NO319690B1 - Skjaerhode for verktoymaskiner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører skjærhoder beregnet for borestenger og lignende verktøyholdere som brukes i verktøymaskiner. Disse brukes for innvendig dreiing. Særlig vedrører oppfinnelsen et spesielt lett skjærhodet som gir et adapter høyere egenfrekvens slik at dette kan være lengre enn det som i dag er vanlig.

Ved innvendig dreiing oppstår det lett vibrasjoner, sperring, som skyldes at verktøyets laveste naturlig egenfrekvens er i samme område som de naturlig fore-kommende svingningene i skjærkreftene der prosessen finner sted. Dette skaper dårlig kvalitet på bearbeidet flate, støy og dårlig nøyaktighet i arbeidsstykket. Det er utviklet teknologi som demper slike vibrasjoner slik at det kan bearbeides med verktøylengder på inntil 14 ganger borstangens diameter.

Eksempel på vibrasjonsdempingssystemer for borestenger er vist i patent nr. US 5 558 477 der det anvendes en aktiv negativ kapasitans shuntkrets med en piezoelektrisk reaksjonsmasse-aktuator. Patentet beskriver et komplisert system basert på elektriske kretser for demping av vibrasjonen fra borstangen.

EP-0 342 692 viser et skjæreverktøy, men beskriver ikke hvordan vibrasjoner kan dempes eller hvordan man kan øke borstangens lengde.

WO 94/04300 viser en verktøyholderenhet og der det spesifiseres hvordan kjølevæsken strømmer ut av verktøyholderen.

US 6 076 999 viser en anordning som er tilpasset for å redusere vibrasjoner i en borestang ved reduksjon av vekt. Publikasjonen vedrører videre en fleksi-bel, limt, innfesting av et skjærhode.

EP 0 947 267 viser en borestang for innfesting i et adapter. Borestangen er lettet ved at det er innført konkave groper i denne.

Ingen av de viste publikasjonene løser problemet med vibrasjoner ved bruk av lange borestenger på en enkel måte. Følgelig finnes det et behov for en øko-nomisk og enkel måte å utvide området for vibrasjonsfri maskinering slik at man kan anvende lengre borestenger.

Dette oppnås med oppfinnelsen som omfatter et skjærhode for innfesting i et adapter i en verktøymaskin for sponfraskillende bearbeiding. Skjærhodet omfatter en flens med den første siden som danner en koblingsflate tilpasset for innfesting i adapteret og en på motsatt side av flensen beliggende andre side som danner minst en flate med et utad forløpende fremspring, med innfestingsmidler tilpasset for innfesting av et skjær med minst én skjærende kant. Den minst ene flaten danner et plan som danner en skrå vinkel i forhold til et plan parallelt med koblingsflaten og en konveks flate med en radius mellom flensens minst ene flate og fremspringet danner en jevn overgang mellom flensen og fremspringet.

Oppfinnelsen angår et skjærhode som har blitt optimalisert i forholdet mellom vekt og styrke. Reduksjon av et skjærhodes vekt med 50% vil kunne heve et systems egenfrekvens så mye at utkragelengden kan økes med en halv til én gang selve adapterets diameter. Det at skjærhodet har en høy dynamisk stivhet, gjør med andre ord at verktøyet kommer lengre inn i arbeidsstykket uten at det oppstår skadelige vibrasjoner.

Oppfinnelsen tilveiebringer et skjærhode som er beregnet for innfesting i et adapter eller en borstang. Skjærhodet ligger an mot adapteret i en koblingsflate. Koblingsflaten er utformet med orienteringsanordninger, eksempelvis serrateringer, styretapper eller iler. Skjærhodet har et flensparti tilpasset for innfesting til adapteret. Innfestingen kan utføres med skruer eller bolter skrudd gjennom flensen og inn i adapteret, være magnetisk, ha en bajonettfatning, fastklemmes med klemmer eller på andre måter i adapteret. Adapteret og skjærhodet kan alternativt være utformet i et stykke.

