SE440037B - Roterande skerverktyg - Google Patents

Description

7907792-'1 Det föreligger åtskilliga problem i själva användningen av den konventionella fräsen såsom beskrivits ovan. Allmänt ut- tryckt visar sig dessa probkmaiomfattande slitage och raletivt dålig skärverkan beroende på det faktumet att hela längden av en skärkant kan appliceras på arbetsstycket vid samma tidpunkt och beroende på det faktumet att kontinuerliga spàn bildas vilka inte avlägsnas på tillfredsställande sätt från arbets- omrâdet. Det har gjorts många försök att förbättra skärverkan och minska slitaget vid dylika verktyg, och dessa försök inne- fattar vanligtvis användningen av så kallade "spånbrytare" i form av relativt djupa skåror som skurits på tvären in i tän- derna med pà avstånd från varandra belägna intervall eller andra liknande organ som åstadkommer en avbrutet skuren kant längs varje tand. En form av sådana spånbrytare beskrivs i den amerikanska patentskriften 2 855 657. Dessa försök till lösningar på de ovannämnda problemen har mötts med viss fram- gång ifråga om att förbättra verktygets livslängd och möjlig- göra avlägsnandet av spàn från arbetsområdet, fastän denna framgång primärt beror på det faktumet att mindre diskonti- nuerliga spàn bildas, vilka lättare kan avlägsnas från ar- betsområdet. Med andraord har lösningarna riktat sig i första hand till en form på de bildade spånen snarare än avlägsnandet av spånen från arbetsområdet.

Föreliggande uppfinning avser att minska de brister som finns hos konventionella fräsverktyg genom att åstadkomma inte bara en diskontinuerlig skärkant, som är anordnad att ge en för- bättrad skärverkan såväl som diskontinuerliga spàn, utan även att åstadkomma särytor och bakre ytor hos tänderna som möj- liggör bildandet av spàn med en önskvärd form och avlägsnandet av dylika spàn från arbetsområdet.

Detta uppnås genom att nämnda skärkanter har en positiv släpp- ningsvinkel, och att nämnda bakre yta och skäryta har ytor som sträcker sig vågformigt på ett allmänt sinusformat sätt ___v...,_l _._.l_..._ _.-__._... hwuüIfiun«n fa.

-Fïfli .;í«'\L'Iu'-"SMMI' ' 'w u' . 79077924 frånenaänden av nämnda skärdel till den andra, varigenom släppningsvinkeln hos varje skärkant varierar kontinuerligt längs dess längd.

I sin vidaste mening avser uppfinningen ett ämne för roterande skärverktyg som omfattar en skärdel som har en längdaxel och ett antal tänder som sträcker sig utefter längden av nämnda skärdel, varvid vardera av nämnda tänder har en skäryta och en bakre yta och en bomyta som sträcker sig mellan skärytan och den bakre ytan. Bomytan är avbruten av ett antal på avstånd från varandra anordnade tvärgâende försänkningar av relativt stor radiell bàgformig genomskärning för bildande av ett antal skärkantdelar vid föreningsstället mellan skärytan och de icke avbrutna delarna av bomytan. Skärkantdelarna har en positiv radiell släppning i förhållande till nämnda axel, och den bakre ytan och skärytanharytor som vàgforrrxigtpà ett allmänt sinusformat sätt sträcker sig från ena änden från skärdelen till den andra, varigenom den radiella släppningen hos varje skärkantdel varierar kontinuerligt längs dess längd. Skärverk- tygsämnet kan givetvis omvandlas till ett skärverktyg som är klart för användning helt enkelt genom att på lämpligt sätt avbacka bomytorna för bildande av skärkanter vid de förut nämnda skärkantsdelarna.

De tvärgående försänkningarna som bildats i bomytorna resul- terar i avbrutna skärkanter, som alstrar relativt små, dis- kontinuerliga spån, till och nedmedett grovt skär. Detta ten- derar till att mildra belasningen på skärkanterna hos verk- tyget och tenderar därför till att minska verktygsslitaget.

