SE440035B

SE440035B - Sferendfres

Info

Publication number: SE440035B
Application number: SE7808092A
Authority: SE
Inventors: T Kishinami; M Sato
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd; Makino Milling Machine
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1978-07-24
Publication date: 1985-07-15
Also published as: DE2832653C3; DE2832653A1; US4175896A; SE7808092L; DE2832653B2

Description

7808092-6 10 15 20 25 30 35 2 lödning fäst vid den cylindriska kroppen eller frigörbart fäst vid den cylindriska kroppen. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sfärändfräs, som har ett skärelement, som antingen är utformat i ett stycke med en cylindrisk kropp eller genom hårdlödning fäst vid denna och som kan skärpas för att alltid åstadkomma en jämn, sfärisk, konkav urfräsning. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sfärändfräs, som har ett skärelement, som är frigörbart fäst vid en cylindrisk kropp och som kan bytas ut mot ett annat skärelement av annan storlek, så att sfärändfräsen inom ett förutbestämt område kan åstadkomma sfäriska, konkava urfräsningar av olika diameter i ett arbetsstycke.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sfärändfräs, som har ett huvudskärelement och ett hjälpskärelement, som är konstruerat för att skära ett rakt, djupt hål i ett arbetsstycke för att därigenom åstadkomma stabil fräsning och förbättra sfärändfräsens fräsningsförmåga.

Dessa ändamål uppnås med en sfärändfräs, som är av det inledningsvis nämnda slaget och har de av nedanstående patentkrav framgâende kännetecknen.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvis- ning till bifogade ritningar.

Fig 1 är en frontvy och visar huvuddelen av en sfär- ändfräs enligt uppfinningen.

Fig 2 visar sfärändfräsen enligt fig l underifrån.

Fig 3 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig l snett underifrån.

Fig 4 är en frontvy och visar en sfärändfräs enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs har relativt liten dia- meter och är försedd med ett skärelement, som är utformat i ett stycke med en cylindrisk kropp.

Fig 5 visar sfärändfräsen i enligt fig 4 underifrån.

Fig 6 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig 4 snett underifrån.

Fig 7 är en frontvy och visar en annan utföringsform av en sfärändfräs enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs 10 15 20 25 30 35 7808092-6 3 har ett skärelement, som genom hârdlödninq är fäst vid en cylindrisk kropp.

Fig 8 visar sfärändfräsen enligt fig 7 underifrån.

Fig 9 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig 7 snett underifrån.

Fig 10 är en frontvy och visar en sfärändfräs enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs har ett löstagbart skär- element, som är fäst vid en cylindrisk kropp medelst en skruv.

Fig ll visar sfärändfräsen enligt fig 10 underifrån.

Fig 12 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig 10 snett underifrån.

Fig 13a är en sidovy och visar skärelementet vid sfärändfräsen enligt fig 10, ll och 12.

Fig lﬂoär en planvy och visar skärelementet enligt fig l3a.

Fig 14 är en frontvy och visar en annan sfärändfräs enligt uppfinningen med löstagbart skärelement.

Fig 15 visar sfärändfräsen enligt fig 14 underifrån.

Fig 16 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig 14 snett underifrån.

Fig 17 är en sidovy och visar sfärändfräsen enligt fig 14 med borttaget skärelement.

Fig l8a är en planvy och visar skärelementet vid sfärändfräsen enligt fig 14, 15 och 16.

Fig l8b är en sidovy och visar skärelementet enligt fig 18a.

Fig l8c är en sidovy och visar skärelementet enligt fig l8a i annan vinkel.

Fig 19 är en frontvy och visar huvuddelen av en sfär- ändfräs enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs har ett huvudskärelement och ett hjälpskärelement.

Fig 20 är en frontvy och visar en sfärändfräs enligt uppfinningen med löstagbara skärelement, vilken sfäränd- fräs har ett huvudskärelement, som är fäst vid en cylind- risk kropp medelst en skruv, och ett hjälpskärelement, som är fäst vid den cylindriska kroppen medelst en fast- spänningsanordning. '7808092-6 10 15 20 25 30 35 4 Fig 21 visar sfärändfräsen enligt fig 20 underifrån.

