SE516052C2 - Borrverktyg - Google Patents

Description

W Ü 20 25 30 35 - . - » .- 516 052 2 Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda brister hos tidigare kända borrverktyg med utbytbara skärkroppar och skapa ett förbättrat borrverktyg. Ett grund- läggande syfte med uppfinningen är därför att skapa ett borr- verktyg som med enkla och få medel förmår säkra verktygets skärkropp på skaftet i ett centrerat tillstànd som på ett till- förlitligt sätt bibehålls under drift. Ett ytterligare syfte är att skapa ett borrverktyg vars skärkropp låter sig monteras resp. demonteras på ett enkelt och snabbt sätt. Ett annat syfte är att skapa ett borrverktyg vars skärkropp är självcentrerande såtillvida att skärkroppen i samband med borrning automatiskt bringas att inta korrekt läge även i sådana fall då skärkroppen initialt appliceras på ett felaktigt sätt. I en särskild aspekt tar uppfinningen även sikte på att skapa ett borrverktyg med förbättrad kylningsförmåga.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Fördelaktiga utföranden av uppfinningen är vidare definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivninq àv bifoqade ritninqar På ritningarna är: Fig 1 en partiell perspektivvy av ett borrverktyg enligt upp- finningen, varvid en skärkropp visas applicerad i ett säte i en fri ände av ett skaft, Fig 2 en analog perspektivvy visande samma verktyg från mot- satt sida, Fig 3 en perspektivvy visande enbart själva verktygsskaftet från samma sida som i fig 1, Fig 4 en analog perspektivvy visande skaftet från samma sida som i fig 2, Fig 5 en perspektivvy av samma skaft betraktat i brantare vinkel än i fig 3 och 4, Fig 6 en från en första sida betraktad perspektivvy av en skärkropp enligt uppfinningen, Fig 7 en perspektivvy visande samma skärkropp från motsatt sida, W Ü 20 25 30 35 u . - . a» 516 osz ål* šïï: ~ 3 Fig 8 en perspektivvy av samma skärkropp betraktad snett fram- ifrån, Fig 9 en perspektivvy visande skärkroppen snett bakifrån, Fig 10-13 fyra mot fig 6-9 svarande perspektivvyer visande ett alternativt utförande av en skärkropp, och Fig 14-17 analoga perspektivvyer visande ett ytterligare alter- nativt utförande av skärkroppen.

Detalíerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen I fig 1 och 2 visas från motsatta hàll en främre ände av ett borrverktyg vilket inbegriper ett skaft 1 och en i sin hel- het med 2 betecknad skärkropp. Pá konventionellt sätt har skaf- tet 1 avlång cylindrisk grundform och uppvisar två motsattai spånkanaler 3, 3' som sträcker sig skruvformigt utmed skaftet i riktning bakåt från skärkroppen. Skärkroppen 2 är monterad i ett i skaftets 1 främre ände utformat säte som kommer att be- skrivas närmare med hänvisning till fig 3-5. Detta säte, som inom fackmannakretsar benämns skärläge, är avgränsat av tvâ åtskilda, yttre partiet av skärkroppen 2 uppvisar en eller flera skärande axiellt utstickande skänklar 4, 5. Det främre eller eggar. I exemplet tänkes borrverktyget vara av s.k. DELTA-typ, varvid två schematiskt i fig 1 och 2 visade eggar 6, 6' sträcker sig i trubbig vinkel mot en gemensam spets 7 i skär- kroppens centrum. I fig 1 betecknar 8 en skruv vars uppgift kommer att beskrivas närmare nedan.

