SE530374C2 - Skärinsats samt skärverktyg där fastspänningshålets fastspänningsyta har formen av en elliptisk kon - Google Patents

Description

530 374 2 Det är känt med mängd olika åtgärder som säkerställer säker fastsättning, enkelt avlägsnande och indexering samt exakt placering av insatsen i förhållande till verktygshållaren. Som exempel kan det hända att insatsens insatslagrande yta har en viss utåtriktad böj eller så är den insatsanliggande ytan i verktygshållarens ficka plan på ett mindre lyckat sätt så att det endast förefinns en enda punkt, linje eller ett enda kontaktområde (till vilket det här nedan hänvisas generiskt och kollektivt som punktkontakt) mellan de två ytorna. När insatsen påförs stora krafter, såsom vid maskinbearbetning, så kan denna även vid ett fall med en ordentligt fastspänd insats bringas i svängning, om än i liten grad, kring nämnda punkt, linje eller kontaktområde.

En sådan pivoterande svängning får skäreggen på insatsen att röra sig i förhållande till verktygshållaren och kan leda till skada på arbetsstycket eller negativ inverkan på den precision med vilken arbetsstycket bearbetas.

För att minimera varje tendens hos insatsen till att flytta sig i förhållande till en verktygshållare under användning, kan man förse en insatsanliggande stödyta hos den insatsmottagande fickan i verktygshållaren med en urtagning så att det kan säkerställas kontakt mellan två punkter på den insatsanliggande stödytan och insatsens insatslagrande yta. Genom att åstadkomma en urtagning i den insatsanliggande stödytan eller den insatslagrande ytan, även i ett fall där en insatslagrande yta eller insatsanliggande stödyta är mindre än perfekt plan, kommer det att finnas två kontaktpunkter mellan de två ytorna, vilket minskar insatsens tendens till att gunga' i förhållande till verktygshållaren. l typfallet uppvisar insatser hål för mottagning av en fastspänningsskruv, ett stift eller av ett armparti av en fastspänning som tenderar att tvinga den eller de 10 15 20 530 374 3 insatslagrande ytorna mot den/de insatsanliggande ytorna. Det är också känt med att försöka minimera tendensen hos en insats till att röra sig relativt verktygshållaren genom att anordna en fastspänningsyta på insatsen som kommer i beröring med en klämyta vid minst två punkter. Detta uppnås typiskt med att anordna en månghörnig fastspänningsyta i insatsen för kontakt med en cirkelformad fastspänningsyta på en skruv, ett stift eller armdel. U.S. Patent nr. 3,341,921, som ingår häri som referens, beskriver ett sådant arrangemang. Det är önskvärt att åstadkomma ett enkelt arrangemang för minimering av tendens för en insats att pivotera i förhållande till fastspänningskonstruktionen. l enlighet med en aspekt av föreliggande uppfinning innefattar en skäregg en insatskropp som uppvisar ett fastspänningshål och en fastspänningsyta som avgränsas åtminstone av en del av en icke-cirkelformad, allmänt elliptisk kon. l enlighet med en andra aspekt av föreliggande uppfinning innefattar en skäregg en verktygshållare innefattande åtminstone en insatsmottagande ficka, varvid den insatsmottagande fickan inkluderar en yta som åtminstone anligger mot en sida, en skärinsats innefattande en insatskropp som har åtminstone en yta för insatslagring', och ett fastspänningshål och en fastspänningsyta som avgränsas åtminstone delvis av en icke-cirkelformad, allmänt elliptisk kon, och varvid ett klämdon uppvisar en klämyta som är avpassad för att komma i kontakt med fastspänningsytan vid två beröringspunkter, så att åtminstone en sidanliggande stödyta och åtminstone en insatslagrande yta är säkert fastgjorda i ingreppskontakt med varandra.

