktning i nämnda plan en vinkel med verktygsaxeln, varvid denna vinkeln ligger i intervallet 80 - 100°.

Enligt ytterligare utföringsformer av uppfinningen kan det skär som används enligt förfarandet innefatta ett eller flera av de särdrag som anges i kraven 2 - 14.

Det ovan angivna ändamålet uppnås också med den inledningsvis angivna verktygsmaskinen som kännetecknas av att mantelytan bildar en spànyta och är inrättad att möta spànor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen och att spànytan innefattar medel utformade att bryta spànorna.

Verktygsmaskinen kan innefatta en styrinrättning inrättad att styra det andra drivorganet l syfte att påverka den andra rotationshastigheten. Skärets rotationshastighet kan med fördel styras för att uppnå olika egenskaper hos metallbearbetningen.

En relativt hög rotationshastighet hos skäret ger en högre friktion och mer värme. Pà sä vis kan ett flytande tillstànd, dvs. lokal smältning av arbetsstycket, vid själva spànbildningen uppnås. En relativt låg rotationshastighet kan i kombination med den icke-rotationssymmetriska formen, bidra till en effektiv spänbrytning.

Enligt ytterligare utföringsformer av uppfinningen kan det skär som innefattas av verktygsmaskinen innefatta ett eller flera av de särdrag som anges i kraven 2 - 14. 10 15 20 25 30 35 534 E51 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av olika utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. 1 visar schematiskt en sidovy av delar av en verktygsmaskin enligt uppfinningen i en första maskinuppsättning.

Fig. 2 visar schematiskt en annan sidovy av verktygsmaskinen i Fig. 1.

Fig. 3 visar schematiskt en sidovy av delar av verktygsmaskinen i en andra maskinuppsättning.

Fig. 4 visar schematiskt en vy längs linjen IV-IV i Fig. 3.

Fig. 5 visar en planvy av ett skär enligt en första utföringsform av uppfinningen.

Fig. 6 visar en sidovy av skäret i Fig. 5.

Fig. 7 visar ett snitt längs linjen Vll-Vll i Fig. 5.

Fig. 8 visar ett snitt längs linjen VIII-Vlll i Fig. 5.

Fig. 9 visar en planvy av ett skär enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Fig. 10 visar en sidovy av skäret i Fig. 9.

Fig. 11 visar ett snitt längs linjen Xl-XI i Fig. 9.

Fig. 12 visar ett snitt längs linjen Xll-Xll i Fig. 9.

Fig. 13 visar en sidovy av ett skär en tredje utföringsform av uppfinningen.

Fig. 14 visar en planvy av skäret i Fig. 13.

Fig. 15 visar ett snitt längs linjen XV-XV i Fig. 14.

Fig. 16 visar en perspektivvy av ett verktyg med ett skär enligt en fjärde utföringsform av uppfinningen.

Fig. 17 visar en sidovy av verktyget i Fig. 16.

Fig. 18 visar en frontvy av verktyget i Fig. 16.

Fig. 19 visar ett snitt längs linjen XIX-XIX i Fig. 18.

Fig. 20 visar ett Iängdsnitt av ett verktyg med ett skär enligt den första utförningsformen som visas i Fig. 5 - 8.

Fig. 21 visar en plany av ett skär en femte utföringsform av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 534 B51 Fig. 22 visar en sidovy av skäret i Fig. 21.

Fig. 23 visar en vy av ett arbetsstycke och ett verktyg med en verktygsdel och ett skär enligt en sjätte utföringsform av uppfinningen.

Fig. 24 visar en perspektivvy av verktygsdelen i Fig. 23.

Fig. 25 visar en sidovy av verktygsdelen i Fig. 23.

Fig. 26 visar ett längdsnitt genom verktyget i Fig. 23.

DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER Fig. 1 och 2 visar schematiskt delar av en verktygsmaskin för spänskärande metallbearbetning i en första maskinuppsättning eller variant. Verktygsmaskinen innefattar en arbetsstycksspindel 1 med ett hàllarorgan 2 i form av en chuck och utformat att hålla ett arbetsstycke 3. Verktygsmaskinen innefattar också ett första drivorgan 4 som är inrättat att rotera arbetsstycksspindeln 1 och arbetsstycket 3 i en rotationsriktning Fi runt en arbetsstycksaxel G1 med en första rotationshastighet.

