SE534617C2 - Metod för gängfräsning, datorläsbart medium och gängad artikelsning - Google Patents

Description

534 B17 42, ett av verktyget och arbetsstycket i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot en riktning för den geometriska axeln för arbetsstycket medan samtidigt åtminstone ett av verktyget och arbetsstycket förflyttas i förhållande till varandra i väsentligen en axiell riktning av arbetsstycket så att nämnda åtminstone en skäregg bildar ett flertal urtagningar i arbetsstycket under det att skäreggen går i och ur ingrepp relativt arbetsstycket, varvid nämnda flertal urtagningar definierar en skruvformad gänga, varvid nämnda flertal runtomgående positioner åtskiljs i intervall mellan 20-30 um kring omkretsen hos arbetsstycket. l enlighet med ännu en annan aspekt av föreliggande uppfinning anvisas en gängad artikel som innefattar åtminstone en ingång och en skruvformad gänga som innefattar åtminstone ett varv, varvid gängan innefattar ett flertal regelbundet åtskilda spår som sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot en längd av gängan, varvid nämnda urtagningar är åtskilda i intervall mellan 20-30 pm kring omkretsen hos den gängade artikeln.

KORT BESKRIVNING AV FtlTNlNGARNA Särdragen hos och fördelarna med föreliggande uppfinning förstås väl genom att läsa följande detaljerade beskrivning tillsammans med ritningarna på vilka samma siffror anger liknande element och på vilka: FIG. 1A-1C är partiella tvärsnittsvyer från sidan av ett arbetsstycke på vilka ett gängfräsningsverktyg visas vid olika axiella och radiella positioner i förhållande till arbetsstycket; 534 B17 5 FIG. 1D är en schematisk vy ovanifràn av ett arbetsstycke som visar ett gängfråsningsverldyg vid olika positioner runt en invändig omkrets av arbetsstycket och FIG. 1E är en schematisk vy ovanifràn av ett arbetsstycke som visar ett gängfräsningsverktyg vid olika radiella positioner i förhållande till en Iängdaxel för arbetsstycket; FIG. 1F är en partiell tvärsnittsvy från sidan av ett arbetsstycke efter en första passage av ett gängfräsningsverktyg, och FIG. 1G är en partiell tvärsnittsvy fràn sidan av ett arbetsstycke efter ett flertal passager av ett gängfräsningsverktyg; FIG. 2A är en schematisk vy av ett arrangemang av skäreggar för att utforma en gänga med flera ingångar, och FIG. 25 är en schematisk vy frán sidan av ett arrangemang av skäreggar för att utforma en gänga med en ingång; FIG. 3A är en perspektivvy av ett gängfräsningsskär, FIG. 38 och 3G är respektive sido- och ändvyer av skäret enligt FIG. 3A, och FIG. 3D är en tvårsnittsändvy tagen vid snittet 3D-3D enligt FIG. 38; och FIG. 4A är en sidovy av en verktygshàllare för ett gångfräsningsverktyg, och FIG. 4B och 4C är sprängda sido- och bottenvyer av ett gängfräsningsverktyg som visas med skär avlågsnade från skärmottagande urtagningar på verktygshàliaren.

DETALJEFtAD BESKRIVNING En metod för att utforma ett gängat arbetsstycke 21 ses med hänvisning till FIG. 1A-1G. Enligt metoden roteras ett verktyg 23 kring en geometrisk axel AT för verktyget.

Verktyget 23 har en verktygshàllare 25 och åtminstone en skäregg 27 arrangerad radiellt i förhållande till den geometriska axeln AT för verktyget. Såsom till exempel 534 B17 4 framgår av FIG. 1A-1C förflyttas, vid ett flertal runtomgående positioner (som visas i FIG. 1D såsom positioner a-j) kring en geometrisk axel AW för arbetsstycket 21, åtminstone ett av verktyget 23 och arbetsstycket 21 i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot en riktning av den geometriska axeln för arbetsstycket, dvs radiellt utåt från den position som visas i FIG. 1A till den position som visas i FIG. 1B, och radiellt inåt från den position som visas i FIG. 1B till den position som visas i FIG. 1C, och såsom visas av vyn ovanifrån som visas i FIG. 1E, där en radiellt inre position av verktyget 23 visas genomsynligt, och en radiellt yttre position av verktyget visas med heldragna linjer.

