SE516524C2

SE516524C2 - Verktygskoppling

Info

Publication number: SE516524C2
Application number: SE0001825A
Authority: SE
Inventors: Per Hansson; Sture Sjoeoe
Original assignee: Sandvik Ab
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2002-01-22
Also published as: ATE487556T1; WO2001087525A1; DE60143430D1; CN1187155C; EP1289703A1; EP1289703B1; SE0001825L; CN1429142A; US6623202B2; SE0001825D0; US20020003985A1; JP2003533358A

Description

9:11: 10 15 20 25 30 35 ' 516 52? ' 2 vända ände medan tre radiella kammar är anordnade på skärkroppen. I verksamt läge av förbindningen sträcker sig en axiell skruv genom skärkroppen och in i skaftet, varvid kammarna upptas i spåren. Därigenom kan ett vridmoment överföras från skaftet till skärkroppen. På grund av den relativt flacka lutningen hos de samverkande flankerna hos spåren och kammarna krävs det en relativt hög axiell kraft mellan skaftet och skärkroppen för att vridmoment av i sammanhanget önskad storlek skall överföras från skaftet till skärkroppen. Den höga axiella kraften kan leda till en töjning av skruven. Dessutom är det svårt att definiera var anliggning kommer att ske mellan kammarna och spåren eftersom dessa har linjär utsträckning.

Uppfinningens syften och särdrag Ett primärt syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa en verktygskoppling av det i ingressen till det självständiga patentkravet l definierade slaget, varvid verktygskopplingen kan överföra stora vridmoment.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att även vid måttlig axiell förspänning föreligger utomordentligt liten risk att vridmomentöverföringen ej skall fungera. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning är att verktygskopplingen skall vara självcentrerande.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att enligt en utföringsform av verktygskopplingen är densamma glappfri. Åtminstone det primära syftet med föreliggande uppfinning realiseras medelst en verktygskoppling som erhållit de i det efterföljande självständiga patentkravet l angivna särdragen. Föredragna utföringsformer av uppfinningen är definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av ritningarna Nedan kommer utföringsformer av verktygskopplingar enligt föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, där: a~||n 10 15 20 25 30 35 n o u ø oo 516' s 24§II= 3 Fig 1 visar en perspektivvy bakifrån av en skivfräskropp, vilken är försedd med en handel av en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning; Fig 2 visar en sidovy av skivfräskroppen enligt Fig l; Fig 3 visar en perspektivvy av ett skaft, vilket är försett med en hondel av verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning; Fig 4 visar en sprängvy av de i en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning ingående delarna, vilka utgörs av skivfräskroppen enligt Fig 1, skaftet enligt Fig 2 samt en bult; Fig 5 visar en sidovy av verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning i sammansatt tillstånd, varvid skivfräskroppen och skaftet är förbundna via nämnda verktygskoppling; Fig 6 visar ett snitt efter A-A i Fig 8 genom ett kontaktområde mellan de i verktygskopplingen ingående han- och hondelarna i sammansatt tillstånd; visar en lös topp till en fräs, vilken är försedd med en i verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning ingående handel; Fig 8 visar i detalj hur två tänder samverkar i en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning; och Fig 9-13 visar ytterligare utföringsformer av tänder som ingår i en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfinningen Den i Fig l-5 visade verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning är anordnad i anslutning till ett första roterande verktyg l i form av en skivfräs, vilken innefattar en adapter i form av en skivfräskropp 3 samt en verktygskropp i form av ett skaft 5, varvid skivfräskroppen 3 och skaftet 5 är sammankopplade medelst en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning. Nämnda verktygskoppling innefattar en handel 7 och en hondel 9, varvid dessa är utformade att upptas i varandra och att kraftmässigt samverka med varandra när det gäller att överföra vridmoment mellan 1.11; 10 15 20 25 30 35 5 16 ' 5 2 4 - ' " 4 skaftet 5 och skivfräskroppen 3, vilka uppvisar en gemensam rotationsaxel 10.