Ftotationsriktningen R är medurs sedd frân det första drivorganet 4. Vidare innefattar verktygsmaskinen en styrinrâttning 5 som innefattar lämpliga in- och utmatningsorgan (ej visade) och lämplig programvara för maskinstyrning. Styrinrättningen 5 styr det första drivorganet 4.

Vidare innefattar verktygsmaskinen ett verktyg 8 med ett skär 9 och en verktygshållare 10. Verktygshållaren 10 kan vara tillverkad av stål medan skäret 9 normalt är tillverkat av ett hårdare material, såsom exempelvis härdmetall. l de visade utföringsformerna är skäret 9 således utformat som en skärinsats som är löstagbart förbunden med Verktygshållaren 10. Fig. 16 - 19 och 20 visar olika exempel pà utförande av verktyget 8 med en verktygshållare 10 och ett skär 9.

Verktygsmaskinen innefattar också ett andra drivorgan 11 som styrs av styrinrättningen 5 och driver en verktygsspindel 12 med en främre spindeldel 13 i vilken verktyget 8 är lösbart monterat. 10 15 20 25 30 35 534 E51 10 En lämplig koppling är därvid anordnad för denna montering.

Såsom framgår av Fig. 16 - 19 kan en sådan koppling innefatta exempelvis en något konisk fästtapp 14 hos verktyget 8 och en motsvarande öppning hos spindeldelen 13. Fästtappen 14 är på i sig känt sätt införd i spindeldelens 13 öppning när verktyget är monterat i spindeldelen 13. Det andra drivorganet 11 driver således verktyget 8 och skäret 9 runt en verktygsaxei G2 med en andra rotationshastighet. Verktyget 8 är roterbart kring en axel B som är vinkelrät mot verktygsaxeln G2 och skär verktygsaxeln G2.

Verktygsmaskinen innefattar en matningsanordning som styrs av styrinrättningen 5. Matningsanordningen bringar det roterande skäret 9 i ingrepp med det roterande arbetsstycket 3 och matar skäret 9 i förhållande till arbetsstycket 3 i de ortogonala riktningarna Z, Y och X. Ftiktningen Z är parallell med arbetsstycksaxeln G1. Ftiktningen Y är vinkelrät mot arbetsstycksaxeln G1. Fiiktningen X är vinkelrät mot riktningen Y och arbetsstycksaxeln G1. Matningsanordningen innefattar en X- drivning 15, en Z-drivning 16, en Y-drivning 17 och en B- drivning 18, vilka styrs med hjälp av styrinrättningen 5.2- drivningen 16 matar verktyget 8 och skäret 9 i riktningen Z. Y- drivningen 17 matar verktyget 8 och skäret 9 i riktningen Y. X- drivningen 15 matar verktyget 8 och skäret 9 i riktningen X. B- drivningen 18 roterar verktyget 8 och skäret 9 runt axeln B.

Utformningen av skäret 9 skall förklaras närmare med hänvisning till de olika utföringsformer som visas i Fig. 5 - 21.

Gemensamt för skäret 9 i de olika utföringsformerna är att skäret 9 har en frontyta 21, en mantelyta 22 och en cirkulär skäregg 23 lokaliserad där frontytan 21 möter mantelytan 22.

Skäreggen 23 sträcker sig således runt frontytan 21 och ligger i ett plan P som bildar en vinkel oi med mantelytan 22. l alla de visade utföringsformerna är frontytan 21 plan och sammanfaller med planet P. Det skall dock noteras att frontytan 21 kan ha en annan form, exempelvis en konkav eller konvex form. 10 15 20 25 30 35 5311 B51 11 Mantelytan 22 bildar en spànyta 24 och är sàledes inrättad att möta de spànor som bildas under den spånskärande metallbearbetningen. Spànytan 24 innefattar medel utformade att bryta spànorna. Spànytan 24 innefattar ett runtomgàende första avsnitt 24a som gränsar till skäreggen 23 och ett runtomgàende andra avsnitt 24b som gränsar till det runtomgàende första avsnittet 24a.