Fig 22 och 23 är sidovyer och visar sfärändfräsen enligt fig 20.

Den i fig 1-3 visade sfärändfräsen l har en cylind- risk kropp 2 och ett skärelement 3, som är fäst vid kroppens 2 ände. Skärelementet 3 är företrädesvis framställt av hårdmetall, kermet eller liknande. Skärelementet är fäst vid den cylindriska kroppen 2 antingen genom hârdlödning eller medelst ett fastspänningsorgan. Skärelementet 3 kan naturligtvis vara utformat i ett stycke med den cylindriska kroppen 2.

Skärelementet 3 har en främre yta 4 och en släppnings- yta 5Jxm främre ytan 4 är en konvex yta, som angränsar till den cylindriska kroppen 2. Gränslinjen mellan den främre ytan 4 och släppningsytan 5 bildar en bâgformig skärkant 6. Den främre ytan 4 utgör en del av ytan av en tänkt kon, vars axel 8 är snedställd i förhållande till den cylindriska kroppens 2 axel 7.

En startpunkt A för skärkanten 6 är belägen på krop- pens 2 axel 7, så att skärelementet 3 fräser ett arbets- stycke för att bilda en sfärisk, konkav urfräsning, då kroppen 2 roteras. Det är önskvärt att den tänkta konens axel 8 skär kroppens 2 axel 7 i sådan vinkel, att skär- kantens 6 punkt A är belägen på axeln 7. Axelns 8 sned- ställningsvinkel a 1 förhållande till axeln 7 är s°~7o°.

Skärkanten 6 bildar en båge av ca l80°-3600. Såsom visas i fig 2 och 3, sträcker sig den den bågformiga skärkanten 6 motstâende sidan 9 av skärelementet 3 huvudsakligen rakt och parallellt med kroppens 2 axel 16.

När den cylindriska kroppen 2 roteras, beskriver varje punkt på skärkanten 6, exempelvis punkten 10 i fig 2, en cirkel, exempelvis cirkeln ll i fig 2, vars radie är avståndet, exempelvis avståndet B i fig 2, mellan punkten och den cylindriska kroppens 2 axel 7. Härigenom åstad- kommer hela skärkanten 6 en sfärisk, konkav urfräsning i arbetsstycket. Detta innebär att varje vinkelrättmot den cylindriska kroppens 2 axel 7 taget tvärsnitt av den resulterande, sfäriska, konkava urfräsningen är cirkulärt. 10 15 20 30 7808Û92~6 5 Om kroppen 2 är kopplad till en verktygsmaskins huvudaxel (icke visad) och roteras i den i fig 2 visade pilens C riktning och matas i axelns 7 riktning, åstad- kommer skärelementet 3 en sfärisk, konkav urfräsning 12 i ett arbetsstycke 13. Under fräsningen förflyttas spån 14 längs skärelementets 3 främre yta 4 och bortföres slutligen från urfräsningen 12 vid den främre ytans 4 övre ände 15. På detta sätt åstadkommer skärelementet 3 en tredimensionell urfräsning i arbetsstycket l3. Eftersom skärelementet 3 fräser arbetsstycket I3 mycket djupt, kan fräsningen genomföras på ett effektivt sätt.

Endast den del av den bågformiga skärkanten 6, som är belägen ovanför linjen 16 i fig 2, utför fräsning av arbetsstycket 13. De andra bâgpartierna l7 och 18 utför icke någon fräsning av arbetsstycket l3. Dessa partier 17 och 18 kommer därför att kallas "passiva skär".

En liten diameter uppvisande sfärändfräs 21 enligt uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till fig 4-6.

Sfärändfräsen 21 har en cylindrisk kropp 22 och ett skärelement 23, vilka är framställda av hårdmetall och utformade i ett stycke. Den cylindriska kroppens 22 dia- meter är 3 mm - 10 mm. Skärelementet 23 är genom fräsning utformat vid kroppens 22 ände. Skärelementet 23 har en skärkant 24, en främre yta 25 och en släppningsyta 26.

