SE530298C2 - Skärverktyg och skär där skärets bakre spånformningsyta har en partiellt konkav form - Google Patents

Description

40 45 50 55 60 65 530 298 12260SE 2006-09-12 2 I vissa kända skärverktyg monteras skären individuellt åtskilda i sk skärlägen i verktygsgrundkroppen, som är för- färdigad av ett mjukare material, tex stål, varvid skären åtskiljs av mellanrum, som åtminstone delvis bildar erfor- derliga spånrum, dvs utrymmen i vilka de lösgjorda spånorna kan härbärgeras under fortsatt frammatning av verktygen. Med andra ord avgränsas det enskilda spånrummet av såväl en of- tast mindre delyta (spånyta) ingående i skäret, som en van- ligen större delyta ingående i grundkroppen. Kraven att ut- forma verktygsgrundkroppen med förhållandevis vitt åtskilda skärlägen för att skapa spånrum mellan de monterade skären, begränsar naturligtvis konstruktörens möjligheter att opti- mera antalet skär i verktyget. En annan brist hos kända skärverktyg av det aktuella slaget är att de heta spånorna kommer i omedelbar kontakt med icke blott det värmebeständi- ga materialet i skären, utan även med det mindre värmeresis- tenta materialet i grundkroppen.

I syfte att komma till rätta med ovannämnda nackdelar hos tidigare kända skärverktyg har genom SE 442714 B före- slagits att anordna en mångfald efter varandra belägna skär i direkt kontakt med varandra, varvid erforderliga spånrum åstadkoms med hjälp av konkava delytor i själva skären.

Emellertid är dessa spånrum bristfälliga såtillvida att spànformningen sker på ett okontrollerat sätt.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda brister hos verktyget enligt SE 4427l4 B och skapa ett förbättrat skärverktyg. Ett primärt syfte med uppfin- ningen är därför att skapa ett skärverktyg, som låter sig bestyckas med skär som har god förmåga att forma och evakue- ra spånor. Ett ytterligare syfte är att skapa ett skärverk- tyg vars grundkropp låter sig utföras på ett konstruktivt 70 75 80 85 90 95 100 530 258 1226085 2006-09-12 3 enkelt sätt samtidigt som skären kan fixeras på ett uthål- ligt stabilt sätt på grundkroppen.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet medelst de särdrag som framgår av kravets l känneteCknande del. Fördelaktiga utföranden av det uppfinningsenliga skär- verktyget är vidare definierade i de osjälvständiga kraven 2-3.

I en ytterligare aspekt hänför sig uppfinningen även till ett enskilt skär som sådant. Särdragen hos detta skär framgår av det självständiga kravet 4. Vidare är fördelakti- ga utföranden av det uppfinningsenliga skäret definierade i de osjälvständiga kraven 5-14.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig l en perspektivvy av ett skärverktyg enligt uppfin- ningen, närmare bestämt i form av brotschningsverk- tyq, Fig 2 en partiell sidovy visande skärens placering i verk- tygets grundkropp, Fig 3 en fàgelperspektivvy av ett enskilt skär enligt upp- finningen, Fig 4 en grodperspektivvy av samma skär, Fig 5 en sidovy av Skäret betraktat från ena sidan, Fig 6 en ändvy visande skäret framifrån, Fig 7 en sidovy från motsatta sidan, Fig 8 en ändvy visande skäret bakifrån, Fig 9 en planvy visande skärets ovansida, Fig 10 ett mot fig 2 svarande detaljsnitt, som illustrerar ett alternativt utförande av verktyget, och Fig ll en sidovy visande ett alternativt utförande av skä- ret. 105 110 115 120 125 130 530 253 12260512 2006-09-12 4 Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfin- ningen Såsom ett exempel på ett skärverktyg på vilket uppfin- ningen kan tillämpas, har valts ett brotschningsverktyg, som visas i fig 1 och 2. På gängse sätt inbegriper verktyget dels en grundkropp 1, dels ett flertal i serie efter var- andra anordnade skär 2. I detta fall har grundkroppen en långsmal, rak grundform, som närmast för tankarna till en linjal eller T-balk. De olika skären 2 är i exemplet monte- rade i var sitt skärläge 3, som i detta fall har formen av en serrationskopplingsyta, närmare bestämt en serrations- kopplingsyta, som enbart inbegriper raka och parallella åsar respektive rillor, vilka sträcker sig axiellt i grundkrop- pens längdutsträckning. Närbelägna skärlägen 3 är inbördes åtskilda av släppningsutrymmen i form av tvärgående spår 4.