I Fig. 1 och 2 är verktygsmaskinen inrättad i en första maskinuppsättning, i vilken arbetsstyckets 3 rotationssymmetriska omkretsyta bearbetas genom svarvning. I det visade fallet är denna yta cylindrisk men den kan också vara konisk eller konkavt eller konvext avtagande längs arbetsstycksaxeln G1. Skäret 9 roterar i en rotationsriktning r som är moturs sedd frán det andra drivorganet11. Den punkt på skärets 9 skäregg 23 som är i ingrepp med arbetsstycket 3 befinner sig i eller vid sidan om arbetsstyckets 3 centrumplan, se Fig. 2, vilket är parallellt med verktygsaxeln G2.

Arbetsstyckets 3 rotationsriktning R i planet P bildar en vinkel med verktygsaxeln G2. Denna vinkeln ligger i intervallet 80-1009.

Det skall noteras att det är möjligt att làta skärets 9 rotationsriktning r vara medurs sedd frän det andra drivorganet 11 med bibehållen rotationsriktning R. l Fig. 3 och 4 visas verktygsmaskinen inrättad i en andra maskinuppsättning, i vilken arbetsstyckets 3 ändyta bearbetas. I det visade exemplet visas plansvarvning av ändytan. Det skall noteras att ändytan kan ha en form som avviker fràn en helt plan form, exempelvis en konkav eller konvex form. Arbetsstyckets 3 rotationsriktning R är medurs sedd från det första drivorganet 4.

Skärets 9 rotationsriktning r är i det visade exemplet moturs sedd från det andra drivorganet 11. I den visade verktygsmaskinen bildar arbetsstycksaxeln G1 och verktygsaxeln G2 en vinkel som är ca +1 till +10°, företrädesvis ca +59, eller ca -1 till -10°, företrädesvis ca -59. 10 15 20 25 30 35 534 G51 12 Fig. 5 - 8 visar en första utföringsform av skäret 9. Skäret 9 är utformat som en skärinsats med ett fästhàl 25 för mottagande av ett fästelement, exempelvis en skruv 38, se Fig. 20, för fastsättning av skäret 9 i verktygshållaren 10 på i sig känt sätt.

Fästhålet 25 sträcker sig genom frontytan 21 och skäret 9.

Spånytans 24 första avsnitt 24a har en rotationssymmetrisk första utsträckning och, i den första utföringsformen, en konkav form sett i ett tvärsnittsplan innefattande verktygsaxeln G2, se Fig. 7 och 8. Vinkeln oi är i den första utföringsformen mätt i omedelbar närhet av skäreggen 23 och mindre än 90° med avseende på det första avsnittet 24a. Vinkeln a kan vara 40 - 809.

De spånbrytande medlen innefattas av det runtomgàende andra avsnittet 24b hos spànytan 24. I den första utföringsformen har därvid det andra avsnittet 24b en icke-rotationssymmetrisk andra utsträckning som bildar åtminstone en del av nämnda spånbrytande medel. De spånbrytande medlen kan innefatta åtminstone en upphöjning 26 som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln G2, och/eller en nedsänkning som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln G2. I den första utföringsformen är en sådan form realiserad genom att de spånbrytande medlen innefattar fyra upphöjningar 26 som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln G2 och bildar en polygon form hos det andra avsnittet 24b sett i ett snitt vinkelrätt mot verktygsaxeln G2. Den polygona formen innefattar eller bildar hörnområden, eller vingar, som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln 02. I den första utföringsformen är den polygona formen kvadratisk eller väsentligen kvadratisk.

De visade upphöjningarna 26, som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln G2, innefattar var sin begränsningsyta 27 som bildar en kant eller en skäregg 28 där 10 15 20 25 30 35 534 B5'l 13 begränsningsytan 27 möter mantelytan 22 hos det andra avsnittet 24b.

Fig. 9 - 12 visar en andra utföringsform av skäret 9. Skäret 9 i den andra utföringsformen skiljer sig från skäret i den första utföringsformen enbart genom att det första avsnittet 24a är koniskt, se Fig. 10 - 12. Vinkeln o är således mindre än 90° med avseende på det första avsnittet 24a. Det skall här noteras att det första avsnittet skulle kunna vara cylindriskt, dvs. att vinkeln d är lika med, eller väsentligen lika med, 90° med avseende på det första avsnittet 24a.

