SE520628C2 - Verktyg samt skärkropp för spånavskiljande bearbetning där kopplingsytorna har i varandra passande rillor och åsar - Google Patents

Description

30 35 'S20 628 2 användningen av samverkande, åsförsedda kopplingsytor av ingressvis angivet slag vunnit insteg inom verktygsindustrin.

Teknikens ståndpunkt I patentlitteraturen är olika utföranden av samverkande, åsförsedda kopplingsytor eller sk serrationer tämligen rikt be- skriven. Se exempelvis US 6102630 (Tool Flo Manufacturing, InC.), WO 99/19104 (Sandvik AB), WO 99/19105 (Sandvik AB), WO 97/16276 (Sandvik AB), SE 9702500-1 (Seco Tools AB), AU 213925 (Stanislas Kryszek) och US 5810518 (Sandvik AB). Vid dessa kända konstruktioner inbegriper var och en av de båda samver- kande kopplingsytorna eller serrationerna ett flertal av rillor åtskilda, parallella och långsmala åsar, vilka vanligen har trapetsartad tvärsnittsform. Närmare bestämt är den enskilda åsprofilen utformad med plana eller släta flanker som bildar ungefär 60° vinkel med varandra. Karaktäristiskt för kopplings- ytor eller gränssnitt av det aktuella slaget är vidare att åsarnas toppar eller hjässor ej bottnar i tillhörande rillor.

På så sätt säkerställs att endast flankerna pà åsarna ansätts mot varandra, varvid åsarna kilas fast i varandra.

Inom den moderna verkstadsindustrin drivs utvecklingen i riktning mot allt snabbare skärförlopp. Vid till exempel fräs- ning i jämförelsevis mjuka metaller, såsom aluminium, kan bear- betningen ske med mycket stor skär- eller periferihastighet, t ex av storleksordningen 10 000 m/min eller mer. För att genomföra en fräsoperation vid dylika skärhastigheter krävs relativt höga varvtal i det att fräsverktygen ej kan ha obe- gränsat stor diameter. De krav som ställs pä verktyg för hög- hastighetsbearbetning skiljer sig därför delvis från de krav som är förknippade med klassisk skärande bearbetning, där skär- kraften har dominerande betydelse. Sålunda spelar centrifugal- och obalanskrafter en central roll vid snabbroterande verktyg, såsom fräsverktyg för aluminiumbearbetning. En viktig faktor härvidlag är själva verktygets massa; något som innebär att de skärbärande hållarna eller fräshuvudena till snabbroterande fräsverktyg i ökande utsträckning kommit att tillverkas av lätta material, såsom just aluminium.

Utredningar som ligger till grund för föreliggande upp- finning har visat att konventionella åsförsedda kopplingsytor 15 20 25 30 35 520 628 3 av ingressvis berört slag, vilka grundar sig på användningen av plana flanker pä åsarna samt en i övrigt föga genomtänkt geome- tri, är olämpliga att använda vid snabbroterande verktyg, i synnerhet då dessa verktyg inbegriper jämförelsevis tunna, platta skär. En viktig omständighet i detta sammanhang är skillnaden mellan teori och praktik. I teorin är sålunda flan- kerna på åsarna idealiskt plana och positionerade i exakta vinklar och lägen relativt varandra och de samverkande åsarna i ett kopplingssnitt. Vid praktisk tillverkning av verktygens hållare resp. skärkroppar (något som sker pä olika ställen) kan emellertid uppstå mättavvikelser som medför att kontaktställena eller -ytorna mellan åsarnas flanker etableras på ett okontrol- lerat och otillfredsställande sätt då kopplingsytorna förs till ingrepp med varandra vid skärkroppens montering på hållaren.

Bland annat kan inträffa att verklig flankkontakt uppstår "högt" i kopplingssnittet, dvs genom att den ena eller båda flankerna på en eller flera av de åsar som ingår i skärkroppen erhåller kontakt enbart med toppdelarna av flankerna på de om- givande åsar som ingår i hàllarens kopplingsyta. Detta kan bland annat få till följd att gränssnittet mellan skärkroppen och hållaren helt enkelt skjuvas av genom att materialet i hål- laråsarnas toppar eller hjässpartier ger vika. Vidare uppstår stundom vinkelfel såtillvida att närbelägna flanker kan få olika vinklar, varigenom glipor uppstår mellan desamma. Även- ledes kan förekomma små delnings- och formfel. Konsekvenserna av okontrollerad och medioker kontakt mellan åsarna kan bli vädliga då verktyget arbetar med höga varvtal. Exempelvis kan en för fastspänning av skärkroppen anordnad skruv utsättas för avsevärd dragbelastning och sträckas till följd av att åsarna i respektive kopplingsytor rör sig relativt varandra; något som kan leda till att skruven brister och skärkroppen lossnar från hållaren och kastas ut med stor kraft till följd av centrifu- galkraften. Det kan även förekomma att åsarna i det vanligtvis hårda materialet i skärkroppen spricker.

En annan nackdel hos verktyg med kopplingsytor av tidi- gare känt slag är att bottenutrymmena i de enskilda rillorna i skärkroppens kopplingsyta är jämförelsevis djupa och har ända- målsstridig geometri. Detta innebär begränsade möjligheter att utforma dylika kopplingsytor på jämförelsevis tunna, platta och W U 20 25 30 35 520 628 4 därmed lätta skär av det slag som år önskvärda att använda i snabbroterande fräsverktyg. Bland annat uppstår avsevärd risk att skären klyvs eller spräcks om rillorna är alltför djupa i förhållande till skärens tjocklek.

Uppfinninqens syften och särdrag I en första aspekt tar föreliggande uppfinning sikte på att skapa ett för skärande eller spånavskiljande bearbetning avsett verktyg med ett förbättrat kopplingssnitt mellan verk- tygets hållare och en med denna lösgörbart förbunden skärkropp.

