SE511565C2 - Verktyg för skärande bearbetning - Google Patents

Description

W 15 20 25 511565 2 sätet till ett stadigt fastkilat läge. Ehuru verktyg med genu- int koniska handelar (dvs handelar med cirkulär tvärsnittsform) förekommer i praktiken, föredras numera oftast handelar av typen CAPTOW, tvärsnittsform som säkerställer att verktyget automatiskt som uppvisar en polygonal, väsentligen trekantig erhåller korrekt vridvinkelläge relativt spännenheten (som inbegriper ett på motsvarande sätt polygonalt format säte).

Kylning av bearbetningsorganet till tidigare kända verk- tyg sker genom att kylvätska eller annat medium tillförs hàl- rummet i handelen för att därefter via en klenare kanal föras till ett munstycke via vilket vätskan sprutas ut i riktning mot bearbetningsorganet. Kylvätskan matas in i handelens hàlrum i axiell riktning från en centralt i spännenheten placerad mat- ningsanordning. Trycket hos den i hålrummet inmatade kylvätskan är begränsat på grund av att vätskan pàför verktyget en axiell kraft som strävar att lösgöra verktyget från spännenheten. I praktiken ligger därför det tillåtna vätsketrycket högst inom området 50 - 70 bar. Om ett verktyg skulle lossna på grund av för höga tryck kan det arbetsstycke som bearbetas skadas och förstöras; något som är särskilt ödesdigert då det gäller dyr- bara arbetsstycken.

Inom den moderna verkstadsindustrin används allt oftare svàrbearbetade material ifrågakommande arbetsstycken, t ex ämnen för framställning av motorblock. Av detta skäl föreligger ett uttalat behov av att öka kylvätsketrycket för att dels effektivt kyla bearbetningsorganen, dels propert avlägsna spànor från arbetsstycket. Emellertid har vätsketrycket ej kun- nat ökas i tidigare kända verktyg på grund av att kylvätskan då skulle pàföra verktyget alltför stora axiella krafter.

Unbfinninqens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda brist hos tidigare kända verktyg och skapa ett förbätt- rat verktyg. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är sålunda att skapa ett verktyg genom vilket kylvätskan eller -medium kan matas med extraordinärt högt tryck fram till ifrå- gakommande munstycken. I en särskild aspekt tar uppfinningen sikte pà att skapa ett verktyg med vars hjälp högtryckskyl- vätska och làgtryckskylvätska kan omväxlande sprutas mot bear- 20 30 511 565 betningsorganet allt efter behov. Det är även ett syfte att 'w J skapa ett verktyg som förmår mottaga högtryckskylvätska utan att ge upphov till vätskeläckningsproblem.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kän- netecknande del. Fördelaktiga utföranden av uppfinningen är vidare definierade i de osjâlvständiga kraven.

Ytterligare belysning av teknikens ståndpunkt Genom WO 9014913 är tidigare känt ett skärverktyg av ingressvis angivet slag. I detta fall mynnar emellertid spänn- enhetens radiella hål i en ringformig spalt i mantelytan på handelen till den lösgörbart monterade verktygskroppen, varvid ringspalten avgränsas av två axiellt åtskilda tätningsringar.

Denna konstruktion lämpar sig emellertid ej för frammatning av kylvätska med extremt högt tryck redan till följd av det faktum att ett påtagligt spel måste föreligga mellan handelens mantel- yta och sätets invändiga yta och att tätningsringarna då icke förmår motstå höga tryck.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig 1 en perspektivisk sprângvy visande ett verktyg jämte en spännenhet för verktygets fixering, Fig 2 en schematisk perspektivvy som illustrerar delar av verktyget, i synnerhet en munstycksplatta, Fig 3 en ändvy illustrerande samma munstycksplatta, Fig 4 en partiell längdsektion genom verktyget, Fig 5 en analog, ehuru perspektivisk längdsektion i vinkel mot sektionen enligt fig 4, Fig 6 en tvärsektion genom verktygets handel jämte en omgi- vande del av spännenheten, Fig 7 en tvärsektion genom en tätningsring, Fig 8 en partiell, uppförstorad sektion illustrerande en i handelens mantelyta urtagen försänkning för mottagande av tätningsringen enligt fig 7, och Fig 9 en motsvarande sektion visande tätningsringen applicerad i försänkningen. 10 lx) UI b) KJ\ 511 565 4 Detalierad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfin- ningen I fig 1 betecknar 1 ett verktyg enligt uppfinningen, medan 2 betecknar en spännenhet för mottagande och fixering av verktyget 1. Denna spännenhet 2 kan i sin tur vara fäst vid en med 3 betecknad bärare ingående exempelvis i en fleroperations- I det givna exemplet inbegriper spännenheten ett rör- ett maskin. stycke 4 och huvud 5 i vilket ingår ett säte 6. I exemplet sker hopkoppling av verktyget med spännenheten via en koppling av typen CAPTOW, varvid sätet 6 uppvisar tvärsnittsvis polygo- nal och i axiell riktning avsmalnande form.