Fig. 13 - 15 visar en tredje utföringsform av skäret 9. Skäret 9 i denna utföringsform skiljer sig från skäret enligt den första utföringsformen genom att de spånbrytande medlen innefattar ett flertal nedsänkningar 31 som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln 02. l den tredje utföringsformen är dessa nedsänkningar realiserade som fasetter, eller avfasade avsnitt, i mantelytan 22 hos det andra avsnittet 24b. Dessa fasetter kan vara plana eller konkava. I den tredje utföringsformen visas 12 sådana nedsänkningar 31. Det skall noteras att antalet nedsänkningar 31 kan varieras och vara exempelvis 3, 4, 5, 6 eller fler, eller till och med fler än 12 åtminstone delvis beroende på skärets 9 diameter.

Fig. 16 - 19 visar en fjärde utföringsform som skiljer sig från den andra utföringsformen genom att de spånbrytande medlen innefattar, eller består av, tre upphöjningar 26 som bildar en polygon form, dvs. en triangulär form sett i ett snitt vinkelrätt mot verktygsaxeln G2. Det första avsnittet 24a är koniskt men skulle naturligtvis även kunna vara cylindriskt eller ha en konkav form sett i ett tvärsnittsplan innefattande verktygsaxeln G2.

Den fjärde utföringsformen skiljer sig också från de tidigare utföringsformerna genom att skäret 9 har en avsmalnande fästtapp 33 utformad att införas och fästas i en motsvarande 10 15 20 25 30 35 534 G51 14 öppningen 34 hos verktygshållaren 10. Såsom framgår av Fig. 19 har fästtappen 33 och öppningen 34 var sin gänga, vilka är i ingrepp med varandra när skäret 9 är fastsatt i verktygshållaren 10.

Fig. 20 visar ett verktyg 8 med en verktygshàllare 10 och ett skär 9 enligt den första utföringsformen. Skäret 9 är iösbart monterat på verktygshållaren 10 med hjälp av en fästskruv 38.

Fig. 21 och 22 illustrerar en femte utföringsform av ett skär 9, där de spånbrytande medlen innefattar en runtomgående skära 35, som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln G2, och en runtomgående upphöjning 36 som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln G2. En sådan rotationssymmetrisk form hos de spånbrytande medlen kan med fördel vara anordnad på det andra avsnittet 24b, dvs. på ett visst avstånd från skäreggen 23. Det skall noteras att de spånbrytande medlen i den femte utföringsformen inte nödvändigtvis behöver innefatta både den runtomgàende skåran 35 och den runtomgående upphöjningen 36. De spånbrytande medlen kan bildas av den runtomgående skåran 35 eller av den runtomgående upphöjningen 36.

Fig. 23 - 26 visar ett skär 9 enligt en sjätte utföringsform, vilket utgör en integrerad del av en verktygsdel 8' som är monterad i verktyget 8. Skäret 9 är utformat i verktygsdelen 8', exempelvis genom bearbetning av verktygsdelen 8' för framtagande av skäreggen 23 och övriga detaljer. Verktygsdelen 8' är utformad som en cylindrisk kropp med två ändar. Den ena eller båda ändarna kan vara försedda med ett respektive integrerat skär 9.

Verktygsdelen 8' är i den visade utföringsformen utformad som en solid, eller väsentligen solid kropp. Verktygsdelen 8' kan dock innefatta en eller flera kylkanaler (ej visade) som sträcker sig genom den solida kroppen. 10 15 20 25 30 35 534 651 15 Verktyget 8 har i den sjätte utföringsformen en verktygshållare 10 som är utformad som en chuck-liknande hållare eller som en verktygschuck. Verktygshällaren 10 innefattar en cylindrisk, eller väsentligen cylindrisk, hålighet för mottagande av verktygsdelen 8' med skäret eller skären 9 pá sä sätt att ett skär 9 befinner sig utanför håligheten. Verktygshällaren 10 i den sjätte utföringsformen kan också innefatta en eller flera klämbackar (ej visade). Klämbackarna kan med fördel verka radiellt mot verktygsdelen 8' för att gripa och säkert hälla densamma i håligheten. verktygsdelen 8' kan vara tillverkad av enbart hårdmetall eller huvudsakligen av hårdmetall med ett material som är hårdare än hårdmetall vid den ena eller båda ändarna. Detta material kan vara anbringat som ett skikt eller fastlödd flisa hos själva skäret 9 och kan innefatta en mängd olika typer av material, exempelvis av keramik, kubisk bornitrid CBN, polykristallin diamant PCD etc.

