SE511717C2 - Hållare för svarvoperationer - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 511717 2 Detta och ytterligare syften har lyckats uppnås genom att konstruera en hållare av bladtyp, vilken innefattar de i patentkravets l kännetecknande del angivna särdragen.

I åskådliggörande men icke begränsande syfle, kommer uppfinningen nu att närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna.

Figur 1 visar en typisk bladhållare enligt känd teknik, med två skärlägen.

Figurema 2 a-h visar tvärsnitt enligt föreliggande uppfinning av olika hållare av bladtyp.

Figur 1 visar en bladhållare 1 för spårsvarvnings- och avstickningsoperationer. Dessa varierari tjocklek men är i allmänhet mellan 1 och 8 mm tjocka. Den har i vardera änden ett skärläge 2, 2' för fastspänning av ett skär av vanligtvis belagd eller obelagd hårdmetall. Detta skär hålls fast genom den spännkraft som den övre klampdelen 3 utövar på skäret. Vidare uppvisar hållaren i vardera änden upp ett genomgående hål 4 för iträdandet av ena stiftet hos en speciell nyckel avsedd för inspänningen av Skäret. Det torde emellertid poängteras, att sj älva arten av fasthållning av Skäret är oväsentlig för föreliggande uppfinning. Hela bladhållaren l fastspärmes i sin tur i ett icke visat verktygsskaft. Normalt används endast skäret i ett skärläge 2, 2” åt gången för den skärande metallbearbetningen. Altemativt är bladhållaren 1 kortare och försedd med endast ett av de två skärlägena. Vidare kan bladhållaren vara en integrerad del av ett verktygsskaft, såsom i figurema i svenska patentansökningarna 9701 134-0 och 9701135-7.

Såsom ovan berörts, är samtliga hållare av bladtyp behäftade med en viss benägenhet till vibrationer, i synnerhet när hållarens fria uthäng är relativt långt och/eller bladhållaren är relativt tunn. Vidare inträder vanligen en viss grad av utböjning resp nedböjning, bl.a. i funktion av bladets tjocklek och skärkraftemas storlek. Föreliggande uppfinning har på ett överraskande sätt lyckats väsentligt dämpa tendensen till sådana vibrationer, resp väsentligt reducera utsträckningen av höjningar, genom att utföra bladhållaren helt eller företrädesvis delvis i ett hårdmaterial med 30-70 volym-% submikrona hårdämnen i form av karbider, nitrider och/eller karbonitrider av Ti, Zr, Hf, V. Nb, Ta, Cr, Mo och/eller W i en metallisk grundmassa baserad på Fe, Co och/eller Ni.

Företrädesvis består hårdmaterialet av 30-70 volym-% hårdämnen av huvudsakligen TiN I 120355 10 15 20 30 511 717 3 i en grundmassa av snabbstålstyp, där de anrikade hårdämnena har en komstorlek av < l um, företrädesvis < 0,5 um. Detta material är i sig förut känt genom exempelvis SE-C- 392 482. Vidare är kompoundmaterial förut kända genom exempelvis SE-C-440 753, i vilka detta submikrona ämne ingår. Ett sådant material är kommersiellt tillgängligt under varumärket Coronite®. Detta material kan bindas metallurgiskt till ett segare material såsom verktygsstål, i enlighet med nämnda patent SE-C-440 753. Ingenstans i dessa patentskrifter antyds dock att hållare av bladtyp skulle kunna tillverkas av detta material och ingenstans omnämns att materialet skulle kunna förläna ett föremål en vibrationsdämpande effekt.

Utföringsformema i figur 2 a-h åskådliggör ett flertal olika tänkbara tvärsnitt av en bladhållare enligt föreliggande uppfinning. Hänvisningsbeteckningama Sa- h visar matrisema av exempelvis verktygsstål och hänvisningsbeteckningarna 6a-b visar olika kärnor av submikront hårdämne. Dessa profiler har tillverkats medelst sarnsträngsprutning av de två materialen, med eller utan därpå följande valsning.