Nu hänvisas till fig 3-5 som tydligare åskådliggör det säte i vilket skärkroppen 2 härbärgeras. Av dessa figurer fram- går hurusom de båda axiellt utstickande skänklarna 4, 5 åt- skiljs av en plan bottenyta 9, vilken utbreder sig i ett plan vinkelrätt mot borrskaftets 1 geometriska längd- eller cent- rumaxel. Inåt avgränsas skänklarna 4, 5 av plana ytor eller in- sidor 10 resp. 11, vilka med fördel är inbördes parallella och sträcker sig parallellt med skaftets centrumaxel, dvs i rät vinkel mot bottenytan 9. Skänklarnas utvändiga ytor 12, 13 är däremot välvda för att i huvudsak ansluta sig till skaftets 1 cylindriska grundform. I den första skänkeln 4 är utformat ett gängat hål 14, vilket med fördel - ehuru ej nödvändigtvis - kan vara genomgående, dvs sträcka sig från insidan 10 till utsidan 12. I detta gängade hål 14 kan skruven 8 dras fast.

W U 20 25 30 35 » - ø . .u 516 052 4 Pâ insidan ll av den andra skänkeln 5 är utformad en stödklack 15, vilken uppvisar dels en ansatsyta 16 (nedan benämnd första ansatsyta), dels en stödyta 17 (nedan benämnd första stödyta) som är parallell med skänkelns 4 insida 10 (den kan med fördel - ehuru ej nödvändigtvis - även vara parallell 11). 15 i området av sin inre eller bakre med skänkelns 5 insida I det utförandeexempel som visas i fig 4 och 5 är klacken ände utformad med en inknappad midja 15', vilken avgränsas av en välvd yta 18 som tillsammans med en välvd försänkningsyta 19 i den plana bottenytan 9 avgränsar ett bàgformigt hörnutrymme mellan klacken och bottenytan 9.

I de båda skänklarna 4, 5 kan mynna kanaler 20 för kyl- vätska.

Nu hänvisas till fig 6-9 som i detalj illustrerar skär- kroppens 2 utformning. Axiellt motsatt skäreggarna 6, 6' upp- visar skärkroppen en undersida i form av en plan yta 21. I rät vinkel mot denna yta sträcker sig två plana, utvändiga ytor 22, 23 av vilka den förstnämnda är avsedd att vändas mot skänkelns 4 insida 10, 5 insida 11. I medan den andra är avsedd att vändas mot skänkelns det exemplifierade utförandet uppvisar skärkrop- 25, sig från undersidan 21 till området av skär- pen 2 vid sina motsatta kortändar välvda flankytor 24, vilka sträcker 6'. eggarna 6, Pá konventionellt sätt har dessa flankytor viss släppning, dvs sträcker sig i begränsad vinkel snett inåt bakåt från eggarnas yttre ändar (erforderlig släppning kan även åstadkommas på annat sätt). Mellan den plana ytan 23 och flank- ytan 24 sträcker sig en välvd yta 26 med samma grundform som spánkanalen 3. Dà skärkroppen appliceras i tillhörande säte avgränsar därför ytan 26 tillsammans med en välvd yta 27 på skänkeln 5 skaftet som avgränsar spànkanalen 3. På motsvarande sätt (se fig 1) en förlängning av den välvda yta i borr- sträcker sig en välvd yta 28 mellan skärkroppens plana yta 22 och flankytan 25 för att tillsammans med en välvd yta 29 (se fig 2) på skänkeln 4 bilda en förlängning av spánkanalen 3' fram till tillhörande skäregg.