Den varierbara släppningsvinkeln hos skärkanterna möjliggör vidare framställningen av ett spån, som förening med de sinusvågformiga skärytorna och bakre ytorna åstadkommer så att spánet av sig själv avlägsnar sig från arbetsområdet. Av betydelse är även att verktyget är relativt enkelt att fram- ställa och kan slipas med utrustning som är lämplig för slip- ning av ett konventionellt skärverktyg av samma typ så att en användare kan göra verktyget skarpt på nytt utan 7907792-1 att tillgripa dyrbar eller speciell utrustning och utan att behöva återsända verktyget till tillverkaren eller till någon som har speciell utrustning för slipning eller omslipning.

Skärverktyget eller ämnet till detta har en spiralvinkel hos tänderna i förhållande till skärdelens längdaxel som enligt en utföringsform av uppfinningen är 30°. ovannämnda och andra fördelar kommer att förklaras närmare i nedanstående beskrivning av uppfinningen som görs med hänvis- ning till ritningarna.

Fig. l är en sidovy av en ändfräs i enlighet med uppfinningen, fig. 2 är en ändvy av ändfräsen enligt fig. l, fig. 3 är en utveckling av skärdelen hos ändfräsen enligt fig. l, fig. 4 är en sidovy av en längd av skärkanten hos en typisk tand, fig. 5 är en längdgenomskärning genom mitten av en längd av en tand som motsvarar fig. 4, och fig. 6 är ett förstorat tvärsnitt av en typisk tand.

För att bättre förstå föreliggande uppfinning torde det vara lämpligt att kort beskriva det sätt på vilket en konventionell cylindrisk eller raksidig ändfräs med spiralformigt anordnade tänder och skärkanter framställes. Man utgår från ett cylind- riskt ämne och svarvar skaftdelen och skärdelen hos verktyget till rätt diameter på en svarv. Ett antal spår utbildas sedan spiralformigt i skärdelen hos verktyget med hjälp av en spe- ciell spårfräs, som är så utformad att den bildar skärytan hos en tand och den bakre ytan och bom- eller kamytan hos en intilliggande tand vid en enkel passering, vid vilken spår- fräsen förflyttas längs en förutbestämd spiralbana över ytan hos skärdelen från ena änden till den andra. Spårfräsen är normalt så utformad, att skärkantdelen eller skärkanten hos varje tand kommer att ha en positiv radiell släppningsvinkeh 7907792-1 med vilken menas den vinkel som bildas av en förlängning av tandskärytan vid skärkanten och en radiell linje som passerar genom skärkanten i ett plan vinkelrätt mot längdaxeln hos verktyget, vilken vinkel är mindre än 1800. Vid en konventio- nell fräs är släppningsvinkeln konstant över hela längden av tanden. Efter fräsningen härdas det så formade ämnet och skaft- delen slipas, varefter bomytorna hos tänderna slipas för att bilda en primär släppningsvinkel och en sekundär släppnings- vinkel (vilken åtgärd betecknas som avbackning)för att bilda skärkanter längs varje tand vid föreningsstället mellan skär- ytan och bomytan. Apparater för cylindrisk slipning användes konventionellt för dessa slipningsändamål.

Samtliga ovannämnda åtgärder är konventionella coh utföres ru- tinmässigt vid framställningen av konventionella pressverktyg.