Strängsprutning är en för fackmarmen välkänd metod att bearbeta metalliska material, som ger möjliglwteratt forma även relativt svårbearbetade legeringar. Vid försök med extremt hårdâmnesrika legeringar har det visat sig att t.o.m. volframkarbid-kobolt-legeringar med så högt hårdämnesinnehåll som 80 vikt-% WC går att varmsträngspruta. Vidare går det enligt känd teknik att samextrudera två eller flera material med olika egenskaper till månskinelement av kompoundmaterial. Det är just genom ett sådant samsträngspruttiinflfirfarande, som tvärsnitten enligt figurerna 2 a-h framställts. De olika formerna åstadkómrnes genom att fräsa eller borra upp en hålighet i ett stålämne och därefter fylla den bildade håligheten med pulver av submikront hårdämne. Vid samsträngsprutningen sintras hårdämnet och ingår en metallurgisk förbindning med det omgivande stålet. Om ingen valsning sker efter strängsprutningen behåller exempelvis borrade hål sin cirkelrunda form, enligt ñg 2a och 2g. Valsar man däremot ett flertal gånger efter samstrângsprutningen, får urborrningen och därmed hårdämnet en alltmer elliptisk form, jfr. fig 2f. Enligt fig 2h har ämnet strängsprutats till ett krökt snitt, vilket är avsett att användas vid ändspårsvarvning. Eventuellt strängsprutas bladhållaren till önskad slutform (modeller utan valsning), men vanligtvis krävs en slutlig behandling för att emå de önskade dimensionema och den önskade ytfinheten. Om l|203.SE 10 15 511 717 4 verktygssltålet omsluter en eller flera kämor av submikront hårdmaterial medför detta fördelen, att ytan kan bearbetas medelst konventionell skärande metallbearbetning, såsom fräsning. Om däremot det submikrona hårdmaterialet ligger helt eller delvis ytterst, så måste dessa partier slipas. Detta senare gäller exempelvis för utföringsformema enligt fig 2c, d och e.

Genom utförda tester har konstaterats, att bladhållarna enligt uppfinningen uppvisar en avsevärt högre elastieitetsmodul och väsentligt mindre vibrationer. Således jämfördes två bladhållare i enlighet med figur 1, en helt i verktyggstål och en i verktygsstål med en kärna av submikront hårdämne, i enlighet med figur 2f. Det fria uthänget var i båda fallen 32 mm och i båda fallen var bladets tvärsnitt 30 x 4,35 mm.

Dels applicerades en tangentiell skärkraft FC vid skäreggen på 2700 N, för nedböjning.

Vidare applicerades i ett annat försök en axiell utböjningskraft Ff vid skäreggen på 1250 N. De erhållna värdena var följande: Nedböjning (Fc = 2700N) Utböjning (Ff = 1250 N) Standardblad 0,03 mm 0,025 mm 0,45 mm Blad enligt uppf. 0,25 mm Således erhölls betydligt förbättrade värden för kompound-bladet enligt uppfinningen. En betydligt styvare bladhållare har sålunda fraintagits. Vidare ökade för bladet enligt uppfinningen både skjuvfrekvensen, egenfrekvensen och totalfrekvensen betydligt, i jämförelse med det konventionella bladet. ll203.S[-É

Claims (3)

10 15 511 717 PATENTKRAV

1. Hållare av bladtyp för skärande metallbearbetnings-operationer såsom spårsvawning och avstickning, innefattande en bladdel (1), kännetecknad därav, att bladdelen består av en eller flera kärnor av ett submikront hårdmaterial som gör bladdelen styvare och som är omgivm av en matris av stål, exempelvis verktygsstål.

2. Hållare enligt krav l, kännelecknad därav, att det nämnda hårdmaterialet utgörs av 30-70 volym-% submikrona hårdärnnen i forrn av karbider, nitrider och/eller karbonitrider av Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo och/eller W i en metallisk grundmassa baserad på Fc, Co och/eller Ni. f

3. Hållare enligt krav 2, kânnetecknad därav, att hårdmaterialet innefattar 30-70 volym-% hårdänmen av huvudsakligen TiN i en grundmassa av snabbstålstyp, där de anrikade hårdämnena har en komstorlek av < I pm.