Ett grundläggande syfte med uppfinningen är därför att skapa ett verktyg med ett kopplingssnitt som har hög precision, när- mare bestämt genom att säkerställa en kontrollerad och tillför- litlig kontakt mellan flankerna på samverkande åsar oberoende av sådana smärre måttavvikelser som i praktiken kan uppstå vid serietillverkning av verktyget. Kopplingssnittet skall härvid tåla extremt stora mekaniska belastningar samt medge en stabil och väldefinierad fixering av skärkroppen på hållaren. Ett yt- terligare syfte är att skapa ett verktyg med ett kopplingssnitt som möjliggör framställning av jämförelsevis tunna skär utan att dessa löper påtaglig risk att spräckas eller klyvas under användning. Kopplingssnittets geometri skall bland annat ej ge upphov till påtagliga dragspänningar i materialet i skärkrop- pen. Ännu ett syfte med uppfinningen är att skapa ett verktyg vars skärkropp kan fixeras på ett exakt sätt utan att kopp- lingsytorna nödvändigtvis behöver slipas.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av det uppfinnings- enliga verktyget är vidare definierade i de osjälvständiga kra- ven 2-14.

I en andra aspekt hänför sig uppfinningen till en skär- kropp som sådan. De grundläggande särdragen hos den uppfin- ningsenliga skärkroppen framgår av patentkravet 15. Fördelak- tiga utföranden av den uppfinningsenliga skärkroppen är vidare angivna i de osjälvständiga kraven 16-26. 10 15 20 25 30 35 520 628 5 Ytterligare belysning av teknikens ståndpunkt I SE 9404266-0 (Seco Tools AB) ningsverktyg med ett skär som låter sig monteras i verktygets beskrivs ett sk avstick- hållare via kopplingsytor eller serrationer av det slag som in- begriper ett flertal av rillor åtskilda, parallella åsar. I detta fall har åsarna och rillorna i hållarens kopplingsyta trapetsformig profil, medan åsarna och rillorna i skärets kopp- lingsyta definieras av en sinuskurva. Detta innebär att den en- skilda åsen i skäret uppvisar tvärsnittsvis konvext välvd form enbart i sin yttre, fria hjässdel, medan åsens inre hälft eller rotdel avgränsas av konkavt välvda flankytor. Kontakt mellan en äs i skäret och tvâ omgivande åsar i hållaren kan därför eta- bleras enbart utmed hållaråsarnas hjässdelar; något som innebär att kontaktlinjerna eller- ytorna kommer att lokaliseras "högt" i tillhörande rillor i hållaren. Vidare blir utrymmet mellan ä ena sidan bottnen i den enskilda rillan i skäret och å andra sidan hjässan på den enskilda åsen i hållaren stort. Av dessa skäl lämpar sig det i SE 9404266-O beskrivna kopplingssnittet ej för användning vid platta, jämförelsevis tunna skär för snabbroterande verktyg. Det må här nämnas att verktyget enligt nämnda publikation är fast monterat, och att skäret har avse- värd tjocklek ( = avståndet mellan skärets ovan- och undersi- dor).

I WO 98/19831 (Seco Tools AB) skärverktyg med en lösgörbar skärkropp i form av en borrspets beskrivs ett roterbart som är förbunden med en hållare i form av ett skaft via fyra X- formigt vinkelställda klackar som var för sig griper in i ett motsvarande antal vinkelställda spår i skaftets ände. Varje dylikt spår har trapetsformig profil, medan den samverkande klacken på skärkroppen uppvisar generellt konvext välvda flan- ker. Närmare bestämt definieras flankernas krökning av en radie som är blott föga större än klackens höjd. Även i detta fall riskeras emellertid att kontaktlinjerna mellan de konvexa flan- kerna på en enskild klack och de plana flankytorna i tillhö- rande spår lokaliseras högt i spåret; något som medför att förbandet mellan skärkroppen och skaftet kan bli instabilt och otillförlitligt, närmare bestämt på grund av att de konvexa flankerna sträcker sig obruten hela vägen från klackens hjässa till en plan, omgivande ändyta på skärkroppen. Vidare är 10 15 20 25 30 35 520 628 6 kopplingssnittets förmåga att uppta måttavvikelser vid till- verkning synnerlig begränsad.

Kort beskrivning av bifogade ritningar Fig Fig Fig 1 Fig 4 Fig 5 Fig 6 Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 10 11 12 13 14 15 16 17 18 På ritningarna år: en perspektivvy av ett skärverktyg med en skärkropp i form av ett platt skär samt en hållare i form av ett fräshuvud, en förstorad, delvis skuren sidovy visande skäret från en ände av fräshuvudet, en perspektivisk vy av enbart själva skäret betraktat snett ovanifrån, en längdsektion genom samma skär, en planvy underifrån av skäret visande en i skäret ingå- ende kopplingsyta, en ändvy av samma skär, en mycket förstorad tvärsektion visande profilformen hos en i skäret ingående första kopplingsyta, en analog tvärsektion visande profilformen hos en andra kopplingsyta som ingår i fräshuvudet, en tvärsektion visande kopplingsytorna i ingrepp med varandra, varvid flankerna på åsarna i den första kopp- lingsytan illustreras med överdrivet välvda ytor, en tvärsektion visande enbart den första kopplingsytan enligt fig 9, ehuru i reducerad skala, en analog tvärsektion illustrerande profilformen hos den andra kopplingsytan, en mot fig 4 svarande längdsektion genom ett skär enligt ett alternativt utförande av uppfinningen, ett förstorat utsnitt i fig 12, en längdsektion genom ett skär enligt ett ytterligare utförande av uppfinningen, en planvy underifrån av skäret enligt fig 14, en tvärsektion visande ett alternativt utförande av ett skär som är åtskilt från tillhörande hållare, en tvärsektion visande skäret enligt fig 16 i ingrepp med hållaren, en sprängvy visande ett alternativt utförande av ett och kopplingssnitt mellan ett skär och en hållare. 15 20 25 30 35 520 628 Detalierad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen I fig 1 och 2 betecknar 1 en hållare i form av ett fräs- huvud som ingår i ett verktyg för spånavskiljande bearbetning.