I varje skärläge mynnar ett gängat hål 5 för en skruv 6 med uppgift att fasthålla skäret i önskat läge utmed grundkrop- pen. Varje enskilt skär inbegriper en skäregg 7, som i ex- emplet är rak och sträcker sig i huvudsak utmed skärets hela bredd. Såsom framgår av fig 2 är de olika skärens eggar 7 belägna på olika nivåer relativt grundkroppen. Närmare be- stämt är eggen på varje bakomvarande skär belägen högre än eggen på det närmast framförvarande skäret (se nivåskillna- den N). I arbete matas verktyget linjärt i förhållande till arbetsstycket, närmare bestämt i matningsriktningen M, var- vid de olika skären på traditionellt sätt åstadkommer ett spår med successivt tilltagande djup och/eller bredd. Det skall även noteras det bakre skäret i raden av skär (se fig 1) är ansatt mot ett stopp i form av en klack 8.

Mellan varje par av närbelägna skär finns ett med 9 be- tecknad spånrum, som avgränsas av delytor på de båda skären i paret. 135 140 145 150 155 160 165 530 298 12260515 2006-09-12 5 I praktiken tillverkas grundkroppen 1 lämpligen av stål, medan skären förfärdigas av hårdmetall eller andra hårda och slitstarka material.

Nu hänvisas till fig 3-9, som i detalj åskådliggör det uppfinningsenliga skärets geometriska utformning. På tradi- tionellt sätt innefattar skäret en ovansida 10, en (plan) undersida 11, två motsatta sidoytor 12,13, samt främre och bakre ändar 14 resp 15. Generellt är eggen 7 utformad i övergången mellan ovansidan 10 och den främre änden 14.

Vid sin främre ände är skäret högre eller tjockare än vid den bakre änden. I den främre änden ingår en första, främre kontaktyta 16, som är belägen under en första spån- formningsyta 17, vilken utbreder sig mellan skäreggen 7 och en gränslinje 18, som skiljer ytorna 16,17 från varandra.

Skärets bakre ände representeras av en andra, bakre kon- taktyta 15, som är avsedd att samverka med en första kon- taktyta på ett närbeläget skär i verktyget. Vid sin övre del övergår den andra kontaktytan 15 via en övergång 29 i en andra spånformningsyta 19, vilken utbreder sig framåt och uppåt utmed skärets ovansida. I det visade, föredragna utfö- randet har var och en av de båda spånformningsytorna 17, 19 partiellt konkav form. Sålunda är den undre delen 20 av den första spånformningsytan 17 konkav med en krökningsradie, som kan minska i riktning nedåt mot nämnda gränslinje 18.

Upptill kan den konkava delytan övergå i en plan delyta 21, som ändar i eggen 7.

På analogt sätt är även den bakre spånformningsytan 19 utformad med dels en konkav delyta 22, dels en plan delyta 23. Den partiellt konkava formen hos spånformningsytan be- stäms av en båglinje, vilken har en lägsta bottenpunkt 24 belägen på ett axiellt avstånd A från den bakre kontaktytan 15. I fig 7 betecknar P1, P2 och P3 tre axiellt åtskilda plan, vilka samtliga är vinkelräta mot skärets undersida 11 och av vilka P1 sträcker sig lodrätt från bottenpunkten 24, 170 175 180 185 190 195 200 530 298 12260 SE 2006-09-12 6 P2 är lokaliserat utmed eggen 7, och P3 är lokaliserat i förlängning av kontaktytan 15. Avståndet mellan planen P1 och P2 är betecknat B. Såsom tydligt framgår av fig 7 är av- ståndet B större än avståndet A.

Vidare bildar en tänkt rät linje mellan bottenpunkten 24 och egglinjen 7 en vinkel d i förhållande till undersidan 11 eller ett med denna parallellt referensplan (i detta fall även verktygets matningsriktning M).

Framtill övergår den bakre spånformningsytan 19 i en övre släppningsyta 25, närmare bestämt via en gränslinje 26.

Denna släppningsyta 25 kan med fördel vara plan och sträcka sig snett nedåt bakåt från egglinjen 7. Med andra ord är brytlinjen 26 belägen på en lägre nivå relativt undersidan 11 än egglinjen 7.

I det visade exemplet är ett genomgående hål 27 för fästskruven 6 i sin helhet beläget framför spånformningsytan 19, dvs framför gränslinjen 26. Detta innebär att hålets övre del mynnar i släppningsytan 25, medan den undre delen mynnar i undersidan ll.