Den principiella skillnaden mellan sättet att framställa en konventionell fräs, såsom beskrivits ovan, och det sätt på vilket fräsen enligt föreliggande uppfinning framställes fram- träder, när spårfräsen appliceras på skärdelen hos det cylind- riska ämnet för att bilda tänderna. Vid framställningen av fräsen enligt föreliggande uppfinning användes en kopiermall, som, då spárfräsen flyttas längs en spiralbana från ena änden av skärdelen till den andra, föranleder spàrfräsen att för- flytta sig omväxlande mot och bort från längdaxeln hos det verktyg, som skall formas, längs en vágformig eller sinusfor- mad bana. När följaktligen spårfräsen förlyttas mot längd- axeln hos skärverktyget, som skall formas, kommer samtidigt konkava försänkningar att utbildas i skärytan hos en tand och den bakre ytan och bomytan hos den intillliggande tanden. Då spârfräsen flyttas bort från längdaxeln hos det skärverktyg som skall formas kommer samtidigt en konvex yta att utbildas i skärytan hos en tand och den bakre ytan hos den intilliggan- de tanden. Den del av spårfräsen, som normalt skulle följa bomytan hos den intilliggande tanden vid framställning av en konventionell ändfräs, förflyttas emellertid helt bort från '7907792-1 skärdelsytan med den följden att bomytan blir opâverkad av spârfräsen och kommer inom detta omrâde att motsvara den genom svarvning formade utsidan av skärdelen som bildats ur det ur- sprungliga cylindriska ämnet. Samtliga tänder kommer att bil- das i följd runt periferin av skärdelen på ett liknande sätt så att varje tand kommer att uppvisa en skäryta och en bakre yta med ytor som sträcker sig vågformigt på ett allmänt sinus- format sätt från ena änden till den andra och en bomyta, som kommer att följa den svarvade ytan av det ursprungliga cylind- riska ämnet avbruten av ett antal relativt grunda tvärgående försänkningar av relativt stor radiell bâgformig genomskär- ning där den tillhörande delen av spårfräsen har skurit in i bomytan under den del av den sinusformade förflyttningen av spårfräsen då denna placerats mot axeln hos det skärverktyg som skall framställas.

I praktiken kommer förflyttningen av spårfräsen mot och bort frân axeln hos skärverktyget, som framställes, att börja vid successivt olika punkter längs kopiermallen då tänderna bil- das i följd runt den cylindriska ytan av skärdelen. Som en följd härav kommer de tvärgående försänkningarna, som utbil- das i tandens bomytor i följd runt periferin av det verktyg som framställes, och följaktligen skärkantdelarna hos tänderna att förskjutas axiellt eller ligga något utanför fas med av- seende på de intilliggande tänderna.

Med undantag för användningen av en vågformig eller sinusfor- mad kopiermall för att åstadkomma förflyttning av spårfräsen mot och bort från axeln hos skärverktyget som framställes, är framställningen av skärverktyget enligt föreliggande uppfin- ning precis densamma som framställningen av en konventionell ändfräs och konventionell utrustning kan användas vid de van- liga stegen för att göra alla andra detaljer fullständiga hos fräsverktyget innefattande bildande av släppningsvinkeln på bomytorna för att bilda skärkanter, som ifråga om verktyget enligt uppfinningen kommer att utbildas endast på de icke 7907792-1 avbrutna delarna av bomytorna som ligger mellan de på avstånd från varandra belägna försänkningarna.

Med närmare hänvisning till ritningarna och särskilt fig. l och 2 visas där ett roterande skärverktyg i form av en fräs som har en skaftdel S och en skärdel C. Vid den särskilt visade fräsen är skärdelen försedd med sex tänder betecknade l till 6, vilka sträcker sig i ett parallellt spiralformigt arrange- mang från skaftänden hos skärdelen till den fria änden av skär- delen. Såsom bäst illustreras i fig. 6 omfattar varje tand en skäryta 10, en bakre yta ll och en bom- eller kamyta 12, som sträcker sig mellan skärytan och den bakre ytan. Den tand som visas i fig. 6 har slipats cylindriskt för att avbacka bom- ytan och bilda en skärkant 13. Avbackningen av bomytan åstad- kommes genom att först slipa bomytan för att erhålla en sned eller sekundär släppningsvinkel, som sträcker sig från skär- ytan l0 till den bakre ytan ll, vilken sekundär släppnings- vinkel betecknas l2a på ritningarna, och sedan avslipning av kanten vid skärytan för att åstadkomma en primär släppnings~ vinkel l2b.