Den del av verktygsdelen 8' som bildar skäret 9 kan vara utformad som skäret 9 ide övriga utföringsformerna och således innefatta en frontyta 21, en mantelyta 22 och en cirkulär skäregg 23 lokaliserad där frontytan 21 möter mantelytan 22. Skäreggen 23 sträcker sig runt frontytan 21 och ligger i planet P som bildar vinkel a (ej explicit visad i Fig. 23 - 25) med mantelytan 22.

Mantelytan 22 bildar således spånytan och är inrättad att möta spànor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen. Spànytan innefattar ett runtomgàende första avsnitt 24a som gränsar till skäreggen 23 och ett runtomgàende andra avsnitt 24b som gränsar till det första avsnittet 24a. De spänbrytande medlen innefattas av det andra avsnittet 24b. Det första avsnittet 24a har en rotationssymmetrisk första utsträckning. Vinkeln u är i den visade utföringsformen mindre än 90° med avseende pä det första avsnittet 24a. Det första avsnittet 24a är koniskt eller har en konkav form sett i ett tvärsnittsplan innefattande 10 15 20 25 30 35 5311 E51 16 verktygsaxeln G2. Det andra avsnittet 24b har en icke- rotationssymmetrisk andra utsträckning som bildar de spánbrytande medlen.

Enligt den sjätte utföringsformen innefattar de spànbrytande medlen ett flertal nedsänkningar 31 som, i likhet med den tredje utföringsformen som visas i Fig. 13 - 15, sträcker sig inàt med avseende pà verktygsaxeln G2 och kan vara realiserade som plana eller konkava fasetter, eller avfasade avsnitt, i mantelytan 22 hos det andra avsnittet 24b.

Det skall också noteras att den konkava formen hos det första avsnittet 24a, i de första och tredje utföringsformerna, kan bilda åtminstone en del av de spánbrytande medlen. En sàdan spànbrytande funktion, dvs. så att spànorna verkligen bryts sönder, kan uppnäs om krökningsradien hos den konkava formen är relativt kort. En sådan konkav form hos det första avsnittet 24a kan kombineras med spänbrytande medel hos det andra avsnittet 24b.

Om krökningsradien är tillräckligt kort kan den konkava formen hos det första avsnittet 24a utgöra de enda spànbrytande medlen hos skäret 9, dvs. det andra avsnittet 24b innefattar inga spánbrytande medel. Det andra avsnittet 24b kan dà ha en rotationssymmetrisk andra utsträckning.

Med hjälp av den visade verktygsmaskinen med det visade skäret kan således en effektiv svarvbearbetning uppnås, varvid skärets mantelyta bildar en spànytan som är utformad med medel för effektiv brytning av de bildade spånorna till spånor av kort längd. Med hjälp av styrinrättningen 5 och de olika drivningarna kan olika bearbetningsparametrar pâverkas.

Exempelvis kan de första och andra drivorganen justeras till önskade rotationshastigheter för att uppnå olika egenskaper hos metallbearbetningen. 10 15 20 25 30 534 B51 17 Med fördel styrs de första och andra drivorganen 4 och 11 så att är den första rotationshastigheten hos arbetsstycket 3 är avsevärt högre än den andra rotationshastigheten hos skäret 9.

Skärets 9 rotationshastlghet kring sin egen verktygsaxel kan vara från några enstaka varv per minut till cirka 3000 varv per minut, exempelvis cirka 200, 500, 1000, 1500, 2000 eller 2500 varv per minut. Det år också möjligt att variera den andra rotationshastigheten under en arbetsoperation eller mellan olika arbetsoperationer. Vidare kan skäret 9 ges en relativt hög rotationshastighet, speciellt i förhållande till arbetsstycket 3, vilket ger en högre friktion och mer värme, och möjligen lokal smältning av arbetsstycket vid spånbildningen. Skäret 9 kan också ges en relativt låg rotationshastlghet som, i kombination med den icke-rotationssymmetriska formen, kan bidra till en effektiv spånbrytning.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade och beskrivna utföringsformerna utan kan modifieras och varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Det skall noteras att skäret 9, förutom av hàrdmetall, kan var tillverkat av en mängd olika typer av material, exempelvis av keramik, kubisk bornitrid CBN, polykristallin diamant PCD etc.

Skäret 9 kan eventuellt också vara försett med olika beläggningar.