Genom den till vänster i fig 6 visade flankdel av skär- kroppen 2 som avgränsas mellan ytorna 26 och 22 sträcker sig ett genomgående häl 30 som ej är gängat. Den del av hålet 30 som mynnar i ytan 22 har blott föga större diameter än skaftet 10 15 20 25 30 s 1 e 052 šïFšïäïß2II@äf§-:_§._:;- på skruven 8. Vid sin motsatta ände vidga: utrymme 30' i vilket en skalle på skruven kan härbärgeras. Här- vid kan skruvens skalle ansättas mot en ringformig yta 31, som bildar utrymmets 30' botten. På ett för uppfinningen utmärkande sätt är hålen 14 och 30 icke-centriska eller excentriska i för- hållande till varandra för att på i och för sig känt sätt på- föra skärkroppen 2 en viss förspänningskraft i samband med skruvens åtdragning. Dylik excentricitet mellan hålen 14, 30 kan åstadkommas på olika sätt. Ett sätt är att snedställa ett- dera av de båda hålen relativt det andra. Exempelvis kan det gängade hålet 14 sträcka sig i viss (synnerligen måttlig) vin- kel relativt ytan 10, medan det icke gängade hålet 30 sträcker sig i rät vinkel mot ytan 22. Ett annat sätt är att utforma' hålen inbördes parallella, ehuru något sidoförskjutna relativt varandra. I kombination med excentriciteten mellan hålen kan skruvens 8 resp. hålets 14 gängor utföras med visst glapp, varjämte materialet i skruven kan ha viss elasticitet. Tack vare excentriciteten mellan hälen i kombination med visst gängglapp och viss elasticitet i skruven kan skruven fås att påverka skärkroppen med två i olika riktningar verkande förspänningskrafter, nämligen å ena sidan en kraft som verkar i sidled och som schematiskt antyds vid X i fig 3, och à andra sidan en axiell kraft Y som strävar att förspänna skärkroppen axiellt i riktning inåt eller bakåt. I samband med fastdragning av skruven 8 kommer därför skärkroppen att icke blott anpressas med sin plana yta 22 mot skånkelns 4 insida 10 utan även med sin undersida 21 mot sätets bottenyta 9, varjämte skärkroppen även päförs en sidokraft i X-led. I detta sammanhang må påpekas att undersidans 21 anpressning mot bottenytan 9 är särskild uttalad i den flankdel av skärkroppen som är belägen närmast hålet 30 och skruven 8. ' I området mellan den plana ytan 23 och flankytan 25 upp- visar skärkroppen en urtagning 32 vilken avgränsas av dels en andra ansatsyta 33, dels en andra stödyta 34. Dessa ytor 33, 34 är avsedda att samverka med förutnämnda ytor 16 resp. 17 på stödklacken 15. Mellan ytorna 33 och 34 finns en hålkäl 35 som säkerställer att kantpartiet mellan ytorna 16 och 17 på stöd- klacken 5 ej kan bottna i urtagningen 32 (för att undvika kon- takt mellan sagda kantparti och hörnet mellan ytorna 33 och 34 10 U 20 25 30 35 Redan nu skall kan kantpartiet även rundas ned lämnlig radie). påpekas att stödklacken 15 har en tjocklek som är åtminstone något större än urtagningens 32 djup; något som innebär att skärkroppens plana yta 23 ej kan komma i kontakt med skänkelns 5 plana insida 11 då skärkroppen appliceras i sätet och stöd- ytan 34 ansätts mot stödklackens 15 analoga stödyta 17.

Vid det föredragna utförande som visas i fig 6-9 är an- satsytan 33 snedställd i en viss vinkel a i riktning axiellt framåt/inåt från sin bakre ände. Denna vinkel d kan med fördel ligga inom området 5-12° och uppgå exempelvis till 8°. Även andra vinkelvärden är dock tänkbara. Sålunda kan vinkeln vari- era allt ifrån 1° till ungefär l5°. Genom denna snedställning av ansatsytan 33 kommer skärkroppen vid sin fixering med hjälp av skruven 8 att underkastas en kilverkan som strävar att pressa skärkroppen i riktning bakåt. Med andra ord kommer i synnerhet den del av skärkroppens undersida 21 som är fjärmad från skruven att anpressas mot sätets bottenyta 9. Den kilverkan som åstadkoms genom samverkan mellan ansatsytorna 16 och 33 samverkar sålunda med den förspänningskraft i Y-led som åstad- koms redan av själva skruven, varigenom skärkroppens båda mot- satta flankdelar samtidigt anpressas med påtaglig kraft mot sätets bottenyta 9.