Skärkanten 24 är snedställd i förhållande till kroppens 22 axel 27. Den främre ytan 25 står i förbindelse med en spånficka (icke visad), så att spån kan införas jämnt i spânfickan. Släppningsytan 26, vilken är en ringformig yta, definierar tillsammans med den främre ytan 25 skär- kanten 24. Släppningsytan 26 utgör en del av ytan av en tänkt kon, vars axel 28 är snedställd i förhållande till kroppens 22 axel 27 i en vinkel u av 600, och skärkanten 24 bildar en vinkel 9 av 11o°.

Sfärändfräsen 21 kan i ett kolstålarbetsstycke fräsa ett spår, vars utsträckning är ungefär lika med den cylindriska kroppens 22 halva diameter, vid en fräsnings- hastighet av 60 m/min och en matningshastighet av 7808092-'6 10 15 20 25 30 35 6 0,6-0,9 m/min. Sfärändfräsen 2l kan således fräsa ett spår vid en matningshastighet, som är tvâ till tre gånger så stor som den matningshastighet, som kan uppnås vid konventionella sfärändfräsar.

I fig 7-9 visas en annan sfärändfräs 31 enligt upp- finningen, vid vilken ett skärelement 34 är fäst vid en cylindrisk kropp 32 genom hårdlödning. Den cylindriska kroppens 32 diameter är 6 mm eller mer. Kroppens 32 änd- parti är snedskuret för att bilda en skärelementbas 33, på vilken skäreiemencet 34 är fäst genom näraiöaning.

Skärelementet 34 har en skärkant 35, en släppningsyta 38 och en främre yta 39. Släppningsytan 38 är en ringformig yta, som utgör en del av ytan av en tänkt kon, vars axel 37 är snedställd i en vinkel a av 45° i förhållande till den cylindriska kroppens 32 axel 36. Skärkanten 35 bildar en båge av en vinkel 9 av l30°. Den främre ytan 39 an- gränsar till en spânficka 40, som är utformad i kroppens 32 ändparti.

De förhållanden, under vilka sfärändfräsen 31 fräser ett arbetsstycke, exempelvis matningshastighet och fräs- ningshastighet, överensstämmer med fräsningsförhållandena för den i fig 4-6 visade sfärändfräsen 21. Skärkanten 35 kan på enkelt sätt skärpas endast genom slipning av den främre ytan 38.

En sfärdändfräs 41 enligt uppfinningen visas i fig 10-12. Denna sfärändfräs 41 har löstagbart skärelement.

Sfärändfräsen 41 har en cylindrisk kropp 42 och ett skärelement 43, som är utformat som en cirkulär skiva.

Skärelementet 43 har ett genomgående centrumhål 44 och är fäst vid den cylindriska kroppen 42 medelst en skruv 45. Skruvens 45 huvud 46 är beläget i en försänkning 48 i hålet 44, så att spån kan bortföras jämnt. Vid den den främre ytan 49 motstående sidan av skärelementet 43 är utformat ett utsprång 50 för ordentlig fastsättning av skärelementet 43 vid den cylindriska kroppen 42.

Skärelementets 43 dimensioner skall beskrivas under hänvisning till fig 13, i vilken D och L betecknar skär- elementets 43 diameter respektive längden av den tänkta \ 10 15 20 25 30 7808Û92*6 7 konens generatris. Sambandet mellan D och L ges av formeln: D = 2L sin å, där B är den tänkta konens topp- vinkel.

Olika skärelement har framställts och testats, var- vid man funnit att toppvinkeln kan vara 100-1600. När toppvinkeln är ca 100, kan spân icke bortföras jämnt och kan en tredimensionell fräsning icke utföras på ett till- fredsställande sätt. När toppvinkeln B är ca l60° visar å andra sidan skärelementet en tendens att förstöras. Ett av hårdmetallegering framställt skärelement synes fräsa ett arbetsstycke på effektivt sätt, när toppvinkeln B är 600-1200 eller något mer. Man har funnit, att skärele- mentet arbetar på mest tillfredsställande sätt, när för- hänanaet L/D är o,s-1,o. " Såsom framgår av fig l3, är skärelementets 43 främre yta 51 en konvex yta.