Verktyget 1 innefattar en första del 7 som kan bestyckas med ett bearbetningsorgan 8, vilket i exemplet har formen av ett skär. En andra del 9 vid verktygets motsatta ände har hanartad karaktär för att kunna införas i sätet 6. Närmare bestämt har handelen 9, i likhet med sätet 6, tvärsnittsvis polygonal form, varjämte den smalnar av i riktning mot sin fria ände. I detta sammanhang skall påpekas att handelens 9 mantel- tillika med sätets 6 inneryta, uppvisar välvd form. Hande- Yta, len 9 är avgränsad från den första, skärhållande delen 7 via ett ringformigt flänsbildande parti 10 som utgör en integrerad del av den i ett enda stycke förfärdigade verktygskroppen.

Nu hänvisas även till fig 2-9, av vilka fig 4 och 5 åskådliggör hurusom handelen 9 i detta fall är hylsformig.

Detta innebär att ett hälrum 11 är på i och för sig känt sätt utformat inuti handelen. Detta hälrum mynnar å ena sidan i han- delens fria ände och ändar å andra sidan på lämpligt ställe inuti verktygshuvudkroppen. I exemplet ändar hålrummet i områ- det av flänspartiet 10. I fig 5 och 6 visas ej den första delen 7 (denna fortsätter utanför snittytan 7'). I praktiken upptar delen 7 endast ett halvcirkelformigt sektorområde, medan den andra halvcirkelsektorn uppvisar en yta 12 för mottagande av en munstycksplatta 13 (se fig 2 och 3). Av fig 5 framgår hurusom en första kanal 14 sträcker sig mellan å ena sidan ett väsent- ligen radiellt riktat hål 15 som mynnar i handelens 9 mantel- yta, och å andra sidan en mynningsöppning 16 i ytan 12. En andra kanal sträcker sig mellan en invändig mynningsöppning 17 i hålrummet 11 och en mynningsöppning 18 i ytan 12. Denna kanal syns i fig 6 och är där betecknad 19. 15 25 5 511565 Grundläggande för föreliggande uppfinning är att kanalen 14 mynnar i handelens 9 mantelyta, närmare bestämt via det väsentligen radiellt riktade hålet 15. Detta innebär att kyl- vätska med mycket högt tryck kan inmatas i verktyget i radiell riktning från spännenheten 2 utan att påföra verktyget påtag- liga axialkrafter. I detta sammanhang skall påpekas att spänn- enheten 2 i sitt tvärsnittsvis väsentligen ringformiga huvud 5 inbegriper ett motsvarande radiellt hål 15' (se fig 6) och en axiell kanal 14' genom vilken kylvätskan låter sig frammatas.

I samband med uppfinningens tillkomst har àstadkommandet av tillförlitlig tätning mellan respektive högtrycksvätskekana- ler i spännenheten och verktyget utgjort ett svàrbemästrat pro- blem. Detta problem har lösts på det sätt som visas i fig 7-9.

I anslutning till det radiella hålet 15 i verktygets handel 9 år utformad en försänkning 20 för mottagande av en tåtningsring 21. Denna försänkning, som kan förfärdigas genom gnistning, har utformats med en botten 22 med samma välvda form som den med 23 betecknade mantelytan på handelen 9. Tätnings- ringen 21 är i detta fall jämntjock och uppvisar tvärsnittsvis fyrkantig eller rektangulär form. Med andra ord uppvisar ringen på godtyckliga ställen utmed sin ändlösa utsträckning fyrkantig eller rektangulär tvärsnittsform. I praktiken förfärdigas tät- ningsringen av ett elastiskt material, såsom gummi. I synnerhet föredras ett gummimaterial med extraordinärt stor hårdhet.