På detta fräshuvud är monterade ett flertal skär av vilka ett är visat med den generella hänvisningsbeteckningen 2. Ehuru geometrin hos detta skär kan vara tämligen komplicerad, i syn- nerhet på skärets ovansida, utgörs skäret av ett plattskär av det slag som har jämförelsevis begränsad tjocklek i förhållande till övriga dimensioner. I fig 2-6 betecknar 3, 4 skärets ovan- och undersidor, medan 5, 6 betecknar två olika typer av perife- riska sidor, nämligen långsidor resp. kortsidor. I exemplet är sålunda skäret generellt polygonalt format. Vid runda skär förekommer endast en enda, runtomgående sidoyta.

Skäret 2 är förbundet med fräshuvudet via ett i sin hel- het med 7 betecknat gräns- eller kopplingssnitt i vilket ingår två olika, åsförsedda kopplingsytor, nämligen en första kopp- lingsyta 8 på skärets 2 undersida och en andra kopplingsyta 9, som i detta utförande är utformad direkt i fräshuvudet 1.

Närmare bestämt bildar denna kopplingsyta 9 en botten i ett i fräshuvudet utformat spånutrymme 10 i vilket skäret härbårge- (t ex 8 á 10) åsar 11, vilka är åtskilda av spår eller rillor beteck- ras. Den första kopplingsytan 8 inbegriper ett flertal nade 12. Den andra kopplingsytan 9 (se även fig 7 och 8) är på motsvarande sätt utformad med ett flertal åsar 13, vilka i sin tur är åtskilda av rillor 14 i vilka åsarna 11 griper in. I fortsättningen benämns åsarna 11 första åsar, medan åsarna 13 benämns andra åsar. På analogt sätt benämns rillorna 12 första rillor, medan rillorna 14 benämns andra rillor.

Det skall redan nu nämnas att skäret även kan monteras I dylika fall finns en homolog, åsförsedd kopplingsyta på åtminstone en på en särskild underläggsplatta eller i en kassett. sida av underläggsplattan resp. kassetten. Med fördel är åsför- sedda kopplingsytor utformade på motsatta sidor av sagda under- läggsplattor resp. kassetter. Med andra ord kan skäret monteras på en tillsatsdel istället för direkt på verktygets bärande hållare.

W U 20 25 30 35 520 628 8 Vanligen tillverkas skäret 2 av ett material som är be- tydligt hårdare än materialet i hållaren 1. Inom ramen för upp- finningen kan skäret förfärdigas av många olika, hårda mate- rial, såsom konventionell hårdmetall, keramik, cermet eller liknande. I skäret kan även ingå sk diamantflisor i form av små, i skåreggarna exponerade kroppar av t ex kubisk bornitrid, polykristallin diamant, etc. Materialet i skäret 2 kan ha en elasticitetsmodul inom området 270-800 GPa. Materialet i hålla- ren 1 kan däremot ha en betydligt lägre elasticitetsmodul, t ex inom området 60-250 GPa l400 MPa). i hållaren. Generellt är materialet i hållaren sålunda betyd- (och en sträckgräns inom området 200 - Vanligen används stål eller aluminium såsom material ligt mjukare och mer deformationsbenäget än materialet i skä- ret.

Av fig 5 framgår att skäret 2 inbegriper ett centralt hål 15 för en skruv (icke visad) med vars hjälp skäret kan fix- eras i ett tillhörande sk skärläge, dvs på nämnda andra kopp- lingsyta 9. Vidare framgår av fig 3 hurusom skäreggar 16 är ut- formade i övergången mellan skärets ovansida och sidoytor, t ex genom slipning. Det må även nämnas att åsarna resp. rillorna i de båda samverkande kopplingsytorna 8, 9 har generellt avsmal- nande profil- eller tvärsnittsform och är parallella med var- andra.

Nu hänvisas till fig 7-11 som mer detaljerat illustrerar det för uppfinningen väsentliga, nämligen utformningen av åsarna och rillorna i de båda samverkande kopplingsytor 8, 9 som bildar gränssnittet 7 mellan hållaren 1 och skäret 2.

Varje enskild äs som ingår i de båda kopplingsytorna av- gränsas av en hjässa eller hjässyta och två flanker som sträcker sig från hjåssan mot bottenutrymmena hos närbelägna rillor. Hjässan till varje första ås 11 är betecknad 17, medan var och en av två motsatta flanker är generellt betecknade 18.

I det visade, föredragna utförandet är hjåssan 17 bildad av en plan yta som utmed motsatta, parallella långsidokanter övergår i flankerna 18 via övergångar 19, som nedan benämns yttre över- gångar (för flankerna) och som fördel har formen av konvext rundade kantytor, där rundningen har en liten radie R1 (t ex 0,05 mm). båda första rillor 12 som finns på ömse sidor av varje enskild Bottnarna eller bottenutrymmena till var och en av de 10 15 20 25 30 520 628 9 första ås 11 är betecknade 12' (se fig 7 och 10). Varje dylikt bottenutrymme är avgränsat av en bottenyta 20 (se fig 9) som utmed motsatta, parallella làngsidokanter (markerade vid 21) övergår i sidoytor 22 med konkavt välvd form. I området mellan den enskilda flanken 18 och tillhörande bottensidoyta 22 finns en med 23 betecknad övergång som bildar en inre övergång för flanken.