KORT BESKRIVNING AV RlTN|NGARNA 10 i15 20 530 374 4 Särdragen och fördelarna med föreliggande uppfinning är lätta att förstå vid inläsning av följande detaljerade beskrivning i samband med ritningarna, i vilka samma siffror står för likadana element och i vilka: FIG. 1A och 1B utgör vyer underifrån resp. isidoperspektiv, av ett skärverktyg i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 2 är en vy underifrån av ett skärverktyg i en verktygshållare I enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 3A-3E är resp. en perspektivvy ovanifrån, en planvy ovanifrån, en tvärsnittsvy från sidan, en tvärsnittsvy genom sektion 3D-3D I FIG. 3C, och en tvärsnittsvy genom sektion 3E-3E i FIG. 3C av en skärinsats i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 4 är en vy underifrån av en skärinsats i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 5 är en vy underifrån av en skärinsats och ett klämdon i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; FIG. 6 är en tvärsnittsvy genom sektion 6-6 av ett parti av skärverktyget i FIG. 1A; FIG. 7 är en schematisk vy som visar kontakten mellan en klämyta hos klämdonet och en fastspänningsyta på en insats i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; och FIG. 8 är en schematisk tvärsnittsyta av ett parti av ett skärverktyg i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning; 10 15 20 530 374 DETALJERAD BESKRIVNING Ett skärverktyg 21 i enlighet med en utföringsform av föreliggande uppfinning visas i FIG. 1A-1 B, 2, 6, och 8. Det illustrerade skärverktyget 21 är ett fräsverktyg; denna uppfinnings aspekter får dock anses utgöra tillämpning för alla typer av skärverktyg i vilka ingår utbytbara skärinsatser, inklusive verktyg för fräsning, metall- och träborrning, svarvning. Skärverktyget 21 innefattar en verktygshållare 23 som i sin tur innefattar åtminstone en insatsmottagande ficka 25 som inkluderar en yta 27 som anligger mot minst en sida. Hos skärverktyg 21 ingår ofta, såsom hos det illustrerade fräsverktyget, ett flertal insatsmottagande fickor 25.

I skärverktyget 21 ingår dessutom en skårinsats 29 som är mottagbar i en insatsmottagande ficka 25. Såsom framgår av FIG. 3A-3E och 4, innefattar skärinsatsen 29 en insatskropp 31 som har åtminstone en yta 33 för insatslagring (se FIG. 1A och 8) och ett fastspänningshål 35 i vilket ingår en fastspänningsyta 37 som avgränsar minst ett parti av en icke-cirkelformad, allmänt elliptisk kon, eller stympad kon. lnsatskroppen 31 utgörs företrädesvis av en hård substans( t.ex. volframkarbid, WC) och bindemedel (t.ex. kobolt, Co). lnsatskroppen 31 är eventuellt belagd med skikt av exempelvis Al203, TiN och/eller TiCN.

I skärverktyget 21 ingår också ett klämdon 39 som har en klämyta 41 såsom framgår av FIG. 2, 5 (streckat), 6, 7, och 8 och är avpassad för kontakt med fastspänningsytan 37 vid åtminstone två beröringspunkter 43 och 45 (FIG. 6 och 7) så att åtminstone en sidanliggande stödyta 27 och åtminstone en yta 33 för insatslagring är säkert fastgjorda i kontakt med varandra. Kontakt mellan de till antalet minst två kontaktpunkterna 43 och 45 och fastspänningsytan 37 anordnas som regel så att en 10 15 20 53Ü 374 6 kraftresultant FR (FIG. 6) av de krafter som appliceras vid de minst två kontaktpunkterna tvingar insatsens 29 insatslagrande yta 33 mot den insatsanliggande stödytan 27 hos fickan 25. Klämytan 41 är i typfallet, i tvärsnitt, cirkelformad när den utgör del av ett huvud på en fastspänningsskruv. Klämytan 41 kan vara icke-cirkulär men måste vara av en form som skiljer sig tillräckligt från fastspänningsytans form på så vis att det bildas minst två kontaktpunkter 43 och 45 när ytorna anläggs mot varandra.