På skärets undersida är utformad en serrationskoppling- syta 28 vars huvuduppgift är att låsa skäret i sidled. När- mare bestämt är kopplingsytan 28 av det slag som inbegriper ett flertal raka och inbördes parallella åsar jämte rillor mellan dessa. Med fördel utbreder sig serrationskopplingsy- tan 28 utmed hela undersidan 11. I och med att samtliga åsar och rillor är raka och sträcker sig enbart i skärets längd- utsträckning låses skäret i sidled, men ej i längdled.

I det visade utförandeexemplet, där skären skall monte- ras i linje efter varandra utmed en rak grundkropp är de båda främre och bakre kontaktytorna 16,15 inbördes parallel- la. I praktiken kan kontaktytorna vara plana för att åstad- komma fullständig ytkontakt i samverkan med varandra. Det förutses emellertid även att den ena av de båda kontaktytor- 205 210 215 220 225 230 530 298 1226OSE 2006-09-12 7 na skulle kunna utföras en svag bombering i form av en kon- vexitet med ytterst stor radie (t ex flera meter).

Då den enskilda skäreggen under brotschning avskiljer en spåna innesluts denna i det spånrum 9, som avgränsas av å ena sidan de främre och bakre spånformningsytorna 17,19 på närbelägna skär, och å andra sidan det genererade spårets botten och sidoväggar, varvid spånan frigörs först sedan skäret passerat spårets ände. Spånrummets form har en avgö- rande betydelse för spånformningen och -evakueringen. Om verktyget används för bearbetning av kortspånande material är kraven på spånformning måttliga. I dylika fall kan de båda spånformningsytorna på skäret ges en tämligen enkel geometrisk form. I verktyg för bearbetning av mer lång- spånande material ställs dock högre krav på spånformningen för att på ett tillförlitligt sätt undvika spånstockning. I dylika fall bör åtminstone den ena spånformningsytan, och lämpligen båda, vara åtminstone partiellt konkava, såsom vi- sas på ritningarna. Genom den runda konkava formen tvingas den lösgjorda spånan att rulla ihop sig till en klockfjäder- liknande spiralform med en för varje materialslag optimerad form. Centrum för en dylik spånklocka kommer att lokaliseras ungefär lodrätt ovanför den bakre spånformningsytans lägsta punkt, dvs i planet Pl. Avstånden A, B mellan spånklockans centrum och å ena sidan egglinjen 7 och å andra sidan den bakre kontaktytan 15, tillsammans med konkaviteternas krök- ningsradier, är av vital betydelse för skärets spånform- ningsförmåga. Även om avståndet B alltid skall vara större än avståndet A bör B i praktiken vara högst lO, lämpligen högst 7, gånger större än A.

Ett generellt önskemål är att skäret skall vara så kort och kompakt som möjligt, för att ge plats åt ett maximalt antal skär och skäreggar för en given verktygslängd. Detta önskemål står emellertid i strid med kravet på spànformning i och med att det spånrum, som bildas mellan närbelägna skär 235 240 245 250 255 260 265 530 298 12260SE 2006-09-12 8 tar i anspråk ett visst utrymme såväl vågrätt som lodrätt.

Av detta skäl kan avståndet A ej vara för litet i förhållan- de till avståndet B.

En annan viktig faktor är hur skäret smalnar av i rikt- ning från den främre mot den bakre änden. Den avsmalnande formen representeras i fig 7 av vinkeln d mellan å ena sidan varje med undersidan parallellt referensplan och à andra si- dan en tänkt rät linje, som genomskär dels bottenpunkten 24, dels egglinjen 7. I praktiken bör vinkeln d ej underskrida l8°. Å andra sidan bör vinkeln ifråga ej överskrida 45°. I praktiken föredras vinklar inom området 20-30°.

Med fortsatt hänvisning till fig 7 skall påpekas att skäreggen i detta fall har en positiv skärgeometri, sådan denna illustreras av vinkeln ß.

I fig 10 antyds hurusom uppfinningen även kan tilläm- pas på verktyg i vilka skären tillsammans bildar en bågfor- mig konfiguration, t ex en cirkulär krans utmed periferin på ett roterbart verktyg, såsom en fräs. I dylika fall kan det enskilda skärets båda motsatta kontaktytor 15,16 bilda spet- sig vinkel med varandra i stället för att vara inbördes pa- rallella. Även skärets undersida kan modifieras på olika sätt för att passa bågformen.

I fig 11 illustreras ett alternativt skär med en negativ skärgeometri illustrerad av vinkeln V.

I det visade, föredragna utförandet är brytlinjen 18 mellan spånformningsytan 17 och kontaktytan 16 vid skärets främre ände, belägen på en högre nivå relativt undersidan ll än brytlinjen eller övergången 29 mellan den bakre kontakt- ytan 15 och den bakre spànformningsytan 19. På så sätt sä- kerställs att den formade spåna, som rör sig nedåt utmed den främre spånformningsytan 17, utan motstånd glider över på spànformningsytan 19.