Det visade verktyget 8 med det uppfinningsenliga skäret 9 kan vanligen användas vid skärdjup l intervallet 0,01-2,0 mm, lämpligen 0,05-0,8 mm. Max skärdjup skulle även kunna relateras till skärets 9 diameter. Max skärdjup för ett skär 9 med en diameter på 20 mm skulle då kunna vara 2 mm, dvs. ett förhållande 10:1. I typiska fall kan skäret 9 ha en diametrar som ligger i intervallet 6-32 mm.

Claims

10 15 20 25 30 35 534 B51 18 Patentkrav

1. Skär (9) utformat för spänskärande metallbearbetning av ett arbetsstycke (3) som roterar i en rotationsriktning (Ft) med en första rotationshastighet runt en arbetsstycksaxel (G1), varvid skäret (9) innefattar en frontyta (21 ), en mantelyta (22) och en cirkulär skäregg (23) lokaliserad där frontytan (21) möter mantelytan (22), varvid skäreggen (23) sträcker sig runt frontytan (21) och ligger i ett plan (P) som bildar en vinkel o med mantelytan (22), varvid en verktygsaxel (G2) sträcker sig genom skäret (9) i en normalriktning med avseende på nämnda plan (P) och varvid skäret (9) under den spànskärande metallbearbetningen är utformat att rotera kring verktygsaxeln (G2) med en andra rotationshastighet, kännetecknat av att mantelytan (22) bildar en spànyta (24) och är inrättad att möta spánor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen och att spànytan (24) innefattar medel utformade att bryta spànorna.

2. Skär enligt krav 1, varvid spànytan innefattar ett runtomgàende första avsnitt (24a) som gränsar till skäreggen (23) och ett runtomgàende andra avsnitt (24b) som gränsar till det första avsnittet (24a).

3. Skär enligt krav 2, varvid nämnda spànbrytande medel innefattas av det andra avsnittet (24b).

4. Skär enligt något av kraven 2 och 3, varvid det första avsnittet (24a) har en rotationssymmetrisk första utsträckning.

5. Skär enligt något av kraven 2 till 4, varvid att vinkeln o är mindre än eller lika med 90° med avseende på det första avsnittet (24a). 10 15 20 25 30 35 534 B51 19

6. Skär enligt något av kraven 2 till 5, varvid det första avsnittet (24a) är koniskt.

7. Skär enligt något av kraven 2 och 5, varvid det första avsnittet (24a) har en konkav form sett i ett tvärsnittsplan innefattande verktygsaxeln (G2).

8. Skär enligt krav 7, varvid den konkava formen bildar åtminstone en del av nämnda spånbrytande medel.

9. Skär enligt något av kraven 2 till 8, varvid det andra avsnittet (24b) har en icke-rotationssymmetrisk andra utsträckning som bildar åtminstone en del av nämnda spånbrytande medel.

10. Skär enligt något av de föregående kraven, varvid nämnda spänbrytande medel innefattar åtminstone en av en upphöjning (26) som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln (G2) och en nedsänkning (31) som sträcker sig inåt med avseende på verktygsaxeln (G2).

11. Skär enligt krav 10, varvid nämnda spånbrytande medel innefattar ett antal upphöjningar (26) som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln (G2) och bildar en polygon form hos det andra avsnittet sett i ett snitt vinkelrätt mot verktygsaxeln (G2), och varvid den polygona formen bildar hörnområden som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln (G2).

12. Skär enligt något av kraven 10 och 11, varvid nämnda spånbrytande medel innefattar ett antal upphöjningar (26) som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln (G2) och som var och en innefattar en begränsningsyta (27) som bildar en skäregg (28) där begrånsningsytan (27) möter mantelytan (22) hos det andra avsnittet (24b). 10 15 20 25 30 35 534 B51 20

13. Skär enligt något av kraven 2 till 8, varvid det andra avsnittet (24b) har en rotationssymmetrisk andra utsträckning.

14. Skär enligt krav 13, varvid nämnda spänbrytande medel innefattar åtminstone en av en runtomgående skära som sträcker sig inåt med avseende pà verktygsaxeln (G2) och en runtomgäende upphöjning som sträcker sig utåt med avseende på verktygsaxeln (G2).