Samtidigt med rörelsen radiellt inåt och utåt förflyttas åtminstone ett av verktyget 23 och arbetsstycket 21 i förhållande till varandra i väsentligen en axiell riktning av arbetsstycket, dvs väsentligen kontinuerligt axiellt nedåt såsom visas i FIG. 1A-1C. På detta vis bildar nämnda åtminstone en skäregg 27 ett flertal urtagningar i arbetsstycket.

En enda urtagning 29 visas i FIG. 1F, dvs utformad av en enda passage av verktyget 23 i förhållande till arbetsstycket 21. Avsaknaden av perfekt symmetri hos urtagningen 29 kring en längdaxel för arbetsstycket kan förklaras av det faktum att verktyget rör sig utmed den geometriska axeln för arbetsstycket när urtagningen utformas. Detta kan vara fördelaktigt vid skapande av en gängform. Rörelse av arbetsstycket och/eller verktyget i förhållande till varandra i en axiell riktning av arbetsstycket beskrivs såsom "väsentligen" i en axiell riktning eftersom arbetsstycket 21 ofta kommer att vridas och/eller verktyget 23 kommer att kontrolleras för att röra sig med en runtomgående rörelsekomposant så att verktyget följer en "S"-forrnad urtagning 29 såsom framgår av FIG. 1F för att kompensera för förändringar av angreppspunkten för det roterande 534 517 ._.- b verktyget när verktyget och/eller arbetsstycket förflyttas radiellt i förhållande till varandra. Såsom till exempel framgår av FIG. 1E kommer angreppspunkten PA1 av verktyget 23 att i typiska fall ligga på en linje som sträcker sig igenom centrumaxlama för verktyget och arbetsstycket 21 när verktyget först kommer i kontakt med arbetsstycket, men kommer att röra sig till punkterna PA2L eller PA2R till vänster eller höger (beroende på rotationsriktningen hos verktyget) om linjen igenom centrumaxlama för verktyget och arbetsstycket när verktyget skär sig in i arbetsstycket. Ett flertal urtagningar som är utformade av ett flertal passager av verktyget 23 i förhållande till arbetsstycket 21 definierar tillsammans en skruvformad gänga 31 såsom visas i FIG. 1G. Den resulterande gängade artikeln 21 innefattar åtminstone en ingång 33 och en skruvformad gänga 31 som innefattar åtminstone ett varv, varvid gängan innefattar ett flertal regelbundet åtskilda spår som sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot en längd av gängan.

Vanligen åstadkoms relativ rörelse av arbetsstycket 21 och verktyget 23 genom att förflytta verktyget i förhållande till arbetsstycket, ehuru det även är möjligt att arbetsstycket kan förflyttas i förhållande till verktyget och/eller att både arbetsstycket och verktyget kommer att förflyttas i förhållande till varandra. I diskussionssyfte kommer det att antas att verktyget 23 rör sig i förhållande till arbetsstycket 21, varvid det förstås att aspekter av uppfinningen kan inbegripa att arbetsstycket rör sig i förhållande till verktyget, eller både arbetsstycket och verktyget rör sig i förhållande till varandra.

I den metod som illustreras i FIG. 1A-1G är den skruvformade gängan 31 en invändig gänga. Dock kan den skruvformade gângan istället vara en utvändig gänga så som visas i FIG. 2A-2B. 534 B17 Såsom framgår av FIG. 1A-1C har verktyget 23 vanligen ett flertal skäreggar 27 som är arrangerade radiellt i förhållande till den geometriska axeln AT för verktyget 23.

Rörelse av verktyget 23 och arbetsstycket 21 i förhållande till varandra i den riktning som är väsentligen vinkelrät mot riktningen av den geometriska axeln AW för arbetsstycket 21 medan verktyget roterar kring verktygets geometriska axel AT åstadkommer att åtminstone två av nämnda flertal skäreggar 27 samtidigt bildar åtminstone två spår i arbetsstycket, naturligtvis under antagande att ingendera av skäreggarna är i en tidigare utformad urtagning.