Såsom vidare framgår av fig 8 sträcker sig ansatsytan 33 i viss vinkel mot stödytan 34. Generellt kan denna vinkel vari- era inom området 60-89° innebärande att komplementvinkeln ß kan variera inom området 30-l°. Med fördel ligger vinkeln ß inom området 5-20°. Exempelvis kan vinkeln vara ca l5°. Genom an- satsytans 33 snedställning relativt stödytan 34 åstadkoms en ytterligare kilverkan som då skärkroppen påförs en förspän- ningskraft i X-led medför att stödytan 34 distinkt anpressas mot motsvarande stödyta 17 på klacken 15. Såsom tidigare på- pekats är klackens 15 tjocklek något större än urtagningens 32 djup, varför ytan 23 kommer att gå fri från skänkelns 5 invän- diga yta ll. På så sätt säkerställs att skärkroppen 2 ej blir överbestämd i samband med fixeringen i tillhörande säte.

Det skall särskilt påpekas att de båda skänklarna 4, 5 har en bredd som är mindre än skaftets 1 diameter, varvid skänklarna är sidoförskjutna relativt varandra (dvs icke be- lägna mittemot varandra). På så sätt möjliggörs placering av 10 15 20 25 30 35 516 052 7 skruven 8 i ett vid sidan av skänkeln 5 exponerat, åtkomligt tillstånd.

Bredden hos urtagningen 32 liksom motsvarande bredd hos den samverkande stödklacken 15 kan variera högst avsevärt. Så- lunda kan detta breddmått ökas betydligt i jämförelse med ut- förandeexemplet enligt fig 6-9, t ex så långt att ansatsytan 33 lokaliseras i närheten av skärkroppens centrum, varvid ytans 23 storlek reduceras i motsvarande utsträckning. Det skall även nämnas att urtagningens 32 djup kan variera högst avsevärt.

Det må vidare påpekas att den spånbrytande ytan 36 i an- slutning till varje skäregg 6, 6' är jämförelsevis smal genom att vara åtskild från den välvda ytan 26 resp. 28 via en över- gångsyta 37. Med andra ord är den välvda ytan 26, 28 något för- sänkt i förhållande till spånytan 36. På analogt sätt är varje släppningsyta 38 bakom tillhörande skäregg 6, 6' jämförelsevis smal genom att vara åtskild från en försänkt yta 39 via ett övergångsparti 40. Genom att ytorna 36, 38 är jämförelsevis smala minimeras behovet av precisionsslipning i samband med skärkroppens tillverkning.

I såväl skaftet l som skärkroppen 2 kan användas olika material. Själva skaftet förfärdigas lämpligen av stål, medan skärkroppen förfärdigas av ett hårdare och mer nötningsbestän- digt material. I praktiken kan skärkroppen sammansättas av olika material i olika delar, varvid det egentligt skärande partiet i anslutning till skäreggarna kan bestå av stål, snabb- stål, hårdmetall, kubisk bornitrid, polykristallin diamant el- ler liknande. Detta eggparti kan även sättas samman av olika material, t ex hårdmetall i kombination med polykristallin dia- mant. Den övriga delen av skärkroppen kan vara förfärdigad av exempelvis aluminium, stål, snabbstål, tungmetall, hårdmetall eller liknande.

I praktiken kan borrverktyget ha en verksam diameter inom området 10-40 mm, ehuru även grövre alternativ är tänkbara.

Uppfinningens funktion och fördelar Monteringen av skärkroppen 2 i skaftets l främre säte är enkel. Skärkroppen appliceras sålunda i sätet med kroppens an- sats- och stödytor 33, 34 i anslutning till stödklackens 15 10 Ü 20 25 30 35 o o ~ o nu och s,ooytor 16, 1 i hålet 14. vid skärkroppen att påföras förspänningskrafter som dels di- motsvarande ansats- skruven 8 dras fast Såsom ovan påpekats kommer här- stinkt anpressar undersidan 21 på kroppens närmast skruven 8 belägen flankdel mot sätets bottenyta 9, dels distinkt anpres- sar à ena sidan ansatsytan 33 mot ansatsytan 16 och å andra sidan stödytan 34 mot stödytan 17, varvid stödklackens kil- verkan även anpressar den motsatta flankdelen av kroppen mot bottenytan 9. Genom skruvens axiella dragverkan anpressas sam- tidigt utsidan 22 mot skänkelns 4 insida 10, medan den motsatta utsidan 23 går fri från skänkelns 5 insida 11. Med andra ord fixeras skärkroppen i sätet utan att överbestämmas. Därest skärkroppen till äventyrs skulle initialt placeras felaktigt i sätet centreras ändock skärkroppen till önskat läge till följd av det beskrivna kraftspelet mellan skärkroppen och stöd- klacken.