I exemplet enligt fig 7-11 är bottenytan 20 plan. Det är emellertid även tänkbart att utforma denna bottenyta med kon- kavt välvd form, varvid den välvda formen bestäms av en annan och större radie än radien för de välvda sidoytorna 22. Botten- ytorna 20 till samtliga första rillor är belägna i ett gemen- samt plan A (se fig 10). På analogt sätt är flankernas 18 inre övergångar 23 lokaliserade i ett gemensamt plan B. Detta plan B är parallellt med planet A. Ävenledes hjässytorna 17 på de för- sta rillorna 11 är lokaliserade i ett gemensamt plan benämnt C.

Detta är parallellt med såväl planet A som planet B. Ovannämnda bottenutrymme 12' utgörs av det utrymme i den enskilda rillan som förefinns mellan planen A och B.

Hjässorna och flankerna på de enskilda âsar 13, som in- går i den andra kopplingsytan 9 är betecknade 24 resp. 25, var- jämte de ytor som bildar de andra rillornas 14 bottenytor är betecknade 26. Varje dylik bottenyta 26 utgörs i det visade ex- emplet av en konkavt välvd eller krökt yta, ehuru även en kom- bination av plana ytor och konkavt krökta sidoytor är tänkbar.

I exemplet övergår varje flankyta 25 direkt i en konkavt krökt bottenyta 26. Vid sin yttre begränsningskant övergår den en- skilda flankytan 25 i hjässytan 24 via konvext välvda yttre övergångar 27. Radien hos dessa övergångar 27 är begränsad (i exemplet till 0,15 mm).

I det visade exemplet är hjässytorna 24 plana, ehuru de även skulle kunna vara välvda, företrädesvis konvext välvda.

Hjässytorna på samtliga andra åsar 13 är belägna i ett gemen- samt plan D (se fig 11), som är parallellt med ett plan E i vilket bottenytorna 26 till samtliga andra rillor 14 är be- lägna. Det vinkelräta avståndet mellan planen D och E defini- erar den enskilda andra rillans 14 djup.

I det visade, föredragna utförandet har flankerna 25 på de andra åsarna 13 formen av plana ytor. 15 20 25 30 520 628 10 Nu hänvisas till fig 7 och de åsar ll som ingår i den första kopplingsytan 8. Vid tidigare kända, konventionella skärkroppar som använder sig av äsförsedda kopplingsytor har flankerna på den enskilda åsen vanligen haft formen av plana ytor på samma sätt som flankerna på de samverkande åsar som in- går i gränssnittets andra kopplingsyta 9. Detta faktum ger upp- hov till de problem och svårigheter som berörts inledningsvis.

I teorin överensstämmer flankvinkeln (dvs vinkeln mellan två flanker på samma äs) hos varje första ås med flankvinkeln hos två omgivande åsar i den andra kopplingsytan. Av många olika skäl väljs denna flankvinkel i praktiken oftast till 60° (= 2 of, på de samverkande första och andra åsarna i gränssnittet teo- där a är 30°). Det är enkelt att inse att flankerna retiskt skulle erhålla närmelsevis fullständig ytkontakt utmed hela sin djuputsträckning I ( = avståndet mellan de inre och yttre övergängarna mot hjässan resp. bottnarna), därest alla nominella mått kunde nås. Vitala mått härvidlag är, förutom själva flankvinkeln, delningen mellan närbelägna åsar i var och en av de båda kopplingsytorna, den enskilda åsens volym (djup och bredd) och den enskilda åsens symmetri kring sitt symmetri- plan. Vid praktisk tillverkning av skären resp. hållaren till verktyget nås emellertid ej alltid de föreskrivna måttoleran- serna på ett konsekvent och genomgående sätt. Frän och till uppträder sålunda smärre måttavvikelser under serieproduktion.

Dessa måttavvikelser behöver ej vara så stora att de kräver kassation av skären resp. hällarna, men de bidrar dock till att den verkliga kontakten mellan flankerna på samverkande åsar på ett okontrollerat sätt kan hamna pä olika ställen i gränsytan mellan flankerna.

För att lösa ovannämnda problem har - enligt uppfin- ningen - åtminstone den ena av de båda flanker 18 som avgränsar en första äs ll utformats med ett konvext välvt ytparti. Detta välvda ytparti har så stor radie och begränsad båghöjd att det- samma ej är synligt för blotta ögat i fig 7. För att belysa uppfinningstanken visas därför dylika ytpartier 28 med mycket överdriven båghöjd i fig 9-10. Varje konvext välvt ytparti 28 avgränsas av yttre och inre begränsningskanter betecknade 29, 30, vilka sträcker sig axiellt utmed den enskilda åsen och är 10 15 20 25 30 35 --. 52Û 628 11 inbördes parallella. Till vänster i fig 9 visas en korda F för den cirkelbåge som definierar ytpartiet 28.

I exemplet enligt fig 9-11 är det välvda ytpartiet 28 smalare än själva flanken, dvs avståndet mellan begränsnings- kanterna 29 och 30 ( = kordans F längd) är mindre än flankens 18 bredd eller utsträckning I ( = avståndet mellan övergångarna 19 och 23). ytor 31 på ömse sidor av det välvda ytpartiet 28. I detta sam- Med andra ord utbildas i detta fall tvenne plana manhang skall emellertid understrykas att det välvda ytpartiet 28 i praktiken även kan ha samma bredd som själva flanken, dvs flanken 18 bildas i sin helhet av en konvext välvd yta.

Funktionen hos och fördelarna med den konvext välvda yta 28 som helt eller delvis bildar en flank 18 på den enskilda första àsen framgår nedan.