En grundläggande fördel med uppfinningen är att ett stort antal skär kan härbärgeras inom en given längd utmed 270 275 280 285 290 295 300 530 298 12260SE 2006-09-12 9 verktygsgrundkroppen, under säkerställande av god spånform- ning.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad enbart till de ovan be- skrivna och på ritningarna visade utförandena. Sålunda kan uppfinningen tillämpas på vilka som helst skärverktyg oav- sett om dessa är rörliga eller stationära under arbete. De rörliga skärverktygen kan arbeta på allehanda sätt, förutom linjärt och roterande. Vidare kan det uppfinningsenliga skä- rets utformning variera inom vida gränser. För bearbetning av kortspånande material kan de båda spànformningsytorna så- lunda ha enkla geometriska former, medan mer komplicerad be- arbetning av exempelvis långspånande material kräver skär med för varje enskilt tillämpning individuellt genomtänkta spånformningsytor av mer sofistikerad natur, med en eller flera konkaviteter såsom visats på ritningarna. I detta sam- manhang skall påpekas att den främre spånformningsytan skul- le kunna utformas med en central och nära egglinjen befint- lig grop i form av en grund kavitet som förlänar spånan en tvärsnittsvis böjd i stället för plan form. På så sätt böjs spånans kanter i riktning inåt, varigenom spånans bredd re- duceras, närmare bestämt i syfte att ytterligare reducera risken för spånstockning. Ehuru uppfinningen förutser möj- ligheten att ansätta de olika skären i direkt kontakt med varandra, är det även möjligt att mellan närbelägna skär montera ett kort mellanlägg av ett material, t ex stål, som är mjukare än det hårda och förhållandevis spröda materialet i skären. I likhet med skären skulle dylika mellanlägg kunna utformas med serrationskopplingsytor på sin undersida. Even- tuella mellanlägg bör ha en längd som uppgår till högst 20% lämpligen högst 10% av skärets längd. I detta sammanhang skall påpekas att det i form av en skruv visade fästorganet i första hand har till uppgift att hålla det enskilda skäret 305 310 315 320 325 330 335 530 298 l2260SE 2006-09-12 10 på plats, men ej att uppta skärkraften. Sålunda tas förekom- mande skärkrafter upp i ett krafttåg genom de på varandra följande skären (och eventuella mellanlägg) fram till ett stabilt stopp. Eventuella, små rörelser mellan skären och tillhörande skärlägen yttrar sig då endast i att skruvarna böjer sig obetydligt. Det må även påpekas att skären skulle kunna hållas på plats med andra medel än just skruvar, som dras fast uppifrån. I det i fig 1 och 2 visade verktyget har skären identisk form, varvid den erforderliga nivåskill- naden mellan på varandra följande skäreggar åstadkommits ge- nom att lokalisera skårlägena likt trappsteg på olika nivå- er. Det är även möjligt att använda ett enda plant skärläge (serrationskopplingsyta) och ge skären olika, successivt tilltagande höjd. Det skall även nämnas att skäreggens eller egglinjens form (t ex bågformig) och belägenhet i verktyget (t ex snedstålld relativt matningsriktningen M) kan variera högst avsevärt och att skärets sidoytor tjänar såsom släpp- ningsytor. Närmare bestämt inbegriper sidoytorna (triangulä- ra) delytor som släpper såväl i riktning bakåt som i rikt- ning nedåt. Vidare skall påpekas att de i fig l visade skär- lägena ej behöver vara parallella med varandra. Sålunda kan de även vara snedställda relativt matningsriktningen. Exem- pelvis kan skärlägena tillsammans bilda en, i sidovy av skärverktyget, generellt sågtandad form. I ett dylikt fall kan förekommande skärkrafter hos det enskilda skäret upptas helt eller delvis genom dess anliggning mot tillhörande skärläge. Generellt kan sägas att skärens undersidor och dessas belägenhet relativt grundkroppen är av underordnad betydelse för uppfinnnigen.

Avslutningsvis skall påpekas att det är tänkbart att ut- forma det enskilda skäret med två eller flera spånavskiljan-i de eggar, som är inbördes åtskilda av ett spånrum, t ex i form av en enda sammanhängande, konkav spånformningsyta, varvid skäret fortfarande inbegriper bakre och främre spån- 53Ü 298 12260SE 2006-09- I 2 I l formningsytor, som kan samverka med bakre och främre spån- formningsytor på andra skär i serien av skär.