En väsentlig fördel med uppfinningen är att skärkroppen låter sig fixeras i önskat, centrerat tillstånd med hjälp av en enda enkel skruv, som låter sig dras åt resp. lossas med hjälp av en enkel, konventionell nyckel eller skruvmejsel. Med andra ord kan varje återkommande byte av skärkropp genomföras på ett enkelt och snabbt sätt under upprätthållande av god bearbet- ningsprecision hos borrverktyget.

Nu hänvisas till fig 10-13 som åskådliggör ett alterna- tivt utförande av skärkroppen 2. I detta fall sträcker sig ur- tagningen 32 endast utmed en del av flankytan 25, varvid urtag- ningen avgränsas av icke blott ansatsytan 33 resp. stödytan 34 utan även av en bottenyta 41. Den med urtagningen 32 samver- kande stödklacken (ej visad) på sätets insida är i motsvarande grad avkortad. Närmare bestämt ändar stödklacken i en tvär- ställd undre yta på avstånd utanför sätets bottenyta 9. Härvid är denna undre yta på stödklacken lokaliserad på ett sådant sätt att den går fri från urtagningens 32 bottenyta 41 för att undvika överbestämning av skärkroppen.

I fig 14-17 visas ett ytterligare alternativt utförande av skärkroppen. I detta fall är i var och en av skärkroppens plana utsidor 22, 23 utformade spår 42, vilka vart och ett sträcker sig från skärkroppens undersida 21 till området av den försänkta ytan 39 bakom varje släppningsyta 38. Mellan spårens 10 15 20 25 30 516 052 šïïíïï: i: 9 42 inre ändar sträcker sig ett ytterligare spår 43 som förbin- der de båda spåren 42 med varandra. Dä skärkroppen appliceras i tillhörande säte bildar dessa spår 42, 43 tillsammans med ytorna 9, 10, 11 kanaler genom vilka en kylfluid kan matas fram till skärkroppens eggparti. I detta fall kan sålunda en kyl- fluidkanal sträcka sig centralt genom borrskaftet 1 och mynna i sätets bottenyta 9. Med andra ord kan de konventionella kana- lerna 20 (se fig 5) elimineras. En fördel med skärkroppen en- ligt fig 14-17 är att de medelst spåren 42, 43 bildade kylflu- idkanalerna mynnar betydligt närmare skärkroppens eggar än i de fall kylfluidkanalerna utformas så att de mynnar i skaftet, så- som visas i fig 5. Med andra ord effektiviseras kylfluidtill- förseln till själva skäreggarna.

Det må här påpekas att vart och ett av spåren 42 kan utformas så att de förgrenar sig i flera olika, fina spår som mynnar i olika punkter utmed ytan 39.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan be- skrivna och på ritningarna visade utförandena. Ehuru det före- dras att utforma stödklackens 15 och urtagningens 32 samver- kande ansatsytor 16, 33 snedställda på ovan beskrivet sätt kan dessa ytor även utformas på annat sätt. Exempelvis kan de båda ansatsytorna sträcka sig axiellt och antingen vara snedställda eller orienterade i rät vinkel mot ytan 23. Det är även tänk- bart att snedställa ansatsytorna relativt borrverktygets axi- ella utsträckning, men orientera desamma i rät vinkel mot skär- kroppens utsida 23.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 51 e 052 šï* šïï: áša:-::..:s- '* 10 Patentkrav