15. Verktygsdel (8') utformad för spånskärande metallbearbetning av ett arbetsstycke (3) som roterar i en rotationsriktning (Ft) med en första rotationshastighet runt en arbetsstycksaxel (G1), varvid verktygsdelen (8') innefattar åtminstone ett skär (9) som är utformat som en integrerad del av verktygsdelen (8'), varvid skäret (9) innefattar en frontyta (21 ), en mantelyta (22) och en cirkulär skäregg (23) lokaliserad där frontytan (21) möter mantelytan (22), varvid skäreggen (23) sträcker sig runt frontytan (21) och ligger i ett plan (P) som bildar en vinkel or med mantelytan (22), varvid en verktygsaxel (G2) sträcker sig genom skäret (9) i en normalriktning med avseende pà nämnda plan (P) och varvid skäret (9) under den spånskärande metallbearbetningen är utformat att rotera kring verktygsaxeln (G2) med en andra rotationshastighet, kännetecknat av att mantelytan (22) bildar en spànyta (24) och är inrättad att möta spänor som bildas under den spånskärande metallbearbetningen och att spånytan (24) innefattar medel utformade att bryta spànorna.

16. Verktygsdel enligt krav 15, varvid verktygsdelen (8') är utformad som en cylindrisk kropp med två ändar, varvid den ena eller båda ändarna är försedda med ett respektive integrerat skär 9. 10 15 20 25 30 35 53ﬂ E51 21

17. Förfarande för spànskärande metallbearbetning med ett verktyg (8) innefattande ett skär (9), som innefattar en frontyta (21), en mantelyta (22) och en cirkulär skäregg (23) lokaliserad där frontytan (21) möter mantelytan (22), varvid skäreggen (23) sträcker sig runt frontytan (21) och ligger i ett plan (P) som bildar en vinkel d med mantelytan (22), varvid en verktygsaxel (G2) sträcker sig genom skäret (9) i en normalriktning med avseende på nämnda plan (P), varvid förfarandet innefattar stegen att rotera en arbetsstycksspindel (1) med ett arbetstycke (3) i en rotationsriktning (Ft) runt en arbetsstycksaxel (G1) med en första rotationshastighet, att rotera verktyget (8) och skäret (9) runt verktygsaxeln (G2) med en andra rotationshastighet, att bringa det roterande skäret (9) i ingrepp med det roterande arbetsstycket (3) och mata skäret (9) i förhållande till arbetsstycket (3), kännetecknat av att skäret (9) matas i förhållande till arbetsstycket (3) pà sä sätt att mantelytan (22) bildar en spànyta (24) och möter spànor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen och att spànorna bryts med hjälp av spánbrytande medel på spänytan (24).

18. Förfarande enligt krav 17, varvid den första rotationshastigheten är avsevärt högre än den andra rotationshastigheten.

19. Förfarande enligt något av kraven 17 och 18, varvid arbetsstyckets (3) rotationsriktning (R) i nämnda plan (P) bildar en vinkel med verktygsaxeln (G2), varvid denna vinkeln ligger i intervallet 80-1009. 10 15 20 25 534 E51 22

20. Verktygsmaskin för spànskärande metallbearbetning, innefattande en arbetsstycksspindel (1) med ett hållarorgan (2) utformat att hålla ett arbetstycke (3), ett första drivorgan (4) som är inrättat att rotera arbetsstycksspindeln (1) och arbetsstycket (3) i en rotationsriktning (Fl) runt en arbetsstycksaxel (G1) med en första rotationshastighet, ett verktyg med ett skär (9), som innefattar en frontyta (21), en mantelyta (22) och en cirkulär skäregg (23) lokaliserad där frontytan (21) möter mantelytan (22), varvid skäreggen (23) sträcker sig runt frontytan (21) och ligger i ett plan (P) som bildar en vinkel a med mantelytan (22), varvid en verktygsaxel (G2) sträcker sig genom skäret (9) i en normalriktning med avseende pà nämnda plan (P), ett andra drivorgan (11), som är inrättat att rotera verktyget (8) och skäret (9) runt verktygsaxeln (G2) med en andra rotationshastighet, en matningsanordning, som är inrättad att bringa det roterande skäret (9) i ingrepp med det roterande arbetsstycket (3) och mata skäret (9) i förhållande till arbetsstycket (3), kännetecknad av att mantelytan (22) bildar en spányta (24) och är inrättad att möta spánor som bildas under den spànskärande metallbearbetningen och att spånytan (24) innefattar medel utformade att bryta spänorna.