Det gängade arbetsstycket 21 kan vara utformat med en eller flera ingångar, dvs gängan kan vara en multipelgänga såsom framgår av FIG. 2A eller en enkelgänga såsom framgår av FIG. 2B. FIG. 2A visar ett arbetsstycke 121 som år utformat med två ingångar 33a och 33b som svarar mot två gånger 31 a och 31 b. När sådana gångor 31a och 31 b utformas av ett verktyg med flerfaldiga skäreggar 27, har varje gänga hos det gängade arbetsstycket 21 med N ingångar en stigning P, och spetsar 35 hos nämnda flertal skäreggar 27 av verktyget kan vara åtskilda enligt sambandet P/N. För gängorna 31 a och 31 b som var och en har stigningen P med två ingångar 33a och 33b som visas i FlG. 2A kan delningen mellan spetsarna hos två skäreggar sålunda vara P/2. För en gänga med en ingång, där gängan har en stigning P, kan spetsarna 35 hos ett flertal skäreggar 27 vara åtskilda enligt sambandet NP, där N är ett heltal utom noll. Sålunda kan multipla skäreggar 27 vara åtskilda med delningen 1P, såsom visas med heldragna linjer, eller andra delningar, såsom 2P eller 3P etc, såsom visas med genomsynliga linjer. 534 G1? Genom att göra ett flertal passager av verktyget 23 i förhållande till arbetsstycket 21 vid nämnda flertal runtomgàende positioner runt arbetsstycket blir gängan 31 allt fullständigare utformad. För många applikationer kan passagema utföras vid 3° till 5°- intervall kring den geometriska axeln AW för arbetsstycket 21. Det anses för närvarande att det för många applikationer av gängan 31 kommer att vara önskvärt att utföra nämnda flertal passager vid ett flertal runtomgàende positioner som är åtskilda med intervall mellan 20-30 pm kring omkretsen hos arbetsstycket 21 eller något vinkelintervall.

Till skillnad från i gängor som utformas av typiska gängfräsar kan den skruvlormade gängan 31 som utformas enligt en aspekt av metoden enligt föreliggande uppfinning ha en grundform som är annonunda än en profil av nämnda åtminstone en skäregg 27. Såsom till exempel framgäri FIG. 1A-1C har gängan 31 en generellt làngsträckt och krökt fonn, tex en repgânga, medan skäreggarna 27 är mer triangulära och har kortare form. Genom att ge lämpliga instruktioner till en konventionell fräsmaskin, såsom via ett datorprogram, kan gângor 31 av en mängd former och storlekar utformas i arbetsstycken med ett enda verktyg 23.

Skäreggama 27 är i typiska fall anordnade pà ett gängfräsningsskär 37 sàsom visas i FIG. 3A-3D. Skäret 37 innefattar ett flertal tänder 39 som är longitudinellt åtskilda utmed en kant hos skäret. Varje tand 39 har en skäregg 27 vid en spets 35 hos tanden. Skäreggen 27 kan innefatta en hel eller väsentligen en hel periferi av tanden 39, eller endast ett parti av tanden nära spetsen 35. Såsom framgår av FIG. 1A-1C kan skäreggen 27, dvs partiet hos tanden 39 som faktiskt skär arbetsstycket 21, vara ett relativt litet parti av spetsen 35 hos tanden med ett väsentligen icke-skärande parti 41 534 E17 8 mellan skäreggen 27 och huvudkroppen 43 hos skäret. Ett longitudinellt avstånd LDCE mellan godtyckliga två skäreggar är åtminstone två gånger större än en longitudinell längd LLCE av någon skäregg och/eller, såsom framgår av FIG. 3B, åtminstone två gånger större, och företrädesvis åtminstone tre gånger större, än en höjd H av någon tand 39 mätt från spetsen 35 av tanden till en bas 42 av tanden, vanligen där tanden genomskär en toppdel 44 av en huvudkropp 43 av skäret. Genom att välja ett lämpligt longitudinellt avstånd LDCE kan ett verktyg och skär användas på ett sätt som underlättar utformning av en mängd gängformer som kan vara annorlunda än formen hos tândema 39.