Fastspänningsytan 37 kan emellertid utgöra del av en större yta som inte är en icke-cirkulär, allmänt elliptisk kon; själva fastspänningsytan skall betraktas som ett parti av en större yta där klämytan 41 är avsedd att komma i kontakt med nämnda parti, och där klämytan har formen av en icke-cirkulär, allmänt elliptisk kon eller kon av stympad form. För ändamålen i enlighet med denna uppfinning skall, med undantag för annat angivande, en “elliptisk kon" definieras att omfatta former som är elliptiska så väl som andra avrundade former, exempelvis ovaler vilka ej är ellipser i matematisk bemärkelse, och skall definieras att utesluta former som är cirkulära, även om, tekniskt sett, en cirkel utgör en form av ellips. Det är inte lika viktigt med exakt form hos ytorna som möjligheten att ha minst två diskreta kontaktpunkter mellan fastspänningsytan 37 och klämytan 41 (som i regel är cirkelformad). De till antalet minst två kontaktpunkterna 43 och 45 minskar möjligheten till rörelse för insatsen 29 i förhållande till klämdonet 39 jämfört med kläm-/fastspänningsarrangemang som har en enda kontaktpunkt.

I de illustrerade utföringsformerna sträcker sig fastspänningshålet 35 genom insatskroppen 31, och den insatsmottagande fickan 25 inkluderar ett invändigt gängat hål 47 för att motta en gängad spännskruv 49. Ett huvud 51 hos spännskruven 49 och, närmare bestämt, undersidan av fastspänningsskruvens huvud, definierar klämytan 41. 10 15 20 530 374 7 Undersidan av spännskruvens huvud 51 kan ha vilken som helst lämplig form, men har i regel formen av en allmänt stympad kon, en allmänt sfärisk form (visas med streckad linje i FIG. 8), eller en form mellan konisk och sfärisk.

En axellinje ATH för det invändigt gängade hålet 25 är som regel allmänt parallell och anordnad i linje med en axellinje ACH för fastspänningshålet 35 när minst en sidanliggande stödyta 27 och minst en insatslagrande yta 33 är säkert fastgjorda i kontakt med varandra vilket framgår av FIG. 8; som emellertid framgår av FIG. 8 kan de vara icke-parallella och definiera en vinkel med varandra, såsom detta finns beskrivet i U.S. Patent Nr. 3,662,444, U.S. Patent Nr. 5,199,828 eller U.S. Patent Nr. 6,579,042, vilka ingår häri som referens.

Klämdonet 39 är avpassat att röra sig till ett fastspänningsläge med avseende på verktygshållaren 23 och skärinsatsen 29, i vilket fastspänningskrafter vid de två kontaktpunkterna 43 och 45 tvingar åtminstone en insatslagrande yta 33 hos skärinsatsen mot åtminstone en insatsanliggande stödyta 27 hos den insatsmottagande fickan 25. l synnerhet beträffande insatser av polygonal typ, såsom visas i FIG. 1A, 1B, och 2, där den insatsmottagande fickan 25 i typfallet inkluderar minst två mot insatsen anläggande ytor 27. l skärinsatsen 29 ingår typiskt minst två för insatslagring avsedda ytor 33, och klämkrafterna vid de två kontaktpunkterna 43 och 45 tvingar åtminstone de två insatslagrande ytorna mot åtminstone två insatsanliggande ytor.