Såsom framgår av fig. 6 bildar den streckprickade linjen X, som går genom längdaxeln A hos skärverktyget och skärkanten hos den visade tanden, och den streckprickade linjen Y, som representerar lutningen på skärytan 10 vid skärkanten, en vin- kel ø av mindre än 1800, som, såsom detta uttryck kommer att användas i föreliggande beskrivning, betyder att skärkanten har en positiv släppningsvinkel i förhållande till skärverkty- gets längdaxel. Varje bomyta är avbruten av ett antal på av- stånd från varandra belägna tvärgående försänkningar eller nedsänkningar 14, som, såsom bäst framgår av fig. 4, är rela- tivt grunda och har relativt stor radiell bågformig genom- skärning. Effekten med antalet på avstånd från varandra anord- nade försänkningar, som utbildats i vardera av bomytorna, är att åstadkomma ett antal skärkanter l3 på varje tand som bil- das vid skärningspunkten mellan skärytan och de icke avbrutna 7907792-1 delarna av bomytan. Såsom bäst illustreras i fig. 5 framgår det även att den bakre ytan och skärytan hos varje tand är försedda med vågformiga ytor, som, när de betraktas i genom- skärning, bildar en sinusformad kurva. Skärytan och den bakre ytan växlar med andra ord kontinuerligt mellan konkav och kon- vex form eller vice versa från ena änden av skärdelen till den andra. På ritningarna betecknas de konkava delarna hos skärytorna med 20c och de konvexa delarna hos skärytorna be- tecknas 2lc, medan de konkava delarna hos de bakre ytorna be- tecknas 20t och de konvexa delarna hos de bakre ytorna med Zlt. Eftersom skärytan hos en tand och den bakre ytan hos den intilliggande tanden bildas samtidigt med hjälp av spårfräsen, såsom beskrivits tidigare, kommer givetvis respektive kon- vexa och konkava delar att ligga i linje. De konkava delarna hos en skäryta är företrädesvis inriktade med skärkanterna, såsom visas i fig. 4, och de konvexa delarna hos skärytan lig- ger i linje med de tvärgående försänkningarna 14. Detta för- hållande kan lätt uppnås genom lämplig placering av kopier- mallen som styr varje längsgående frammatning av spårfräsen såsom tidigare beskrivits.

Tillverkningen av en fräs enligt föregående beskrivning medför ett antal fördelar, som i sig själva bekräftas genom överläg- sen kapacitet, mycket tillfredsställande nötningsegenskaper, enkel tillverkning och relativt enkel skötsel. Den senare för- delen föreligger, eftersom skärverktyget enligt uppfinningen, även om det har ganska ovanlig form, icke desto mindre kan slipas med konventionell utrustning, som normalt finns till- gänglig i varje maskinverkstad i vilken skärverktyget användes.