Medan hårdheten i gummit i konventionella O-ringar uppgår till 50 - 60 Shore används lämpligast gummi med hårdheten 90 Shore i den uppfinningsenliga ringen. I sitt i fig 7 visade, spännings- fria tillstànd har tätningsringen en tjocklek som är något större än försänkningens 20 djup. Detta innebär att tätnings- så länge verktyget är avlägsnat från spännenheten, kom- likfor- ringen, mer att med sitt yttre ytparti skjuta ut med ett visst, migt övermått i förhållande till handelens välvda mantelyta 23.

När handelen införs i spännenhetens säte kommer sålunda det elastiska materialet i ringen att komprimeras. I detta samman- hang skall påpekas att den initiellt plana tätningsringen enligt fig 7 erhåller böjd eller välvd form då densamma pressas ned i försänkningen 20, varvid ringens utåtriktade yta anpassar sig till den omgivande mantelytans 23 generellt välvda form. b) UI 511 565 Då verktygets handel införs i spännenhetens säte kommer 6 det elastiska materialet i ringen 21 att komprimeras, varvid ringen, genom sin rektangulära tvärsnittsform, stadigt förank- ras i det ringformiga utrymme som avgränsas mellan bottnen 22, ringytan 24 och den välvda inneryta som omsluter radialhålet 15' i spännhuvudet 5. När kylvätska med högt tryckfpasserar från radialhålet 15' in i handelens radialhål 15 päförs tät- ningsringen 21 enbart tvärkrafter som städse strävar att ytter- ligare komprimera ringen i riktning tvärs hàlens gemensamma centrumaxel. Detta innebär att tätningsringens yttryck mot omgivande ringsätesytor ökar med ökande kylvätsketryck; något som borgar för en synnerligen effektiv tätning av övergången mellan de båda radialhälen.

Nu hänvisas till fig 2 och 3 som visar hurusom plattan 13 förutom ett antal hål 25 för fästskruvar 26 inbegriper ett flertal häl för kylvätska, nämligen ett häl 27 för làgtrycks- kylvätska och tre hål 28 för högtrycksvätska. I plattans 13 undersida är i'området av de tre hålen 28 utformat en urtagning (ej synlig) som är gemensam för samtliga tre hål 28 för att från kanalen 14 fördela högtryckskylvätska till samtliga hål 28. Iålet 27 för làgtryckskylvätska är anslutet till kanalen 19. I praktiken är samtliga hål 27, 28 kompletterade med sär- skilda, icke visade munstyckselement som formar vätskan till extremt smala strålar (antydda med linjerna 29) vilka i bero- ende av munstyckselementens inställning kan riktas mot önskade delar av bearbetningsorganet.

Uppfinningens funktion och fördelar Det beskrivna verktyget arbetar på följande sätt. Därest verktygets bearbetningsorgan, som kan vara ett eller flera, skall kylas med högtrycksvätska tillförs vätskan till verktyget via kanalen 14' i spännenhetens huvud. Efter att ha passerat genom radialhàlen 15', 15 och den med dessa samverkande, effek- tivt verkande tätningsringen 21, förs vätskan via kanalen 14 fram till den för högtryckshålen 28 gemensamma urtagningen i plattans 13 undersida, varefter vätskan fördelas till de olika hålen 28 och dessas munstycken. Dä vätskan passerar munstyckena sprutas densamma i smala strålar mot önskade punkter på ifråga- kommande bearbetningsorgan. Under kylning av bearbetningsorga- 15 k) Un 7 511 565 net med högtrycksvätska kan samtidigt kylning ske medelst låg- trycksvätska som efter införande i hålrummet ll passerar genom kanalen 19 till hålet 27 jämte tillhörande munstycke. Genom denna möjlighet att samtidigt spruta ut såväl högtryckskyl- vätska som lågtryckskylvätska ernås den fördelen att lågtrycks- vätskesystemet bildar ett reservsystem som fortsätter att kyla bearbetningsorganet därest tillförseln av högtrycksvätska av något skäl skulle komma att oavsiktligt avbrytas. På så sätt säkerställs att bearbetningsorganet ej överhettas därest hög- trycksvätsketillförseln skulle upphöra på ett okontrollerat sätt. Förekomsten av såväl ett högtrycksvätskesystem som ett lågtrycksvätskesystem erbjuder dessutom den fördelen att den mindre energikrävande och därmed billigare lågtrycksvätskekyl- ningen låter sig användas i de fall arbetsstycket är lättbear- betat och kräver måttlig kylning. Den grundläggande fördelen hos uppfinningen är emellertid att kylvätska med mycket högt tryck, t ex inom området 500 - 1000 bar, kan användas i samband med svårbearbetade arbetsstycken för att dels effektivt kyla ifrågakommande bearbetningsorgan, dels avlägsna hårt fastsit- tande spånor från arbetsstyckets bearbetade partier.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till det beskrivna och på ritningarna visade utförandet. Sålunda är uppfinningen även tillämpbar i samband med verktyg vid vilka enbart kylning medelst högtryckskylvätska är önskvärd. I dylika fall kan verk- tygets handel utformas såsom en gedigen kropp utan något hålrum för lågtryckskylvätska. Ehuru en jämntjock tätningsring och en försänkning med välvd botten föredras i praktiken är det i och för sig även tänkbart att utforma försänkningen med en plan botten och utforma tätningsringen med en yttre yta som ansluter sig till handelens mantelyta genom att två diametralt motsatta partier av ringen har större höjd än två diametralt motsatta, 90° förskjutna ringpartier. Uppfinningen kan även modifieras på många andra sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (3)