Den minst en mot insats anläggande ytan 27 och den minst en yta 33 för insatslagring definierar i typfallet noll-vinklar med en axellinje ACH för fastspänningshålet 35 när åtminstone en sidanliggande yta och minst en insatslagrande yta är säkert fastgjorda i kontakt med varandra. De vinklar som bildas av stödytan 27 för 10 15 20 530 374 8 anläggning och den insatslagrande ytan 33 äri typfallet desamma, eller nästintill desamma, på sådant vis att, när den (vanligen cirkulära) klämytan 41 hos klämdonet 39 rör sig nedåt i fastspänningsposition längs den allmänt koniska elliptiska ytan av spännhålets 35 fastspänningsyta 37, en kamverkan hos kontaktpunkterna 43 och 45 tvingar den eller de insatslagrande ytorna i riktning mot och i kontakt med respektive yta/ytor för anläggning mot insats. Man inser emellertid att föreliggande uppfinning har sin tillämpning med insatser med insatslagrande ytor som är parallella med axellinjen i fastspänningshålet 35, på sådant sätt där insatsen är indexerbar genom att det vänds upp och ner på den.

Om exempelvis vinkeln hos den insatslagrande ytan 33 med axellinjen ACH för fastspänningshålet 35 är mindre än vinkeln för den anläggande stödytan 27 med axellinjen ACH, och om den insatslagrande ytan sträcker sig ovanför stödytan, är det möjligt att med allmän precision förutsäga att kontakt mellan den insatslagrande ytan 33 och stödytan 27 kommer att inträffa vid det övre partiet av stödytan, vilket därmed bidrar till ett säkerställande av att skäreggen/-eggarna hos insatsen 29 kommer att bli korrekt placerade relativt verktygshållaren 23. Såsom framgår av FIG. 8, så är den mot insatsen anläggande ytan 27 allmänt parallell med den insatslagrande ytan 33 för en viss sträcka så att kontakt kan ske över en på förhand definierad ytarea. Detta reducerar den arealstorlek för insats och ficka som måste skapas för att uppfylla exakta toleranser. Detta arrangemang tenderar dessutom till att fördela krafterna mellan den insatslagrande ytan och den insatsanliggande stödytan över en större area än när en kontakt mellan stödytan och den insatslagrande ytan inträffar primärt i det övre partiet av stödytan, såsom detta visas streckat i FIG. 8 där den insatsanliggande stödytan 27A 10 15 20 530 374 9 och den insatslagrande ytan 33 definierar olika vinklar relativt varandra över deras hela höjd, även om ett sådant arrangemang inte utesluts av föreliggande uppfinning. Andra teknikförfaranden för att säkerställa eller öka precisionen beträffande positionering av insatsen 29 i förhållande till verktygshållaren 23 är kända, och denna uppfinning skall ej betraktas som begränsad till någon speciell teknik.

För att ytterligare underlätta ett säkerställande av korrekt insättning av insatsen 29 relativt verktygshållaren 25, såsom detta beskrivs i U.S. Patent Nr. 5,421,679, vilket ingår häri som referens, kan det i åtminstone en insatslagrande yta 33 och l åtminstone en sidanllggande stödyta 25 ingå en urtagning 53 (visas streckati FIG. 8) som har upptagits däri på sådant sätt att minst en insatslagrande yta och minst en sidanliggande stödyta kommer i beröring med varandra åtminstone vid två diskreta punkter när de befinner sig i kontakt med varandra.

Såsom framgår av FlG. 3B, kan insatsens 29 fastspänningsyta 37 definiera en elliptisk kon (vanligen en elliptisk, stympad kon) eller, såsom visas streckat i FIG. 3B, del av en elliptisk kon såsom del av två eller fler över varandra placerade elliptiska, stympade koner, och liknande. lnsatsen 29 kan vara av vilken önskvärd form som helst, såsom polygonal eller cirkulär, vid ett betraktande längs axellinjen ACH för spännhålet 39. F IG. 8 visar en insats 29 i tvärsnitt som kan vara av månghörnings- eller cirkelform. Även om insatsen 29 har beskrivits i samband med utföringsformer vari spännhålet 39 sträcker sig helt och hållet genom insatskroppen 33, så kan spännhålet ges en form så att det sträcker sig enbart partlellt genom insatskroppen. Istället för att fastgöra insatsen 29 med ett klämdon 39 i form av en skruv eller bult, så kan kläm- eller spänndonet utgöra annan känd form, exempelvis i form av en spännarm (ej visad) som 10 15 20 530 374 10 är fastgjord i eller utgör sammanhängande enhet med verktygshållaren och förankrar en insats med avseende på en ficka eller en urtagning för insatsen i verktygshållaren.