Då de båda kopplingsytorna förs till ingrepp med var- andra ansätts den enskilda ytan 28 mot en samverkande, plan flankyta 25 på den andra àsen 13. Teoretiskt erhålls härvid linjekontakt mellan ytorna 28, 25, dvs kontakt etableras utmed en linje som sträcker sig axiellt utmed respektive yta. I fig 9 illustreras denna kontaktlinje schematiskt i planet G. Nivå- mässigt är denna teoretiska kontaktlinje belägen i ett område ungefär mittemellan begränsningskanterna 29, 30 eller övergång- arna 19, 23. Detta innebär att det konvext välvda ytpartiet 28 utbreder sig såväl inåt som utåt från den teoretiska kontakt- linjen G. I detta sammanhang skall erinras om att materialet i hållaren 1, dvs materialet i varje andra ås 13, är mjukare än materialet i skäret.

Antag att en smärre avvikelse i flankvinkeln hos exem- pelvis en andra ås 13 skulle uppstå, t ex såtillvida att den andra åsens flankvinkel skulle bli något (ytterst obetydligt) spetsigare än den nominella vinkeln 60°. Då etableras den teo- retiska kontaktlinjen G närmare begränsningskanterna 30, resp. de inre övergångarna 23 än vad som visas i fig 9. Omvänt gäller att kontaktlinjen G flyttas närmare begränsningskanten 29 eller övergången 19 därest den verkliga flankvinkeln skulle bli något trubbigare än 60°. Naturligtvis gäller analoga förhållanden om flankvinkeln hos varje första ås 11 skulle avvika från önskad nominell vinkel. Uttryckt med andra ord möjliggör den såväl inåt som utåt från den teoretiska kontaktlinjen G sig utbre- 10 15 20 25 30 520 628 H dande välvda ytan 28 att den motstående flanken 25 "rullar av" mot ytan i fråga.

Den verkliga kontakten mellan respektive åsar har dock formen av ytkontakt. Då skäret monteras i hållaren och anpres- sas med viss kraft, t ex medelst en fästskruv eller en spänn- klamp, kommer det mjukare materialet i åsarna 13 att deforme- ras, framförallt elastiskt, åtminstone så mycket att ytkontakt ernås utmed en stor del av den välvda ytan 28.

Det faktum att deformationen av materialet i åsarna 13 är av elastisk natur innebär att flankerna 25 i allt väsentligt återtar sin plana form då åsarna 11 avlägsnas ur rillorna 14. Även vid andra måttfel än just vinkelavvikelser, t ex delningsfel, säkerställer flankernas välvda ytor att tillför- litlig ytkontakt ernås utmed åtminstone en viss del av flan- kerna.

I det visade utförandet, som hänför sig till ett platt och jämförelsevis tunt skär av det slag som med fördel används i snabbroterande verktyg, kan skäret utformas med en effektiv och väldefinierad kopplingsyta utan att skärets hàllfasthets- egenskaper äventyras. Genom den stubbade geometri som erhålls medelst den plana bottenytan 20 i den enskilda första rillan 12 kan skäret dimensioneras med en optimal mängd material trots begränsad total tjocklek. Sålunda kan åsarnas 11 resp. rillor- nas 12 djup H (se fig 7), sådant detta definieras av avståndet mellan planen A och C enligt fig 10, uppgå till högst 20%, lämpligen 3-15%, av skärets tjocklek räknad såsom det vinkel- räta avståndet mellan skärets ovansida 3 (ovansidans högsta punkt) och den första kopplingsytans 8 undersida, sådan denna representeras av åsarnas 11 hjåssor 17. I absoluta mått kan den enskilda första åsen 11 ha ett djup (avståndet mellan planen A och C) flanken 18 på åsen ha en bredd eller utsträckning I mellan sina 0,40 mm, som uppgår till högst 0,6 mm. Härvid kan den enskilda yttre och inre övergångar 19, 23, inom området 0,25 - lämpligen 0,30 - 0,37 mm.

Enligt ett föredraget utförande av uppfinningen har det välvda ytpartiet 28 på den enskilda flanken 18 till varje för- sta ås en båghöjd som uppgår till 0,5 - 5% av längden hos den tänkta kordan F. ken 18 kan vara konvext välvd i sin helhet. Därest flankens I detta sammanhang skall erinras om att flan- 15 20 25 30 35 520 628 í“ö;.iYï@*@~¥f 13 bredd uppgår till 0,30 mm (= längden av kordan F) kan sålunda båghöjden variera inom området 0,0015 - 0,015 mm. Radien för den välvda ytan 28 kan ligga inom området 1-15 mm, lämpligen 3- 6 mm.

Av fig 10 framgår hurusom den enskilda första rillans 12 bottenutrymme 12' har ett djup (räknat såsom det vinkelräta av- ståndet mellan planen A och B) som är mindre än djupet hos den yttre delen av varje första ås 11 (avståndet mellan planen B och C). Djupet hos bottenutrymmet 12' bör vara mindre än 40% av åsens 11 totala djup (= avståndet mellan planen A och C).

Då skäret är monterat och de båda kopplingsytorna 8, 9 står i ingrepp med varandra utbildas mellan hjässytorna 24 på de andra åsarna 13 och bottenytorna 20 hos rillorna 12 ett fritt utrymme 32 (se fig 9). Höjden hos detta utrymme 32, dvs det vinkelräta avståndet mellan bottenytan 20 och hjässytan 24, bör uppgå till högst 20% av den första åsens 11 totala djup H.

Nedan följer konkreta exempel på mått hos det i fig 7 åskådliggjorda skäret, vilket är speciellt lämpat för snabbro- terande fräsning. Skäret kan ha en bredd inom området 10-12 mm och en tjocklek av ungefär 5 mm. Delningen mellan närbelägna rillor kan då uppgå till 1,25 mm, varvid den enskilda åsen_har ett djup H av 0,54 mm. Vinkeln a uppgår till 30° (2 a = 60°).