Claims (14)

340 345 350 355 360 365 370 539 298 |226osE 2006-09-12 12 PAT ENTKRAV

1. Skärverktyg innefattande en grundkropp (1) och ett fler- tal i serie efter varandra anordnade skär (2), som var för sig innefattar en ovansida (10), en undersida (11), två mot- satta sidoytor (12,13), främre och bakre ändar (14,15), samt en skärande egg (7) i anslutning till den främre änden, var- vid den bakre änden (15) på det enskilda Skäret (2) är vänd mot den främre änden (14) på ett bakomvarande, andra skär, och ett spånutrymme (9) framför eggen (7) aVgräDSêS av dels en nedåt från det andra skärets egg (7) sig utbredande spån- formningsyta (17), dels en i riktning framåt från det ena skärets bakre ände (15) sig utbredande, andra spånformnings- yta (19), kännetecknat därav, att det enskilda skärets (2) andra, bakre spånformningsyta (19) har en åtminstone parti- ellt konkav form, som bestäms av en båglinje, vilken har en lägsta bottenpunkt (24) belägen på ett avstånd (A) från den bakre änden (15).

2. Skärverktyg enligt krav 1, kânnetecknat därav, att det- samma är linjärt rörligt, varvid skärens (2) eggar (7) är be* lägna på successivt tilltagande nivåer i förhållande till verktygets matningsriktning (M).

3. Skärverktyg enligt krav 2, kännetecknat därav, att skä- ren (2) är identiska och monterade i skärlägen (3) belägna på olika nivåer relativt sagda matningsriktning.

4. Skär för skärverktyg, innefattande en ovansida (10), en undersida (11), två motsatta sidoytor (12, 13), främre och bakre ändar (14, 15), samt en skärande egg (7) i anslutning till den främre änden, varvid den främre änden (14) innefat- tar en främre kontaktyta (16) belägen under en första spån- formningsyta (17) till vilken skäreggen (7) ansluter sig, och 375 380 385 390 395 400 405 530 298 l226OSE 2006-09-12 13 den bakre änden en bakre kontaktyta (15), från Vilken utbre' der sig en andra spànformningsyta (19) i riktning framåt med ovansidan (l0), kännetacknat därav, att den bakre spånform- ningsytan (17, 19) har en åtminstone partiellt konkav fOrm, som bestäms av en båglinje, vilken har en lägsta bottenpunkt (24) belägen på ett avstånd (A) från den bakre kontaktytan (15).

5. Skär enligt krav 4, kännetecknat därav, att avståndet (B) mellan ett mot undersidan (ll) vinkelrätt första plan (Pl), som genomskär sagda bottenpunkt (24) och ett motsvaran- de andra plan (P2) genom eggen (7), är större än avståndet (A) mellan det första planet (Pl) och ett tredje plan (P3) i flukt med den bakre kontaktytan (15).

6. Skär enligt krav 5, kännetecknat därav, att det först- nämnda avståndet (B) är högst 10, lämpligen högst 7 gånger större än det sistnämnda (A).

7. Skär enligt något av kraven 4-6, kännetecknat därav, att vinkeln (a) mellan å ena sidan undersidan (ll) och å and- ra sidan en tänkt, rät linje mellan den andra spånytans bottenpunkt (24) och skäreggen (7) uppgår till minst l8°.

8. Skär enligt krav 7, kânnetecknat därav, att sagda vinkel (d) uppgår till högst 45°.

9. Skär enligt något av kraven 4-8, kännetecknat därav, att den andra spånformningsytan (19) framtill övergår i en släpp- ningsyta (25) via en gränslinje (26), som är lokaliserad på nivå under eggens (7) högsta nivå. 410 415 420 425 53Û 293 12260SE 2006-09-12 14

10. Skär enligt krav 9, kännetecknat därav, att ett genomgå- ende hål (27) för ett fästorgan är beläget framför den andra spånformningsytan (19) för att mynna i dels nämnda släpp- ningsyta (25), dels undersidan (ll).

11. ll. Skär enligt något av kraven 4-10, kännetecknat därav, att undersidan (ll) inbegriper en serrationskopplingsyta (28) för att låsa skäret i sidled.

12. Skär enligt krav ll, kännetecknat därav, att serrations- kopplingsytan inbegriper enbart längsgående, raka åsar och rillor för att låsa skäret i sidled, men ej i längdled.

13. Skär enligt något av kraven 4-12, kännetecknat därav, att de båda främre och bakre kontaktytorna (l6,15) är inbör- des parallella.

14. l4. Skär enligt krav l3, kännetecknat därav, att den ena kontaktytan är plan och den andra svagt konvex.