Adapteret vil i sin alminnelighet ha et sirkulært tverrsnitt og skjærhodet vil ha et hovedsakelig sirkulært tverrsnitt som samsvarer med adapteret.

Fortrinnsvis er skjærhodet og adapteret i to deler, og skjærhodet og adapteret definerer et grensesnitt eller en koblingsflate hovedsakelig perpendikulært på adapterets lengdeakse. Denne koblingsflaten vil normalt være sirkulær. En skjærenhet er påmontert adapteret, fortrinnsvis med et utskiftbart skjær av vanlig type. Skjærenheten kan eksempelvis omfatte en sponbryter, et utskiftbart skjær, en underlagsskrue og et underlag. Skjæret kan skrues fast i skjærhodet, eller være satt fast med et klemjern og en klemskrue. Alternativt kan skjæret være en integrert del av skjærhodet eller på annen måte være fastgjort i dette.

Selve skjæret sitter på et fremspring som er en integrert del av skjærhodet.

Skjærhodet består av en hovedsakelig sirkulær flensdel definert av koblingsflaten og en fri flate på motsatt side av flensen, som vender vekk fra koblingsflaten. Koblingsflaten definerer et første plan og den frie flaten definerer et andre plan. Det første og det andre planet definerer en vinkel slik at disse planene ikke er parallelle. Den frie flaten kan ha forskjellige seksjoner som danner nye plan som også danner vinkler med det første planet.

Fra flensens frie flate eller flater forløper et fremspring. Dette fremspringet bærer den tidligere nevnte skjærenhet. Fremspringet og flensen er ett integrert stykke.

Overgangen mellom flensen med den eller de skrå flatene og fremspringet definerer en eller flere konkave krumninger slik at det dannes en gradvis overgang mellom fremspringet og den skrå flensen for å unngå spenningskonsentrasjoner i skjærhodet og for å få et optimalt forhold mellom styrke, stivhet og vekt. I et plan parallelt med skjærets innfestingsplan danner fremspringet en rampe. Overgangen mellom flensen og fremspringet danner som nevnt en konkav flate og avslut-ningen av fremspringet danner en konveks flate slik at disse sammen danner en tilnærmet S-fasong sett perpendikulært på rampen, fra flensen og ut mot skjæret.

Det kan være et hull med en dyse for tilførsel av skjærevæske over flaten definert av innfestingsflaten for skjæret eller rampen.

Rampen har også en konvekst avrundet overgang til den frie overflaten av flensen. Rampen gir rom for sponene som dannes i skjærprosessen.

Dette innebærer at flensen kan ha to forskjellige skrå flater som vender vekk fra koblingsflaten.

Sammen resulterer denne konstruksjonen i et optimalt vekt, stivhet og styr-keforhold med god fordeling av spenningene i skjærhodet og god evne til bortled-ning av varme.

På denne måten vil et skjærhode i henhold til oppfinnelsen kunne ha en vekt som er omtrent 50% av vekten for tilsvarende skjærhoder i henhold til kjent teknikk. Følgelig vil egenfrekvensen av skjærhodet og adapteret øke og gi en øk-ning av maksimal utkragelengde. Økningen vil være i størrelsesorden rundt en halv til én gang borstangdiameteren.

Kort beskrivelse av tegningene.

Fig. 1 viser et sideriss av et skjærhode i henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen; Fig. 2 viser et oppriss av oppfinnelsen som vist på fig. 1; Fig. 3 viser et perspektivriss av skjærhode vist på fig. 1 og 2; Fig. 4 viser et riss sett vinkelrett på skjærhodet som vist på fig. 1, 2 og 3; Fig. 5 viser et skjærhode i henhold til oppfinnelsen påmontert et adapter; og Fig. 6 viser en perspektivisk splittegning av et skjærhode i henhold til oppfinnelsen samt et adapter.

Oppfinnelsen vil i bli ytterligere belyst av det følgende utførelseseksempe-let.