Såsom tidigare beskrivits mycket ingående är metoden att kon- struera ett skärverktyg enligt föreliggande uppfinning precis densamma som metoden att konstruera ett konventionellt skär- verktyg, såsom en konventionell ändfräs, med ett undantag. Vid konstruerandet av en ändfräs enligt föreliggande uppfinning användes en kopiermall för att styra spårfräsen längs en sinus- 7907792-1 formad bana för att samtidigt bilda vâgformiga skärytor och bakre ytor på intilliggande ände och för att bilda på avstånd från varandra belägna tvärgående försänkningar i bomytan hos den tand som är förknippad med nämnda bakre yta. Detta repre- senterar det enda avsteget från metoden att tillverka en kon- ventionell ändfräs. Detta enkla avsteg ger emellertid upphov till ett antal önskvärda egenskaper hos det färdiga skärverk- tyget. Antalet tvärgàende försänkningar i bomytorna (vilka inte skall förväxlas med de relativt djupa eller smala radiel- la spånbrytarspåren som är kända inom området) ger exempelvis upphov till en avbruten skärkant, som, såsom förklarats tidi- gare, tenderar att minska verktygsslitaget. Den sinusvågfor- miga ytan hos skärytan hos varje tand ger vidare upphov till en släppningsvinkel vid varje skärkant, som varierar konti- nuerligt längs längden av skärkanten, och detta möjliggör bil- dandet av relativt små spân, som är så formade, att de av- smalnar från en relativt tjock central del till en relativt fin spets vid vardera änden liknande tvärsnittet hos en dubbel- konvex lins. Utrymmet för hoprullning av spânet minskas dess- utom, där skärytorna och de bakre ytorna är konvexa vilket har till följd att spånen tenderar att pressas samman vid dessa områden och tenderar att flyga bort från arbetsstycket och skärverktyget när de blir fria till detta och på så sätt underlättas avlägsnandet av spånen. Såsom tidigare angivits är vid en föredragen utföringsform varje skärkant belägen in- till en konkavitet i skärytan så att änden av varje skärkant 13 kommer att ligga intill spetsarna vid vilka skärytan växlar från konkav till konvex form. Vid denna utföringsform blir släppningen hos varje skärkant störst mot dess centrum (där konkaviteten i skärytan når sin djupaste punkt) och blir minst mot varje ände (där konkaviteten är minst eller synbar- ligen icke existerande) och ett sådant samband tenderar att bli idealiskt för både framställningen av ett linsformat spån och för hopklämningen av ändarna av spânet för att förbättra avlägsnandet av spânet från arbetsområdet genom den fjäder- verkan som beskrivits ovan. '7907792-'1 10 Ett annat direkt resultat med förskjutna vågformiga skärytor, som utbildats i tänderna, är att avståndet från skärkant till skärkant hos intilliggande tänder i ett givet plan vinkel- rätt mot verktygets axel kommer att vara olika mellan olika tandpar. Med hänvisning till fig. 2, som representerar en vy av verktyget i ett tvärgående plan, som motsvarar den fria änden av skärdelen hos verktyget, kommer exempelvis avståndet mellan skärkanterna hos tänderna l och 2, vilket avstånd be- tecknas med B, att skilja sig från avståndet mellan skärkan- terna hos tänderna 2 och 3, vilket avstånd betecknas C. Dessa oregelbundna mellanrum mellan skärkanterna tenderar till att undvika cykliska vibrationer under skäroperationen, eftersom skärkanterna inte närmar sig och inte lämnar arbetsstycket vid samma tidsintervaller såsom skulle vara fallet, om skärkan- terna var placerade med jämna mellanrum såsom är fallet vid konventionella ändfräsar.

Det skall givetvis förstås att föreliggande uppfinning inte på något sätt är begränsad till den särskilda konstruktion som visats på ritningen, utan omfattar även vilka som helst modi- fieringar som kan göras inom ramen för efterföljande patent- krav. Såsom tidigare har angivits har exempelvis uppfinningen visats i samband med en ändfräs med spiralspår. Uppfinningen kan emellertid även tillämpas vid andra former av ändfräsar, såsom en ändfräs med raka spår eller en avsmalnande ändfräs, och kan faktiskt tillämpas på andra typer av roterande skär- verktyg. Det skall vidare förstås, att sådana skärverktyg kan variera avsevärt i diameter och storlek, och att skärdjupet hos den spårfräs som användes under framtagningen av skärverk- tyget kan variera avsevärt beroende på den önskade skärkanten eller släppningsvinkeln. Ju djupare skär som göres av spårfrä- sen ju större kommer släppningen hos skärkanterna att bli, och den rätta släppningsvinkeln kommer givetvis att bero på många faktorer som operatören och verktygstillverkaren känner till. <

Claims (10)