I fig 14-l7 visas en annan sfärändfräs 61 enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs har ett löstagbart skär- element med tvâ skärkanter.

Sfärändfräsen 61 har en cylindrisk kropp 62, som har en skärelementbas 63 vid änden och ett som cirkulär skiva utformat skärelement 64, som är fäst vid skärelementbasen 63 medelst en skruv 65. Såsom visas i fig 17, har skär- elementbasen 63 två plana ytor 66, som bildar ett V-spår.

Skärelementbasen 63 har i sitt centrumparti ett skruvhâl 67 för skruvingrepp med en skruv 65. Det av de plana ytorna 66 bildade V~spåret uppbär skärelementet 64. Såsom tydligt framgår av fig 17 och 18, har skärelementet 64 ett genomgående centrumhål 68 med en försänkning 69. Den sida av skärelementet 64, där försänkningen 69 är utformad, fungerar som en släppningsyta 70. Släppningsytan 70 består av en första släppningsyta, som är en ringformig yta, och en andra släppningsyta, som är en cirkulär yta.

Den släppningsytan 70 motstâende sidan av skärelemen- tet 64 fungerar som en främre yta 71. Den främre ytan 71 utgöres av ytan av en kon 72, vars toppvinkel är exempelvis 1400. Gränslinjen mellan den första släppningsytan och den främre ytan 71 fungerar som skärkant 73. Skärkantens 73 -rs '7808092~6 10 15 20 25 30 35 8 diametralt symmetriska partier är bortskurna, varigenom bildas två plana och med varandra parallella ytor 74.

Härigenom är skärkanten 73 uppdelad i tvâ skärkanter.

Dessa skärkanter 73 åstadkommer en sfärisk, konkav urfräs- ning i ett arbetsstycke, när den cylindriska kroppen 72 roteras. De bågformiga skärkanterna 73 har samma radie R1, men deras centrum 01 och 02 är förskjutna såsom visas | i fig 18. De parallella ytorna 74 fungerar som släppnings- ytor för att förhindra att skärkanterna 73 stör varandra inbördes. När sfärändfräsen 61 användes, utnyttjas endast en av skärkanterna 73 för fräsning av ett arbetsstyche.

Den främre ytan 71 utgör en del av ytan av en tänkt kon, men är inte en plan yta. Den är en något konkav yta och angränsar till en spånficka 75, som är utformad i den cylindriska kroppen 72. I fig l8b definieras den kon- kava ytan, dvs ytan 71, av radien R2.

Den ovan beskrivna sfärändfräsen 61 kan fräsa spår i kolstâl på det sätt, som framgår av nedanstående tabell.

TABELL Skärelement- Fräsnings- Matnings- Djup Arbetsstycke ' diameter hastighet hastighet 25 mm 86 m/min 500 mm/min 6 mm S45C 25 mm 86 m/min 300 mm/min 12,5 mm S45C S45C är ett kolstål för maskinkonstruktion och inne- håller 0,42~0,45 C enligt japansk industristandard.

I fig 19 visas en sfärändfräs lll enligt uppfinningen, vilken sfärändfräs är lämplig för fräsning av ett relativt djupt hål med sfäriskt krökt botten i ett arbetsstycke.