10 IQ UI 511 565 Patentkrav

1. Verktyg för skärande bearbetning, innefattande en huvudkropp med en första del (7) på vilken ett eller flera bearbetningsor- gan (8) och en axiellt motsatt andra del (9) (6) i en spännenhet (2) är lösgörbart monterbara, med hanartad karaktär, vilken är applicerbar i ett säte och genom vilken ett kylmedium för sagda bearbetningsorgan (8) kan via en kanal matas till åtmins- tone ett munstycke genom vilket kylmediet låter sig sprutas ut i riktning mot sagda bearbetningsorgan, varvid kylmediumkanalen inbegriper dels en inuti huvudkroppen befintlig första sektion (14, 15), (14', 15') inuti spännenheten, fattar ett radiellt hål dels en med denna kommunicerande andra sektion varvid den andra kanalsektionen inne- (15'), diga yta och som genom sin radiella placering säkerställer att som mynnar i sätets (6) invän- kylmedium låter sig matas in i den första kanalsektionen (14, 15) utan att påföra verktyget påtagliga axialkrafter, k å n - n e t e c k n a t därav, att det radiella hålet (15') i spänn- enheten (2) är anordnat att samverka med ett likaledes radiellt hål (15) mynnar i en mantelyta som ingår i den första kanalsektionen (14, 15) och (23) (9), en periferisk position som svarar mot den periferiska positio- nen för den andra kanalsektionens radiella hål (15'), (9) radiella hål (15) är för en av elastiskt material för- på handelen närmare bestämt i och att i området av mynningen hos handelens utformad en försänkning (20) färdigad tätningsring (21), vilken på godtyckliga ställen utmed sin ändlösa utsträckning uppvisar väsentligen fyrkantig tvär- snittsform och vilken i ett spänningsfritt tillstånd har en sådan tjocklek att densamma med ett yttre ytparti skjuter ut med ett visst, likformigt övermàtt i förhållande till en välvd mantelyta (23) på handelen (9), varvid såväl sätet (6) som han- delen (9) uppvisar axiellt avsmalnande form, och varvid de radiella hålen (15, 15') genom sin orientering tvärs verktygets längdaxel och genom sin samverkan med sagda tätningsring i en gränszon mellan sätet och handelen möjliggör frammatning av kylmedium med extraordinärt högt tryck till sagda munstycke. W 9 511 565 är hylsformig med (ll) i vilket ett k ä n n e t e c k - (l4', l5', (19) (ll) med åtminstone ett andra mun-

2. Verktyg enligt krav 1, varvid handelen (9) ett i en fri ände av densamma mynnade hàlrum kylmedium med lågt tryck kan matas in, n a t därav, att förutom den förstnämnda kanalen 15, 14) som förbinder sagda hálrum stycke, varigenom högtryckskylmedium och lägtryckskylmedium låter sig vid behov samtidigt sprutas mot sagda bearbetnings- för högtryckskylmedium är anordnad en andra kanal organ.

3. Verktyg enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t att försänkningen (20) uppvisar en botten (23) för att kunna mot- taga en jämntjock tätningsring (21) under säkerställande av att denna utmed hela sin utsträckning bibehåller sitt likformiga därav, (22) med samma välvda form som handelens (9) mantelyta övermått relativt sagda mantelyta.