7907792-1 H P a t e n t k r a v

1. Roterande skärverktyg omfattande en skärdel (C), som har en längdaxel och ett antal tänder (1 - 6) som sträcker sig utefter längden av nämnda skärdel, varvid vardera av nämnda tänder har en skäryta (10) och en bakre yta (11) och en avbnukad bomyta (12) som sträcker sig mellan nämnda skär- yta och bakre yta, att nämnda avbackade bomyta (12) är av- bruten av ett antal på avstånd från varandra anordnade tvär- gàende försänkningar (14) av relativt stor radiell bágformig genomskärning för bildande av ett antal skärkanter (13) vid förcningsstället mellan nämnda skäryta och de icke avbrutna delarna av nämnda bomyta (12), k ä n n e t e c k n a t av att nämnda skärkanter har en positiv släppningsvinkel, och att nämnda bakre yta (11) och skäryta (10) har ytor som sträcker sig vågformigt på ett allmänt sinusformat sätt från ena änden av nämnda skärdel till den andra, varigenom släpp- ningsvinkeln hos varje skärkant varierar kontinuerligt längs dess längd.

2. Roterande skärverktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att nämnda skärdel (C) har cylindrisk form och att nämnda tänder (l - 6) är anordnade spiralformigt därpå i ett parallellt förhållande till varandra.

3. Roterande skärverktyg enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att skärkanterna (13) hos varje tand (1 - 6) är axiellt anordnade med avseende på skärkanterna hos de öv- riga tänderna.

4. Roterande skärverktyg enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a t av att varje skärkant (13) hos varje tand (1 - 6) ligger mittemot en konkavitet pà den vàgformiga ytan hos dess skäryta och på den intilliggande bakre ytan hos den föregående tanden i verktygets avsedda rotationsriktning. 7907792-1 lål

5. Roterande skärverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att avstånden mellan skärkanterna hos intilliggande tänder i ett plan vinkelrätt mot nämnda axel varierar.

6. Roterande skärverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att det utgör en ändfräs och inne- fattar en skaftdel (S).

7. Ämne för roterande skärverktyg omfattande en skärdel (C), som har en längdaxel och ett antal tänder (1 - 6) som sträcker sig utefter längden av nämnda skärdel, varvid vardera av nämnda tänder har en skäryta (10) och en bakre yta (ll) och en bomyta (12) som sträcker sig mellan nämnda skäryta och bakre yta, att nämnda bomyta (12) är avbruten av ett antal på avstånd från varandra anordnade tvärgàende försänkningar (14) av relativt stor radiell bågformig genomskärning för bildande av ett antal skärkantdelar vid föreningsstället mellan nämnda skäryta och de icke avbrutna delarna av nämnda bomyta, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda skärkantdelar har en positiv radiell släppning i förhållande till nämnda axel, och att nämnda bakre yta (ll) och skäryta (10) har ytor som vàgformigt på ett i allmänhet sinusformat sätt sträcker sig från ena änden från nämnda skärdel till den andra, vari- genom den radiella släppningen hos varje skärkantdel varierar kontinuerligt längs dess längd.

8. Ämne för roterande skärverktyg enligt krav 7, k ä n n e - t e c k n a t av att nämnda skärdel (C) har cylindrisk form och att tänderna (1 - 6) är anordnade spiralformigt därpå i ett parallellt förhållande till varandra.

9. Ämne till roterande skärverktyg enligt krav 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a t av att skärkantdelarna hos varje tand (1 ~ 6) är anordnade axiellt i förhållande till skär~ kantdelarna hos de övriga tänderna. 7907792-1 IS

10. Ämne till roterande skärverktyg enligt krav 7, 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t av att varje skärkantdel hos vario tand (1 - 6) ligger mittemot en konkavitet på den våg- formigu ytan hos dess skäryta (10) och på den intilliggande bakre ytan (ll) hos den föregående tanden i verktygets av- sedda rotationsriktning.