1. Borrverktyg, innefattande ett skaft (1) med en främre ände med vilken en eggförsedd skärkropp (2) är lösgörbart förbunden medelst ett skruvförband, k ä n n e t e c k n a t därav, att i skaftets (1) främre ände är utformat ett skärkroppen (2) mot- tagande säte, vilket är avgränsat av två på ömse sidor av en bottenyta (9) lokaliserade och med insidor (10,ll) utförda skänklar (4,5) av vilka en första (4) uppvisar ett gängat för- sta hål (14) för en såsom enda säkringsmedel för skärkroppen tjänande skruv (8), att ett samverkande, icke gängat andra hål (30) i skärkroppen (2) är på i och för sig känt sätt icke cent- riskt anordnat i förhållande till det första hålet (14) för att vid åtdragning av skruven (8) páföra skärkroppen en tvärriktad förspänningskraft, att på den andra skänkelns (5) insida är ut- formad en stödklack (15) med en första ansatsyta (16) mot vil- ken är ansättbar en andra ansatsyta (33) i anslutning till en urtagning (32) i skärkroppen (2), närmare bestämt genom sidoförskjutning av skärkroppen medelst den vid skruvens åt- dragning ástadkomna förspänningskraften, varvid stödklackens (15) tjocklek är större än urtagningens (32) djup för att sä- kerställa att skärkroppen (2) rider med en första stödyta (34) mot en andra stödyta (17) på stödklacken utan att en närbelägen utsida (23) på skärkroppen kommer i stödande kontakt med den andra skänkelns (5) insida (11), och att de bàda skänklarna (4,5) är sidoförskjutna relativt varandra för att fritt expo- nera sagda andra hål (30) jämte skruven (8) vid sidan av den andra skänkeln (5) då skärkroppen appliceras i sätet.

2. Borrverktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att såväl den första ansatsytan (16) på stödklacken (15) som den samverkande andra ansatsytan (33) pä skärkroppen är sned- ställda i riktning axiellt framåt/inåt för att vid skärkroppens sidoförskjutning i samband med skruvens átdragning páföra skär- kroppen (2) en strävan att röra sig bakåt i syfte att anpressa en undersida (21) på skärkroppen mot sätets bottenyta (9). därav,

3. Borrverktyg enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t att de båda ansatsytornas (16,33) vinkel relativt en geometrisk N Ü 20 25 30 35 s 1. e o s 2 šï* šïï: íëíš-aß ._:a- "Ei" H uøø~ n _, Q g.- J. centrumaxel för skaftet ligger inom området 1-15, vis 5-l2°.

4. Borrverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att den första ansatsytan (16) på stöd- klacken (15) är snedställd i sidled relativt den andra skän- kelns (5) insida (11) samtidigt som den andra ansatsytan (33) på skärkroppen (2) är snedställd relativt en angränsande utsida (23) på skärkroppen för att vid skärkroppens sidoförskjutning i samband med skruvens åtdragning anpressa sagda stödytor (17,37) på klacken resp. skärkroppen mot varandra genom kilverkan.

5. Borrverktyg enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, (l6,33) skänkelns insida resp. skärkroppens utsida ligger inom området 60-89°, att de båda ansatsytornas vinkel relativt den andra företrädesvis 70-85°.

6. Borrverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - därav, att det andra hålet (30) relativt det första (14) icke blott i sidled (X-led) utan även i axiell led (Y-led), närmare bestämt på ett sådant sätt att skruven vid åtdragning påför skärkroppen icke blott en sido- t e c k n a t är excentriskt riktad förspänningskraft utan även en bakåtriktad förspännings- kraft som strävar att anpressa undersidan (21) av skärkroppen mot sätets bottenyta (9).

7. Borrverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att ett för en skalle på skruven avsett, vidgat parti (30') av sagda andra hål (30) mynnar i en på skär- kroppen utformad välvd yta (26) lokaliserad i förlängning av en i skaftets (1) utsida. spånkanal (3)

8. Borrverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t därav, att i åtminstone den ena av skärkroppens (6) två motsatta, plana utsidor (22,23) är utformat ett spår (42), som sträcker sig från skärkroppens undersida (21) mot om- rådet av skärkroppens främre, eggförsedda parti för att till- sammans med en skänkels (4,5) insida avgränsa en kanal för mat- ning av kylfluid mot eggpartiet.