Den välvda flankens 18 bredd I uppgår till 0,35 mm, varvid av- ståndet J mellan en central symmetrilinje S och flankens 18 yttre övergång 19 uppgår till 0,47 mm. Avståndet K mellan sym- metrilinjen S och flankens inre övergång uppgår till 0,30 mm.

Den yttre flankövergångens 19 radie R1 uppgår till 0,05 mm.

Radien RQ hos bottensidoytan 22 uppgår till 2,00 mm. Den plana bottenytan 20 har en bredd av 0,18 mm (måttet L = 0,09 mm).

Mellan den enskilda flankens 18 inre övergång 23 och den välvda bottensidoytan 22 finns ett plant ytparti (saknar beteckning) vilket har en bredd av 0,06 mm ( = skillnaden mellan botten- utrymmets 12' djup M, som uppgår till 0,22 mm, och bottensido- ytans 22 djup N, som uppgår till 0,16 mm) och är snedställt i en vinkel B = 129 Vid det ovan beskrivna utförandet sträcker sig den välvda flanken 18 (eller det välvda ytpartiet 28 på denna) ut- med den första åsens 11 hela längd, såsom antyds i fig 4. I fig 12 och 13 illustreras ett alternativt utförande vid vilken den 15 20 25 30 520 628 *ii 14 konvext välvda flanken på den enskilda första åsen 11 inbegri- per ett flertal axiellt utmed åsen åtskilda, konvext välvda yt- partier 18' mellan vilka finns försänkta ytpartier 34. Dessa försänkta ytpartier kan exempelvis vara plana. Vid tillverkning av ett skär med dylika åsar utformas de försänkta ytpartierna 34 i samband med formpressningen. I och för sig kan icke blott dessa försänkta ytpartier utan även de välvda ytpartierna för- bli oslipade, men i praktiken föredras slipning av de välvda ytorna, närmare bestämt genom precisionsslipning. Tack vare försänkningarna 34 reduceras den totala arean hos de välvda ytpartierna på åsarna, varigenom slipningsarbetet i hög grad underlättas.

I detta sammanhang skall påpekas att även de tidigare beskrivna, välvda flankytor som sträcker sig utmed åsarnas hela längd kan vara precisionsslipade.

Nu hänvisas till fig 14 och 15 som illustrerar hurusom ett skär 2 kan vara utformat med flera, närmare bestämt två kopplingsytor 8', 8". Dessa båda åtskilda kopplingsytor kan samverka med antingen två separata andra kopplingsytor på till- hörande hållare eller med en och samma andra kopplingsyta. I exemplet enligt fig 14 och 15 är skäret utformat med ett cent- ralt hål 15, varvid de båda kopplingsytorna 8', 8" är utformade på ömse sidor av detta hål. Fördelen med att utforma ett dylikt skär med åtskilda kopplingsytor är att skäret låter sig förfär- digas av ett formpressat och sintrat material, såsom hårdme- tall, utan risk att formavvikelser hos åsarna i kopplingsytorna uppstår i anslutning till hålet då materialet sintras.

Oavsett utförande kan, såsom ovan nämnts, de välvda yt- partierna på åsflankerna med fördel vara precisionsslipade, även om det är tänkbart att med förfinad teknik åstadkomma erforderlig precision redan i samband med formpressning och sintring (dvs ytorna lämnas oslipade).

Nu hänvisas till fig 16 och 17 i vilka visas ett skär 2 som skiljer sig från de tidigare beskrivna skären endast där- utinnan att detsamma har neutral skärgeometri. Av fig 17 fram- går emellertid särskilt tydligt en genom uppfinningen vunnen fördel, nämligen att skärets sidoytor, t ex en sidoyta 5, ej behöver stå i kontakt med en sidoyta hos skärläget. Sålunda sä- kerställer det uppfinningsenliga kopplingssnittet mellan skäret 10 15 20 25 30 35 520 628 15 och hållaren en mycket tillförlitlig fixering av skäret. Detta innebär att skäret ej behöver något sidostöd.

Vid de ovan beskrivna utförandena är den enskilda åsen (såväl den första som den andra) symmetrisk såtillvida att åsens båda hälfter på ömse sidor om en central symmetrilinje är identiska, ehuru spegelvända. I fig 18 illustreras ett alterna- tivt utförande vid vilket flertalet àsar är osymmetriska. När- mare bestämt är samtliga åsar 11' förutom en central äs 11" i skärets 2 kopplingsyta 8 snedställda såtillvida att den en- skilda åsens flanker har olika vinklar relativt en genom bjäs- san passerande rät linje som är vinkelrät mot skärets plan.

Motsättningsvis till den sågtandliknande profilformen i åsarna 11' uppvisar den centrala åsen 11" trapetsartad profilform. Med andra ord avviker formen hos åtminstone en ås från formen hos övriga àsar. Till följd härav kan skäret tvångsmässigt monteras endast på ett enda förutbestämt sätt i hållarens kopplingsyta (observera att den centrala rillan 14" har samma trapetsform som åsen 11", varjämte övriga rillor 14' har en form som svarar mot åsarnas 11' profilform).

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Ehuru uppfinningen ovan redovisats i samband med ett ut- förandeexempel vid vilket åtminstone en flank på varje första äs ingående i skäret eller skärkroppen är utformad med åtmin- stone ett välvt ytparti är även det omvända utförandet tänk- bart. Med andra ord kan flankerna på åsarna i den andra kopp- lingsytan, dvs kopplingsytan på hållaren, utföras med konvext välvda ytor, medan flankerna på de första åsar som ingår i skä- rets kopplingsyta är plana. Ävenledes är en kombination av välvda flankytor på såväl de första som de andra åsarna möjlig.

Härvid är det till och med möjligt att utforma flankerna på hållarens åsar med konkavt välvda ytor. Vidare kan material- härdheten i skärkroppen respektive hållaren (och eventuella underläggsplattor eller kassetter) variera högst avsevärt.