Utföringsformer av verktygshållare med en mängd olika former av spännarmar finns beskrivna i exempelvis U.S. Patent Nr. 6,702,528, 6,244,790, och 6,168,357, vilka ingår häri som referens.

Skärinsatsen 29 kan uppvisa ett fastspänningshål 35 som, förutom fastspänningsytan 39 som har formen av en elliptisk kon, kan inkludera en allmänt cylindrisk yta 55. Den allmänt cylindriska ytan 55 anläggs vanligen vertikalt ovanför fastspänningsytan 39 och kan vara användbar för, bland annat, att säkerställa att huvudet 51 på skruven 49 anordnas nedanför en övre ände av fastspänningshålet 35.

Fastspänningshålet 39 och cylinderytan 55 skär vanligen varandra, medan emellertid en annan slags yta, såsom en kurvformig eller halvklotformad yta kan anläggas mellan ytorna.

Fastspänningsytan 39 har som regel två ändar, dvs. en övre ände 57 och en nedre ände 59. Den cylindriska ytan 55 kan anläggas nära ena änden, och exempelvis kan den övre änden 57 av fastspänningsytan 39, och den ände 59 av fastspänningsytan som är motsatt cylinderytan, dvs. den nedre änden 59 bilda skärning med en andra, allmänt cylindrisk yta 61. l föreliggande ansökan föreligger en öppen användning av termer såsom ”inklusive” och är avsedd att ha samma innebörd som ”innefattande” och ej förhindra en förekomst av annan struktur, annat material eller utföranden. På liknande sätt gäller att även om användningen av termer såsom “kan” eller ”kan eventuellt” är avsedd att vara öppen och återspegla att struktur, material eller utföranden inte är nödvändiga, så är ett 530 374 11 underlåtande att använda sådana termer ej avsett att återge att struktur, material eller utföranden är väsentliga. l den utsträckning att struktur, material eller utföranden i detta nu betraktas som väsentliga, ges de en sådan identifikation. Även om den här uppfinningen har illustrerats och beskrivits i enlighet med en föredragen utföringsform, ska det erkännas att variationer och förändringar kan genomföras härunder utan att avsteg göres från uppfinningen såsom denna presenteras i patentkraven.

Claims (21)

10 15 20 530 374 12 PATENTKRAV:

1. En skärinsats (29), k ä n n e t e c k n a d av att insatsen innefattar en insatskropp (31) som uppvisar ett fastspänningshål (35) inklusive en fastspänníngsyta (37) som definierar åtminstone en del av en icke-cirkelformad, allmänt elliptisk kon som har enbart två klämkontaktpunkter som ligger på en imaginär cirkel.

2. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningsytan (37) definierar en stympad, elliptisk kon.

3. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningsytan (37) definierar delar av två eller fler på varandra anordnade, stympade, elliptiska koner.

4. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att insatskroppen (31) är månghörning vid ett betraktande längs en axellinje (ACH) ifastspänningshålet (35).

5. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att insatskroppen (31) är cirkelformad vid ett betraktande längs en axellinje (ACH) ifastspänningshålet (35).

6. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningshålet (35) sträcker sig genom en insatskropp (31). 10 15 20 530 374 13

7. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningshålet (35) inkluderar en allmänt cylindrisk-yta (55, 61).

8. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningsytan (37) och den cylindriska ytan (55, 61) skär varandra.

9. Skärinsatsen (29) i enlighet med krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningsytan (37) uppvisar två ändar (57, 59), varvid den cylindriska ytan (55) är anordnad nära ena änden (57) av fastspänningsytan (37), och varjämte en ände (59) av fastspänningsytan (37) som är motsatt den cylindriska ytan (55) bildar skärning med en andra, allmänt cylindrisk yta (61).