Såsom framgår av FIG. 3C och 3D kan varje tand 39 vara försedd med första och andra skäreggar 27 pà motsatta första och andra sidor 45 och 47 hos skäret 37.

Skäret 37 kan vara rotationssymmetriskt kring en rotationscentrumlinje CL hos skäret som ses i FIG. 3B så att när en sida av skäret blir utnött kan det vridas och den andra sidan kan användas.

Då skäret 37 på varje tand 39 är försett med första och andra skäreggar 27 på första och andra sidor 45 och 47 hos skäret har tanden första och andra spànytor 49 som sträcker sig från de första respektive andra skäreggarna 27 bort från spetsen 35 hos tanden. De första och andra spånytorna 49 definierar en spetsig vinkel ANG med varandra så att ett smalaste parti N av tanden 39 är fjärmat från spetsen 35 hos tanden.

Första och andra skärande ytor 51 är anordnade nära ändar 53 av de första respektive andra spànytoma 49. De första och andra skärande ytorna 51 sträcker sig från placeringen nåra ändarna 53 av de första och andra spànytoma 49 i en riktning bort från en longitudinell centrumlinje eller centralt plan CP (FIG. 3C) hos skäret 37. De 534 B17 <7 första och andra skärande ytorna 51 kan vara krökta för att underlätta spånbildning. I skäret 37 som visas i FIG. 3A-3D sträcker sig nämnda flertal tänder 39 från en långsträckt skärkropp 43, och de första och andra skärande ytorna 51 är åtminstone partiellt utfonnade i kroppen.

Såsom framgår av FIG. 4B-4C innefattar ett gängfräsningsverktyg 23 åtminstone ett och vanligen ett flertal gängfrässkär 37 (FIG. 4B-4C) och en verktygshållare 25 som innefattar en eller flera skärmottagande urtagningar 57 för att ta emot den làngsträckta kroppen av skäret/skâren så att nämnda flertal tänder 39 sträcker sig radiellt i förhållande till längdaxeln AT för verktyget. Verktygshållaren 25 innefattar i typiska fall ett flertal skärmottagande urtagningar 57 som är anordnade vid olika longitudinella positioner utmed verktyget. Urtagningarna 57 kan vara longitudinellt åtskilda så att ett longitudinellt avstånd LDCE' mellan en första skäregg 27 på ett första skär 37 i en första skärmottagande urtagning 57 vid en första longitudinell position utmed verktyget och en andra skäregg 127 på ett andra skär 137 i en andra skärrnottagande urtagning 157 vid en andra longitudinell position utmed verktyget är lika med ett avstånd LDCE mellan den första skäreggen på det första skäret och en annan skäregg 27 pä det första skäret.

Verktygshållaren 25 innefattar i typiska fall ett flertal skärmottagande urtagningar 57 som är anordnade vid olika positioner runt en omkrets av verktyget 23.

Skären 37 kan säkras i de skärrnottagande urtagningarna 57 på godtyckligt lämpligt sätt. I typiska fall är verktygshållaren 25 försedd med ett flertal invändigt gängade öppningar 59 som sträcker sig från en yta av verktygshàllaren till de skärmottagande urtagningarna 57 och låsskruvar (ej visade) är anordnade i öppningama för att säkra skâren i förhållande till de skärmottagande urtagningama. 534 B17 lO Skären 37 kan vara försedda med urtagningar 61 för att ta emot ändar av làsskruvarna för att underlätta säkring av skären i förhållande till de skännottagande urtagningarna via låsskruvarna.