Sålunda kan materialen till och med vara lika hårda.

Claims (26)

W U 20 25 30 35 520 628 16 Patentkrav

1. Verktyg för spänavskiljande bearbetning, innefattande en hållare (1) (8), vilken inbegriper ett flertal via rillor (12) som uppvisar en första kopp- åt- och en skärkropp (2) lingsyta skilda första, långsmala åsar (11), som är inbördes parallella och har tvärsnittsvis avsmalnande form, och vilken är anordnad att gripa in i en med parallella andra äsar (13) och rillor (14) utformad andra kopplingsyta (9) på hållaren (1) eller en med denna förbunden del, i syfte att åstadkomma vridstyv fixe- ring av skärkroppen relativt hållaren, varvid den enskilda åsen i respektive kopplingsyta är avgränsad av en hjässa (17, 24) (18, åtskilda bottenutrymmen i omgivande rillor (12, 25), vilka sträcker sig mot 14), att åtminstone den ena av de och två motsatta flanker k ä n n e t e c k n a t därav, (18) med konvext välvd form utfört ytparti två flanker som avgränsar en enskild äs (11) uppvisar ett (28), vilket utbreder sig endast utmed en begränsad del av flanken, nämligen maximalt mellan en yttre övergång (19) mellan flanken och hjässan och en inre övergång (23) mellan flanken och en ett rillbottenutrymme (12') (22) ytpartiet, och vilket har till uppgift att dä kopplingsytorna (8, 9) praktisk kontakt mellan äsarnas avgränsande sidoyta som släpper från det välvda bringas till ingrepp med varandra säkerställa att (ll, 13) kontakt på indifferent ställe mellan det välvda ytpartiets (30, 29). flanker sker via yt- (28) inre och yttre begränsningskanter k ä n n e t e c k n a t att

2. Verktyg enligt krav 1, därav, det välvda ytpartiet (28) på åsens flank (18) har en bäghöjd som uppgår till 0,5 - 5% av längden hos en tänkt korda (F) mellan begränsningskanterna (30, 29) för detsamma. k ä n n e t e c k - (28) hela utsträckning i djupled, dvs mellan

3. Verktyg enligt krav 1 eller 2, att det konvext välvda ytpartiet utbreder (18) ä ena sidan den yttre övergången (19) mot hjässan (17) (23) n a t därav, sig utmed flankens och ä andra sidan den inre övergången mot rillbottenutrymmets (12') sidoyta (22). 20 25 30 35 520 628 17

4. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - (l2') är stubbat genom att vara avgränsat av en bottenyta (20) som n a t därav, att den enskilda rillans (12) bottenutrymme utmed motsatta långsidokanter (21) ellt konkavt välvda sidoytor (22). övergår i åtminstone parti-

5. Verktyg enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att den enskilda första rillans (12) bottenutrymme (l2') har ett djup - räknat såsom det vinkelräta avståndet mellan sagda bot- (20) inre övergångar (23) mellan flankerna (18) (22) sträcker sig från sagda geometriplan (B) till hjässan (17). tenyta och ett tänkt geometriplan (B) som genomskär sagda och bottensidoytorna - som är mindre än djupet hos den yttre del av åsen som

6. Verktyg enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att djupet hos sagda bottenutrymme (12') är mindre 40% av den för- (11) det mellan hjässan (17) sta åsens totala djup räknat såsom det vinkelräta avstån- och ett tänkt plan (A) (12) (20). som är gemensamt för samtliga första rillors bottenytor

7. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det vinkelräta avståndet mellan bottenytan (20) (24) på varje andra äs (13) uppgår till högst 20% av den första åsens hos den enskilda första rillan (12) och hjässan (11) totala djup då den ena kopplingsytans (8) åsar står i in- grepp med den andra kopplingsytans (9) rillor.

8. Verktyg enligt något av föregående krav, varvid skärkroppen utgörs av ett platt skär av det slag som uppvisar en ovansida (3), åtminstone en sidoyta (5, 6) samt en undersida (4) i vil- ken åtminstone en första kopplingsyta (8) med åsar (11) och rillor (12) är utformad, varvid åtminstone en egg (16) är ut- (3) och en sidoyta (5, 6), att den enskilda första åsens formad i övergången mellan ovansidan k ä n n e t e c k n a t därav, (11) djup (H), räknat såsom avståndet mellan åsens hjässa (17) och ett tänkt plan (A) genom bottnarna till samtliga första rillor, uppgår till högst 20%, lämpligen 3-15%, av skärets tjocklek räknad såsom det vinkelräta avståndet mellan skärets W ß 20 25 30 35 520 628 18 ovansida (3) och den första kopplingsytans (8) undersida sådan denna representeras av de första äsarnas hjässor (17).

9. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den enskilda första åsens (11) djup (H), räk- nat säsom avståndet mellan åsens hjässa (17) och ett tänkt plan (A) genom bottnarna till samtliga första rillor (12), uppgår till högst 0,6 mm, och att den enskilda första äsens flank (18) har en utsträckning (I) mellan sina yttre och inre begräns- (19, 23) 0,37 mm. ningskanter inom området 0,25 - 0,40 mm, 0,30 - lämpligen

10. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att åtminstone skärkroppen (2) inbegriper flera åtskilda första kopplingsytor (8', 8") för samverkan med åtminstone en andra kopplingsyta (9) på hållaren (1) eller en med denna förbunden del.

11. Verktyg enligt krav 10, varvid skärkroppen är utformat med ett centralt häl (15), k ä n n e t e c k n a t därav, att de åtskilda första kopplingsytorna (8', 8") är utformade på ömse sidor av hålet (15).

12. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - (ll") mottagande rilla (14") har en profilform som avviker från pro- t e c k n a t därav, att åtminstone en äs och en denna filformen hos övriga par av samverkande åsar (11') och rillor (14').

13. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den konvext välvda flanken på den (ll) åtskilda, konvext välvda ytpartier (18') mellan vilka finns (34). enskilda åsen inbegriper ett flertal axiellt utmed åsen försänkta, lämpligen plana ytpartier

14. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att sagda välvda ytparti (18') på en äsflank är precisionsslipat. H 20 25 30 35 (520 628 19

15. Skärkropp för spànavskiljande bearbetning, innefattande en första kopplingsyta (8), (12) (11) tvärsnittsvis avsmalnande form, vilken inbegriper ett flertal via ril- lor åtskilda åsar som är inbördes parallella och har och vilken är avsedd att gripa in i en med parallella åsar och rillor utformad andra kopp- lingsyta på en med skärkroppen samverkande hållare eller en med i syfte att åstadkomma vridstyv fixering av skärkroppen, varvid den enskilda åsen (11) (17) denna förbunden del, i skärkroppens kopplingsyta är avgränsad av en hjässa och två motsatta (18) givande rillor, flanker som sträcker sig mot åtskilda bottenutrymmen i om- k ä n n e t e c k n a d därav, att åtminstone den ena av de två flanker (18) som avgränsar en enskild ås (11) uppvisar ett med konvext välvd form utfört ytparti (28), vilket utbreder sig endast utmed en begränsad del av flanken, nämligen (19) san och en inre övergång (23) mellan flanken och en ett rill- (12') (22) flanken, och vilket har till uppgift att då kopplingsytorna (8, maximalt mellan en yttre övergång mellan flanken och hjäs- bottenutrymme avgränsande sidoyta som släpper från 9) bringas till ingrepp med varandra säkerställa att praktisk (ll, 13) indifferent ställe mellan det välvda ytpartiets (30, 29). flanker sker via ytkontakt på (28) kontakt mellan ásarnas inre och yttre begränsningskanter

16. Skärkropp enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d därav, (18) höjd som uppgår till 0,5 - 5% av längden hos en tänkt korda (F) (29, att det välvda ytpartiet (28) på åsens flank har en båg- 30) för detsamma. mellan sagda begränsningskanter

17. Skärkropp enligt krav 15 eller 16, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det konvext välvda ytpartiet (28) utbreder sig utmed flankens (18) hela utsträckning i djupled, dvs mellan ä ena sidan den yttre övergången (19) mot hjässan (17) och å andra sidan den inre övergången (23) mot rillbottenutrymmets (12') sidoyta (22).

18. Skärkropp enligt något av kraven 15-17, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den enskilda rillans (12) bottenutrymme (12') är stubbat genom att vara avgränsat av en bottenyta (20) som 10 15 20 25 30 - . , , . . 520 628 20 utmed motsatta långsidokanter (21) övergår i åtminstone parti- ellt konkavt välvda sidoytor (22).

19. Skärkropp enligt krav 18, k ä n n e t e c k n a d därav, (12) (1z') - räknat såsom det vinkelräta avståndet mellan sagda bottenyta att den enskilda rillans bottenutrymme har ett djup (20) och ett tänkt geometriplan (B) som genomskär sagda inre övergångar (23) mellan flankerna (18) och bottensidoytorna (22) - som är mindre än 40% av djupet hos den yttre del av åsen som sträcker sig från sagda geometriplan (B) till hjässan (17).

20. Skärkropp enligt något av kraven 15-19, i form av ett platt skär av det slag som uppvisar en ovansida (3), åtminstone en sidoyta (5, 6) samt en undersida (4) som innefattar sagda kopp- lingsyta (8), varvid åtminstone en egg (16) är utformad i över- gången mellan ovansidan (3) och en sidoyta (5, 6), k ä n n e - t e c k n a d därav, att djupet hos den enskilda, (11), och ett tänkt plan (A) i kopplings- ytan ingående åsen räknat såsom avståndet mellan åsens (17) (20) till samtliga rillor (12), uppgår till högst 20%, lämpligen 3-15%, hjässa genom bottnarna av skärets tjocklek räknad såsom det vinkelräta avståndet mellan skärets ovansida (3) och kopplingsytans undersida sådan denna representeras av äsarnas hjässor (17).

21. Skärkropp enligt något av kraven 15-20, k ä n n e t e c k - (11) djup, och ett tänkt plan n a d därav, att den enskilda åsens räknat såsom avståndet mellan åsens hjässa (17) (A) genom bottnarna (20) till samtliga rillor (12), uppgår till högst 0,6 (11) flank ning mellan sina yttre och inre begränsningskanter (19, 23) 0,40 mm, mm, och att den enskilda åsens (18) har en utsträck- inom området 0,25 - lämpligen 0,30 - 0,37 mm.

22. Skärkropp enligt något av kraven 15-21, k ä n n e - t e c k n a d därav, att densamma inbegriper flera åtskilda kopplingsytor (8', 8").

23. Skärkropp enligt krav 22, innefattande ett centralt hål (15), k ä n n e t e c k n a d därav, att de åtskilda 10 15 520 628 21 kopplingsytorna (8', 8") är utformade på ömse sidor av hålet (15).

24. Skärkropp enligt något av kraven 15-23, k ä n n e - (l1") har en profil- (ll') . t e c k n a d därav, att åtminstone en äs form som avviker från profilformen hos övriga àsar

25. Skärkropp enligt något av kraven 15-24, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den konvext välvda flanken på den enskilda (11) inbegriper ett flertal axiellt utmed àsen åtskilda, konvext välvda ytpartier (l8') mellan vilka finns försänkta, åsen lämpligen plana ytpartier (34). k ä n n e -

26. Skärkropp enligt något av kraven 15-25, t e c k n a d därav, att sagda konvext välvda ytparti (28) på en åsflank är precisionsslipat.