Handelen 7, vilken tydligast framgår av Fig 1, innefattar ett antal första tänder 11, vilka är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10 och är riktade bort från nämnda rotationsaxel 10. De första tänderna ll är åtskilda av ett antal första urtag 12, vilka likaså är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10 och är riktade bort från nämnda rotationsaxel 10. Såsom framgår tydligast av Fig 2 har handelen 7 en svagt konisk form. Konvinkeln ß, se Fig 6, är av storleksordningen l°-30°, företrädesvis 2°-14°. I centrum av handelen 7 är upptaget ett första cylindriskt hål 6, vilket har sitt centrum på rotationsaxeln 10.

Hondelen 9, vilken tydligast framgår i Fig 3, är utformad att passa ihop med handelen 7, dvs handelen 7 skall upptas i hondelen 9. På motsvarande sätt som för handelen 7 innefattar hondelen 9 ett antal andra tänder 14, vilka är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10 och är riktade mot nämnda rotationsaxel 10. De andra tänderna 14 är åtskilda av ett antal andra urtag 15, vilka likaså är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10 och sträcker sig i riktning mot nämnda rotationsaxel 10. Såsom framgår av Fig 3 har även hondelen 9 en svagt konisk form, med en konicitet som motsvarar koniciteten hos handelen 7. I centrum av hondelen 9 är upptaget ett andra, invändigt gängat, cylindriskt hål 8, vilket har sitt centrum på rotationsaxeln 10.

Vid utföringsformen enligt Fig 1-5 har tänderna 11, 14 en konvex fri ände och urtagen 12, 15 har en konkav botten.

Emellertid kan formen hos tänderna ll, 14 och urtagen 12, 15 variera i stor utsträckning inom ramen för uppfinningen, vilket illustreras i Fig 9-13.

I Fig 5 visas verktyget 1, dvs skivfräsen, i sammansatt tillstånd, vilket innebär att skaftet 5 och skivfräskroppen 3 är förbundna med varandra, varvid denna förbindning åstadkommits medelst en skruv 16, vilken påför den i u »>»»> 10 15 20 25 30 35 ' s 1 e 524* " 5 verktygskopplingen ingående handelen 7 och den i verktygskopplingen ingående hondelen 9 en axiell kraft.

I Fig 6 visas snittet A-A i Fig 8 genom kontaktområdet för den inbördes anliggningen mellan handelen 7 och hondelen 9, varvid direktanliggning sker mellan de koniska ytorna medan det finns ett litet spel mellan de längst från rotationscentrum belägna ytorna hos verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning. Mellan handelens 7 ändyta och hondelns 9 botten finns ett större spel. Detta innebär att vid ytterligare axiell förskjutning av handelen 7 och hondelen 9 mot varandra kommer de längst ut från rotationscentrum belägna ytorna till anliggning mot varandra medan de motstående ytorna hos handelen 7 och hondelen 9 ej befinner sig i kontakt med varandra. Genom att anliggning äger rum vid de längst ut från rotationscentrum belägna ytorna erhålls en ökad stabilitet hos verktygskopplingen, speciellt vad gäller böjpåkänningar, jämfört med om handelens 7 och hondelens 9 motstående ytor anligger mot varandra.

I Fig 7 visas en så kallad lös topp 3' till ett verktyg 1' i form av en fräs. Den lösa toppen 3' uppvisar en handel 7' till en verktygskoppling enligt föreliggande uppfinning, varvid nämnda handel 7' har en principiellt likadan utformning som den ovan beskrivna handelen 7. Detta innebär att handelen 7' innefattar ett antal första tänder ll', vilka är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10' och sträcker sig i riktning bort från nämnda rotationsaxel 10'. De första tänderna ll' är åtskilda av ett antal första urtag l2', vilka likaså är åtskilda från varandra, tangerar en imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln 10' och sträcker sig i riktning mot nämnda rotationsaxel 10'. På motsvarande sätt som för handelen 7 har handelen 7' Den lösa toppen 3' är avsedd att monteras på en en svagt konisk form. verktygskropp (ej visad), varvid nämnda verktygskropp är försedd med en mot handelen 7' passande hondel, vilken principiellt har motsvarande utformning som hondelen 9.