I föreliggande ansökning är användningen av termer sà som "inkluderande" icke begränsande och är avsedd att ha samma betydelse såsom termer så som "innefattande" och inte utesluta förekomsten av annan konstruktion, annat material eller andra åtgärder. Ehuru användningen av termer så som "kan" på samma sätt är avsedd att vara icke begränsande och avspegla att struktur, material eller åtgärder inte är nödvändiga, är underlätenheten att använda sådana termer inte avsedd att avspegla att konstruktion, material eller åtgärder är erforderliga. I den utsträckning som konstruktion, material eller åtgärder för närvarande anses vara erforderliga, är de identifierade som sådana. Även om denna uppfinning har illustrerats och beskrivits i enlighet med en föredragen utföringsform, inses det att variationer och ändringar kan göras däri utan att awika från uppfinningen såsom den framställs i patentkraven.

Claims (9)

534 B17 ll PATENTKFlAV

1. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21), innefattande: rotera ett verktyg (23) kring en geometrisk axel (AT) för verktyget (23), varvid verktyget (23) har en verktygshållare (25) och åtminstone en skäregg (27) som är arrangerad radiellt i förhållande till den geometriska axeln (AT) för verktyget (23); förflytta, vid ett flertal runtomgàende positioner kring en geometrisk axel för arbetsstycket (21 ), åtminstone ett av verktyget (23) och arbetsstycket (21) i förhållande till varandra i en riktning som är väsentligen vinkelrät mot en riktning för den geometriska axeln (AW) för arbetsstycket (21) medan samtidigt åtminstone ett av verktyget (23) och arbetsstycket (21) förflyttas i förhållande till varandra i väsentligen en axiell riktning av arbetsstycket (21) så att nämnda åtminstone en skäregg (27) bildar ett flertal urtagningar (29) i arbetsstycket (21) under det att skäreggen går i och ur ingrepp relativt arbetsstycket, varvid nämnda flertal urtagningar definierar en skruvformad gänga (31), varvid nämnda flertal runtomgàende positioner àtskiljs i intervall mellan 20-30 pm kring omkretsen hos arbetsstycket (21).

2. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21) enligt krav 1, i vilken verktyget (23) har ett flertal skäreggar (27) som är arrangerade radiellt i förhållande till den geometriska axeln för verktyget (23), och i vilken rörelse av verktyget (23) och arbetsstycket (21) i förhållande till varandra i den riktning som är väsentligen vinkelrât mot riktningen av den geometriska axeln (AW) för arbetsstycket (21) åstadkommer att 534 BT? hl åtminstone tvà av nämnda flertal skäreggar (27) samtidigt bildar åtminstone tvà spàr i arbetsstycket (21 ).

3. Metod för att utfonna ett gängat arbetsstycke (21) enligt krav 2, innefattande att utforma det gängade arbetsstycket (21) med N ingångar, där N > 1.

4. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21) enligt krav 3, i vilken varje gänga (31 a, 31 b) hos det gångade arbetsstycket (21) uppvisande N ingångar har en stigning P, och spetsar av nämnda flertal skäreggar (27) av verktyget (23) är åtskilda enligt sambandet P/N.

5. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21) enligt krav 2, i vilken gängan (31) har en stigning P, och spetsar av nämnda flertal skäreggar (27) är åtskilda enligt sambandet NP, där N är ett heltal skilt från noll.

6. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21) enligt nagot av kraven 1-5, i vilken den skruvforrnade gängan (31, 31a, 31 b) har en grundform som är annorlunda än en profil hos nämnda åtminstone en skåregg.

7. Metod för att utforma ett gängat arbetsstycke (21) enligt något av kraven 1-6, i vilken nämnda àtminstone ett av verktyget (23) och arbetsstycket (21) förflyttas iförhàllande till varandra i väsentligen en axiell riktning av arbetsstycket (21) som inkluderar en runtomgàende rörelsekomposant så att arbetsstycket följer en S-forrnad urtagning (29). 534 517 13

8. Datorläsbart medium som lagrar ett datorprogram som implementerar metoden enligt något av kraven 1-7.

9. Gängad artikel (21), innefattande åtminstone en ingång (33) och en skruvformad gänga (31) som innefattar åtminstone ett varv, k ä n n e t e c k n a d av att gängan innefattar ett flertal regelbundet åtskilda urtagningar (29) innefattande spår som sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot en längd av gängan, varvid nämnda urtagningar (29) är åtskilda i intervall mellan 20-30 pm kring omkretsen hos den gängade artikeln (21).