Fig. 1 viser et sideriss av et skjærhode med en koblingsflate 4 med serrateringer 11, et fremspring 8 med en øvre overflate eller rampe 12, der skjærhodet videre omfatter et skjær 5, og skjærets innfestingsflate. Videre fremgår det en i

forhold koblingsflaten, skrå fri overflate 1B som går over i en konkav avrunding R3 til rampen 12 på fremspringet 8. Fremspringet 8 omfatter elementer for innfesting (ikke vist) av skjæret 5. Innfesting av skjær er godt kjent på fagområdet og vil ikke bli ytterligere beskrevet her. Fig. 2 viser et oppriss av adapteret vist på fig. 1, der det fremgår innfes-tingshull 6 for innfesting av skjærhodet til adapteret med skruer eller bolter. Figuren viser også to skrå flater 1 A, 1B og skjæret 5 på fremspringet 8. Fig. 3 viser at overgangen mellom flensen og rampen 12 er utformet med

en radius R3. Figuren viser videre en skjærholder med et skjær 5, et hull med en dyse for fremføring av skjærvæske 7, en overgang mellom flensen og fremspringet 8 bestående av en S-form 2 som utgjøres av en konkav og en konveks flate, en skrå flate 1A som vender vekk fra koblingsflaten 4 hvis plan danner en vinkel V1 med koblingsflatens 4 plan samt hull 6 for innfesting av skjærhodet til adapteret.

Fig. 4 viser et riss vinkelrett på figuren vist på fig. 1 med serrateringer 11 i koblingsflaten 4 mot adapteret, den skrå flaten 1A, den S-formig overgangen 2 mellom den skrå flaten på flensen med en vinkel V1 og fremspringet 8, hullet for fremføring av skjærvæske 7, rampen 12 og skjæret 5.

Fra fig. 5 fremgår skjærhodet 13 som definert på fig. 1, 2, 3 og 4, påmontert et borstang 9 ved hjelp av bolter 10.

Fig. 6 viser skjærhodet 13, boltene 10 og adapteret 9 som vist på fig. 5 i en splittegning der serrateringene 11 på adapteret tydelig fremkommer.

Denne konstruksjonen har gitt en vektreduksjon på 50% og dette har økt egenfrekvensen av systemet så mye at utkragelengden har kunnet økes med en halv til én gang adapterets diameter.

Claims (5)

1. Skjærhode (13) for innfesting i et adapter (9) i en verktøymaskin for sponfraskillende bearbeiding, der skjærhodet (13) omfatter en flens med den første siden som danner en koblingsflate (4) tilpasset for innfesting i adapteret (9), og en på motsatt side av flensen beliggende andre side som danner minst en flate (1A) med et utad forløpende fremspring (8), med innfestingsmidler tilpasset for innfesting av et skjær (5) med minst én skjærende kant karakterisert vedat den minst ene flaten (1 A) danner et plan som danner en skrå vinkel (V1) i forhold til et plan parallelt med koblingsflaten (4); og at en konveks flate med en radius (R2) mellom flensens minst ene flate (1A) og fremspringet (8) danner en jevn overgang mellom flensen og fremspringet (8).

2. Skjærhode i henhold til krav 1, karakterisert vedat fremspringet (8) er avrundet mot skjæret (5) slik at det dannes en S-form (2) mellom flensen og en endeflate på fremspringet (8) hvorved det gis rom for god sponavgang.

3. Skjærhode i henhold til krav 1, karakterisert vedat flensens andre side omfatter to flater (1 A, 1B) og danner to skrå plan i forhold til koblingsflatens (4) plan.

4. Skjærhode i henhold til krav 1, karakterisert vedat overgangen mellom flensens to skrå overflater (1A, 1B) og fremspringet (8) definerer jevne overganger med visse radier (R2, R3) for å redusere spenningskonsentrasjoner i skjærhodet.

5. Skjærhode i henhold til krav 1, karakterisert vedat skjærhodet omfatter et hull med en dyse (7) for fremføring av skjærvæske.