I Fig 8-13 visas ett antal utföringsformer av samverkande tänder respektive urtag som ingår i verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning, dvs den ||.»| 10 15 20 25 30 35 5 16 i 52 4 ÉII=§ ' 6 visade tanden ingår normalt i en handel medan det visade urtaget normalt ingår i en hondel.

I Fig 8 är visad en detalj av en tand 11 hos handelen 7 och en tand 14 hos hondelen 9. Vid de ovan beskrivna utföringsformerna påför hondelen 9 handelen 7 en rotation genom att tanden 14 hos hondelen 9 är i kontakt med tanden 11 hos handelen 7. Därvid uppstår ett eller flera kontaktområden P mellan dessa samverkande tänder ll och 14. Med en drivvinkel a skall i detta sammanhang förstås den vinkel a som bildas mellan en linje L som är vinkelrät mot kraftplanet F i kontaktområdet P mellan tänderna ll, CL för tanden 11 hos handelen 7.

I Fig 9-13 är inritade drivvinklarna a för olika 14 samt en symmetrilinje utföringsformer av tänder och samverkande urtag hos handelen 7 och hondelen 9 enligt föreliggande uppfinning. Såsom framgår av Fig 9-13 behöver en tand och det samverkande urtaget ej ha en mot varandra svarande form. Det väsentliga i sammanhanget är att det bildas ett kontaktområde P mellan tänderna ll och 14, varvid det i princip ej behöver förekomma någon inbördes anliggning mellan tänderna och det tillhörande urtaget vid sidan av nämnda kontaktområde P. Enligt uppfinningen bör drivvinkeln a, såsom den är definierad i Fig 8, befinna sig i intervallet -5° - +45°, företrädesvis -2° - +25°.

Antalet tänder hos handelen 7; 7' respektive hondelen 9 bör vara 4-12, företrädesvis 6-8.

Generellt gäller att en verktygskoppling med konisk han- och hondel är speciellt lämpad för hög spindelhastighet (ca 15.000-25.000 rpm).

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Vid de ovan beskrivna utföringsformerna är handelarna och hondelarna utformade med identiska tänder runt hela sin omkrets. Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning tänka sig att tänderna hos handelen och hondelen enligt föreliggande uppfinning uppvisar olika utformning utefter handelens respektive hondelens omkrets. Därigenom kan en styrning av handelens och hondelens inbördes indexering ske, dvs de passar endast ihop i ett begränsat antal lägen. w v . v-.f u-e |||>» 10 15 20 25 30 35 5716 '524 7 Vid de ovan beskrivna utföringsformerna har samtliga tänder lika stor utsträckning från rotationsaxeln 10; lO'.

Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig att någon eller några tänder har en från de övriga tänderna avvikande utsträckning från rotationsaxeln 10; lO'.

Detta kan exempelvis vara fallet om verktygskopplingen önskas indexerad i något speciellt läge.

De ovan beskrivna utföringsformerna av roterande verktygskroppar är avsedda att vara bestyckade med lösa skär för spånavskiljande bearbetning, varvid dessa skär är upptagna i lämpligt utformade skärhållare hos verktyget. Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig att de skärande organen är integrerade i verktygskroppen.

Vid de ovan beskrivna utföringsformerna är handelen 7; 7' belägen på den del av verktyget som uppbär de skärande organen för spånavskiljande bearbetning medan hondelen 9 är upptagen i själva verktygskroppen/skaftet 5. Emellertid kan man inom ramen för föreliggande uppfinning även tänka sig att handelen 7; 7' är belägen på verktygskroppen/skaftet 5 medan hondelen 9 är upptagen i den del av verktyget som uppbär de skärande organen för spånavskiljande bearbetning.

Vid de ovan beskrivna utföringsformerna är handelen 7; 7' och hondelen 9 svagt koniska medan det inom ramen för föreliggande uppfinning är fullt möjligt att handelen och hondelen generellt är cylindriska. I det sammanhanget skall dock påpekas att med en cylindrisk variant är det svårt att åstadkomma en glappfri koppling, vilket däremot erhålls om handelen och hondelen är svagt koniska.

Ovan har verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning beskrivits i samband med en skivfräs och en fräs.