Sfärändfräsen lll har en cylindrisk kropp 112, ett huvud- skärelement 114 med en bågformig skärkant 113 och ett hjälpskärelement 115. Huvudskärelementet 114 är fäst vid kroppens 112 ändparti, och hjälpskärelementet 115 är fäst vid kroppens 112 periferi. Hjälpskärelementet 115 är en platta, som är fäst vid den cylindriska kroppen 112 genom hårdlödning. ' 10 15 20 25 30 35 7898092-6 9 En annan sfärändfräs 121 visas i fig 20-23. Denna sfärändfräs motsvarar sfärändfräsen 61 enligt fig 14-16 men har två löstagbara skärelement. Sfärändfräsen 121 har en cylindrisk kropp 122, ett huvudskärelement 123, som är fäst vid kroppen 122 medelst en skruv 124, och ett hjälpskärelement 125, som är fäst vid kroppen 122. Huvud- skärelementet 123 och skruven 124 är identiskt lika med skärelementet 64 respektive skruven 65 vid sfärändfräsen 61. _ Hjälpskärelementet 125 består av en kvadratisk platta och är anordnat i en konkav urtagning 126 i den cylind- riska kroppen 122. Hjälpskärelementet uppbäres på en skiva 127 och är fäst vid kroppen 122 medelst en fast- spänningsanordning 128. Hjälpskärelementet 125 står i beröring med kroppen 122 vid den sida, där en främre yta 129 är utformad. Fastspänningsanordningen 128 utnytt- jas för fastsättning av hjälpskärelementet 125 vid krop- pen l22, eftersom urtagningen 126 är liten. Om den cylind- riska kroppen 122 är tjock, kan en större urtagning ut- formas däri och kan hjälpskärelementet 125 liksom huvud- skärelementet 123 fästas vid kroppen 122 medelst en skruv.

I detta fall kan hjälpskärelementet 125 utgöras av en rektangulär platta i stället för av en kvadratisk platta.

Fastspänningsanordningen 128 har en ihålig cylinder med en fastspänningsklo 130. Klon 130 skjutes mot hjälpskär- elementets 125 främre yta 129 medelst en dubbelgängad skruv 131. Andra typer av fastspänningsanordningar kan naturligtvis användas för fastsättning av hjälpskärele- mentet 125 vid kroppen 122.

Sfärändfräsen l2l kan framställa ett djupt hål med sfäriskt krökt botten i ett arbetsstycke, eftersom huvud- skärelementet 123 åstadkommer en sfärisk, konkav urfräs- ning och hjälpskärelementet 125 åstadkommer ett rakt, cylindriskt hål.

Vid samtliga ovan beskrivna utföringsformer är endast ett skärulemcnt anordnat vid den cylindriska kroppens ände.

Två eller flera skärelement kan emellertid utformas i ett stycke med den cylindriska kroppens ände, genom hårdlöd- ning fästas vid eller löstagbart fästas vid denna.

Claims

78080926 10 15 20 25 30 ID PATENTKRAV l. Sfärändfräs, vilken har ett cylindriskt skaft och ett skärelement, vars skärkant är en vid fräsens spets börjande rymdkurva, som vid varje ställe har samma avstånd från en på fräsens axel belägen punkt, så att den vid frässkaftets rotation kring sin axel åstadkommer en kon- kav, sfärisk yta, k ä n n e t e c k n a d därav, att skärkanten (6; 24; 35; 73; 113) bildar skärningslinje mellan mantelytan hos en cirkulär kon, vars axel (8; 28; 37) skär fräsens axel (7; 27; 36) under spetsig vinkel och som divergerar utåt, och den konkava, sfäriska ytan.
2. Fräs enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den skärkanten tillordnade spånytan (4; 25; 39; 51; 71) är konvex.
3. Fräs enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det cylindriska skaftet (2; 22; 32; 42; 62; ll2; 122) och skärelementet (3; 23; 34; 43; 64; 114; 123) är utformade i ett stycke och framställda av hårdmetall.
4. Fräs enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att det cylindriska skaftet är fram- ställt av stål och att skärelementet är framställt av en hårdmetall och genom hårdlödning fäst vid det cylindriska skaftet.
5. Fräs enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att skärelementet bildas av en huvud- sakligen stympad kon av hårdmetall, har ett genomgående centrumhål (44; 68) och är fäst vid en skärelementbas på det cylindriska skaftet medelst en skruv (45; 65) i centrumhålet.
6. Fräs enligt patentkravet 5, k ä n n e t e c k - n a d därav, att skärelementet (64) har två bâgformiga skärkanter (73), vilka är excentriska i förhållande till varandra och skilda från varandra medelst diametralt an- ordnade, symmetriska, plana ytor (74).