10. Ett skärverktyg (21) innefattande en verktygshâllare (23) som innefattar åtminstone en insatsmottagande ficka (25), varvid den insatsmottagande fickan inkluderar en minst en sidanliggande stödyta (27), k ä n n e t e c k n at av att skärverktyget innefattar en skärinsats (29) som innefattar en insatskropp (31) som har åtminstone en yta (33) för insatsiagring och ett fastspänningshål (35) inklusive en fastspänningsyta (37) som definierar åtminstone en del av en icke-cirkelformad, allmänt elliptisk kon, och varvid ett klämdon (39) uppvisar en klämyta (41) som är cirkulär i ett tvärsnitt som tages vinkelrätt mot en längdaxel hos klämytan och är avpassad för att komma i kontakt med fastspänningsytan (37) vid två kontaktpunkter (43, 45) som ligger på en imaginär cirkel, 10 15 20 530 374 14 så att åtminstone en sidanliggande stödyta (27) och åtminstone en insatslagrande yta (33) är fastgjorda i säker kontakt med varandra.

11. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att fastspänningshälet (35) sträcker sig genom insatskroppen (31).

12. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 11, vari den insatsmottagande fickan (25) inkluderar ett invändigt gängat hål (47) för att ta emot en gängad spännskruv (49) och ett huvud (51) hos spännskruven som definierar klämytan (41).

13. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 12, vari spännskruvens huvud (51) definierar formen av en allmänt stympad kon.

14. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 12, vari spännskruvens huvud (51) definierar en allmänt sfärisk form.

15. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 12, vari en axellinje (ATH) för det invändigt gängade hålet (47) definierar en vinkel, som ej är 0, med en axellinje (ACH) för fastspänningshålet (35) när åtminstone en sidanliggande stödyta (27) och åtminstone en insatslagrande yta (33) är säkert fastgjorda i kontakt med varandra.

16. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 12, vari spännskruvens huvud (51) är allmänt cirkelformat i tvärsnitt. 10 15 20 53Ü 374 15

17. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 10, vari klämdonet (39) är avpassat att röra sig ifastspänningsläge med avseende på verktygshållaren och skärinsatsen (29), i vilka fastspänningskrafter vid de två kontaktpunkterna (43, 445) tvingar åtminstone en insatslagrande yta (33) hos skärinsatsen (29) mot åtminstone en insatsaniiggande stödyta (27) hos den insatsmottagande fickan (25).

18. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 17, vari den insatsmottagande fickan (25) inkluderar minst två insatsaniiggande ytor (27) och skärinsatsen (29) inkluderar minst två insatslagrande ytor (33), och vari fastspänningskrafterna vid de två kontaktpunkterna (43, 45) tvingar de till antalet minst två insatslagrande ytorna (33) mot de till antalet minst två insatsaniiggande ytorna (27).

19. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 10, vari minst en insatsaniiggande stödyta (27) och åtminstone en yta (33) för insatslagring definierar vinklar, som ej är 0 grader, med en axellinje (ACH) för fastspänningshålet (35) när åtminstone en sidanliggande stödyta (27) och åtminstone en yta för insatslagring (33) är säkert fastgjorda i kontakt med varandra.

20. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 19, vari den vinkel, som ej är 0 grader och definieras av åtminstone en yta för insatslagring (33) med axellinjen (ACH) för fastspänningshålet (35), skiljer sig från den vinkel, som ej är 0 grader och definieras av åtminstone en sidanliggande stödyta (27). 530 374 16

21. Skärverktyget (21) i enlighet med krav 10, vari minst en insatslagrande yta (33) och minst en sidanliggande stödyta (27) inkluderar en däri bildad urtagning (53) på sådant sätt att åtminstone en yta (33) för insatslagring och åtminstone en sidanliggande stödyta (27) kommer i kontakt med varandra vid minst två diskreta punkter när de inträder i kontaktgörande förbindelse med varandra.