Emellertid utgör detta endast exempel på verktyg där verktygskopplingen enligt föreliggande kan appliceras.

Ytterligare tänkbara applikationer för verktygskopplingen enligt föreliggande uppfinning är andra typer av fräsar, borrar med lös topp, brotschar. Uppräkningen är endast exemplifierande. nr-»n 10 15 20 516' 524 8 Lista över hänvisningsbeteckningar 10' ll ll' 12 12' 14 15 16 skivfräs fräs skivfräskropp lös topp skaft handel handel cylindriskt hål hondel gemensam rotationsaxel gemensam rotationsaxel första tänder första tänder första urtag första urtag andra tänder andra urtag skruv

Claims

10 15 20 25 30 35 “516 524 9 Patentkrav

1. Verktygskoppling, företrädesvis för roterande verktyg (l; l'), vilka är avsedda att rotera runt en rotationsaxel (lO; lO'), varvid verktygskopplingen sammankopplar en verktygskropp (5; 5') och en del som uppbär skär för spånavskiljande bearbetning, varvid verktygskopplingen innefattar en handel (7; 7') och en hondel (9), vilka är avsedda att upptas i (16) 7') och hondelen (9) i axiell riktning av verktygskopplingen, av att handelen (7; 7') ett antal första, i riktning från rotationsaxeln (lO; 10') sig varandra, samt organ för att hålla samman handelen (7; k ä n n e t e c k n a d innefattar sträckande, tänder (11; 11'), vilka är åtskilda från varandra (lO; lO') sig sträckande, urtag (l2; l2'), vilka är belägna mellan av ett antal första, i riktning mot rotationsaxeln tänderna (ll; ll') och förbinder dessa inbördes, att hondelen (9) innefattar ett antal andra, i riktning mot rotationsaxeln (10) utskjutande, tänder (14), vilka är åtskilda från varandra (10) sträckande, urtag (15), vilka är belägna mellan tänderna, att (11, 14; ll') ligger i av ett antal andra, i riktning från rotationsaxeln sig drivvinkeln (a) i kontaktpunkten mellan tänderna hos handelen (7, 7') intervallet -5° - +45°, företrädesvis -2° - +25°, och att handelen (7; 7') och hondelen (9) respektive hondelen(9) är svagt koniska.

2. Verktygskoppling enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att tänderna (11; ll') tangerar en första imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln (10; 10'), och att urtagen (l2; 12') tangerar en andra imaginär cirkel med centrum på rotationsaxeln (lO; 10').

3. Verktygskoppling enligt något eller några av kraven 1 eller (11, 14; ll') urtagen (12, 15; 12') är anordnade med konstant delning runt (10: 10'). 2, k ä n n e t e c k n a d av att tänderna och rotationsaxeln 10 15 20 25 ^ 516 524 10

4. Verktygskoppling enligt något eller nâgra av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att tänderna (ll, 14; ll') och att urtagen (12, 15) har konkava har konvexa fria ändar, bottnar.

5. Handel (1; 7'), ingående i en verktygskoppling, företrädesvis för roterande verktyg, vilka är avsedda att rotera runt en rotationsaxel (l0; l0'), av att handelen (7; 7') i riktning från rotationsaxeln innefattar (10; 10') utskjutande, tänder (ll; ll'), vilka är åtskilda från varandra (10: 10') sig sträckande, urtag (l2; l2'), vilka är belägna mellan tänderna (ll; ll') handelen (7; 7') k ä n n e t e c k n a d ett antal första, av ett antal första, i riktning mot rotationsaxeln och förbinder dessa inbördes, och att är svagt konisk.

6. Hondel (9), ingående i en verktygskoppling, företrädesvis för roterande verktyg, vilka är avsedda att rotera runt en (l0; l0'), innefattar ett antal andra, i riktning mot (10) (14), åtskilda från varandra av ett antal andra, i riktning från (10) (15), belägna mellan de andra tänderna och förbinder dessa och att hondelen (9) rotationsaxel k ä n n e t e c k n a d av att hondelen (9) rotationsaxeln vilka är utskjutande, tänder sig sträckande, urtag vilka är (14) är svagt konisk. rotationsaxeln inbördes,