SE526255C2 - Verktyg och indexerbart skär för finsvarvning av rotationssymmetriska spår i arbetsstycken - Google Patents

Description

OC ß O s 0 too: Oc OO I I :nu Inc O I IQ :OQO ut 00 n O n 0 0- I 0 0 0 000 I 0 I 0 0 0 526 255 2 eller konstruktionsdelar, som arbetas fram ur ett arbetsstycke, tunnväggiga och samtidigt underkastade extrema krav på hållfast- het och beständighet. Vidare kan kraven på måttnoggrannhet hos de färdiga konstruktionsdelarna vara ytterst hårda, t ex för att 5 förhindra att den aktuella detaljen vippar eller for att ernå en exakt, önskad positionering av densamma.

Av ovanstående skäl är det utomordentligt viktigt att hålrummets begränsningsytor och framförallt de båda snedställda ansatsytorna finbearbetas till stor ytfinhet eller släthet utan 10 att bearbetningen ger upphov till ytskador eller defekter som senare skulle kunna förorsaka olika typer av inre skador i mate- rialet, t ex sprickbildning.

Bearbetning av spåren sker principiellt i tre huvudsteg, nämligen grovsvarvning, svarvning av släppningsförsänkningen, 15 samt finsvarvning. Grovsvarvningsoperationen har till syfte att ta upp ett initialt spår vars generella tvärsnittsform är lax- stjärtartad utan att de slutliga, exakta måtten ernåtts. För detta ändamål används åtminstone ett verktyg som först grov- svarvar ett spår med parallella sidobegränsningsytor. I botten- 20 ytan till detta spår svarvas med hjälp av ett verktyg med ett runt skär en grund, central försänkning. Därefter förs sido- svarvande skär ut åt vardera sidan från det initiala, närmare bestämt i syfte att skapa ett försänkt hålrum som är bredare än en yttre spalt. När så skett vidtar finbearbetning, närmare be- 25 stämt med hjälp av ett antal svarvverktyg med ett skär som i analogi med grovsvarvningsoperationen först förs in i radiell riktning i spåret och därefter förs i rät vinkel mot radial- "planet (dvs i axiell riktning med avseende på arbetsstyckets rotationsaxel). Tidigare kända finsvarvningsverktyg av detta 30 slag har generellt formen av ett långsmalt skaft som vid sin yttre, fria ände utformats med en urtagning (ungefär ned till ett djup som motsvarar skaftets halva diameter), för att bilda lett säte eller en stödyta på vilken ett skär av hårdare material än skaftet kan fixeras. Närmare bestämt sker fixeringen av skä- _ 35 ret genom lödning. Detta innebär bland annat att avlägsnandet av ett utslitet skär blir omständligt. Alternativt kan det fast- lödda skäret partiellt omslipas efter nednötning av skäreggen, 9 0 0 00 "Ü men detta är ej något attraktivt alternativ i och med att skär- eggens precision då går förlorad till följd av att skäreggens U 20 25 30 35 526 255 3 profil reduceras genom omslipningen. Utmärkande för tidigare kända finbearbetningsverktyg är vidare att slutskärets kon- turform, närmare bestämt konturformen hos den bàgformiga skäregg som skall slutgiltigt bearbeta hàlrummets insida, bör ha samma konturform som tvärsnittsprofilformen hos den färdiga ytan i det hålrum som skall arbetas fram. Att hålrummets och skäreggens profilformer överensstämmer med varandra medför i praktiken flera problem av vilka det mest framträdande utgörs av spånstockning. Vid de tidigare kända finsvarvningsverktygen kan sålunda lätt uppstå spånstockning, därest operatören ej hjälper till att styra spànan ur spåret framförallt då den ena hälften av spånprofilen redan formats. Dylik spånstockning innebär en uppenbar risk att de bearbetade ytorna repas. Stundom kan så- lunda uppstå ett betydande antal mer eller mindre uttalade repor. Dessa kan i sin tur förr eller senare ge upphov till sprickbildningar i materialgodset då den färdiga produkten rote~ rar under drift. I exempelvis spolar till jetmotorer kan tenden- ser till sprickbildning i materialet bli katastrofal i och med att påkänningarna pà en spole med fläktvingar vanligen är ex- trema. Sålunda kan dylika spolar rotera med mer än 10 OOO varv/minut och arbeta inom ett temperaturspann av omkring 400°C (från ca -50°C till ca +350°C). sprickbildningar eller andra defekter vidtas därför vid tidigare I syfte att motverka risken för känd teknik en omfattande efterbearbetning, exempelvis i form av pening och/eller putsning/polering. Dylik efterbearbetning är emellertid utomordentligt tidsödande och kostnadskrävande. Ett annat problem vid finsvarvning med hjälp av tidigare kända svarvverktyg är att de bearbetade ytorna tenderar att bli våg- formiga. Ett sannolikt skäl härför är att verktygets grundkropp, dvs det làngsmala skaftet, är jämtförelsevis vekt, varigenom skäret ej hälls fixerat i exakt önskat läge, i synnerhet då verktyget utsätts för stora skärkrafter, något som är fallet då spårens hålrum är grova och djupt försänkta. Ett ytterligare problem med den kända finsvarvningstekniken är att verktygen kräver långa ställtider med tunga lyft av en mångfald kompletta verktygsbärare, varjämte skären skall justeras in och fixeras i önskade lägen. Detta problem blir särskilt uttalat i och med att finsvarvningsoperationen kräver extremt många (i vissa fall 14 eller fler) olika verktyg med olika, successivt ökande stor- 10 ß ~2O 25 30 526 255 w,~ o o occur: g co nu oss o A 4 lekar, vilka måste individuellt inställas och fixeras efter hand som bearbetningsoperationen fortskrider.

Qppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda problem och skapa såväl ett förbättrat verktyg som ett förbättrat skär för finsvarvning av spår av den aktuella typen.

Ett grundläggande syfte med uppfinningen är därför att skapa ett verktyg som möjliggör finsvarvning av spårens hålrum på ett så- dant sätt att hàlrummets invändiga ytor blir släta och precisa i syfte att eliminera eller reducera behovet av efterbearbetning.

Det är även ett syfte att skapa ett verktyg med vars hjälp ris- ken för spànstockning i hålrummen undanröjs. Ett ytterligare syfte är att skapa ett verktyg som medger en avsevärd reduktion av antalet bearbetningssteg mellan det första och det sista bearbetningssteget. Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att skapa ett verktyg som låter sig monteras och demonteras med minimala ställtider.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: Fig l en perspektivvy av ett verktyg enligt uppfinningen betraktat snett framifrån, Fig 2 en partiell, perspektivisk sprängvy visande ett i verkty- get ingående skär åtskilt från ett skärläge i verktygets grundkropp, Fig 3 en sidoyv av verktyget enligt fig l, Fig 4 en ändvy av verktyget betraktat framifrån, Fig 5 en ändvy av verktyget betraktat bakifrån, Fig 6 en förstorad planvy ovanifrån av samma verktyg, Fig 7 en förstorad planvy av verktygets skär betraktat under- ifrån, Pig 8 en ändvy av skäret enligt fig 7, Fig 9 en planvy ovanifrån av samma skär, Fig 10 en ytterligare förstorad planvy ovanifrån av skäret, var- vid skärets geometri illustreras i detalj, Fig ll en partiellt skuren perspektivvy visande verktyget i anslutning till ett partiellt visat arbetsstycke, IC I 0 u l IIOI Oo: anno I n 00 W 15 20 25 30 35 526 25.3 5 Fig 12 en planvy ovanifrån visande verktyget under bearbetning av ett arbetsstycke, varvid skall noteras att skäret är högermonterat betraktat med utgångspunkt från grundkrop- Pen, Fig 13 en analog planvy visande ett alternativt utförande med ett vänstermonterat skär, och Fig 14-16 partiella planvyer visande verktyget i tre olika lägen under arbete.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen I fig 1 och 2 visas ett verktyg i form av ett svarvverk- tyg, som innefattar en grundkropp 1 och ett skär 2, vilket är lösgörbart monterat på grundkroppen. I exemplet inbegriper grundkroppen 1 en cylindrisk huvuddel 3 från vilkens baksida sträcker sig ett kopplingselement 4, som är fixerbart i en icke visad verktygsmaskin. Framtill uppvisar grundkroppen en i sin helhet med 5 betecknad konsol med ett skärläge 6 i vilket skäret 2 är fixerbart. Denna konsol inbegriper en smal halsdel 7 och en i sidled från denna utskjutande stöddel 8.

Skäret 2 kommer att beskrivas mer detaljerat nedan med hänvisning till fig 7-10.

Nu hänvisas även till fig 3-6 som tillsammans med fig 1 och 2 illustrerar utformningen av konsolen 5 i detalj. Av fig 6 framgår hurusom den jämförelsevis smala halsdelen 7 är avgränsad av två plana, motsatta sidoytor 9, 10 vilka med fördel är inbör- des parallella. Stöddelen 8 skjuter ut blott från den ena sidan av halsdelen, nämligen åt höger betraktat från grundkroppen.

Halsdelens 7 högra sidoyta 9 övergår via en övergångslinje ll (se fig 2 och 3) även avgränsas av en från övergångslinjen 11 fjärmad kantlinje i en med 12 betecknad begränsningsyta, vilken 13. Från denna kantlinje utbreder sig en konvext välvd frontyta 14 som i sitt kantlinjen 13 motsatta område obruten övergår i halsdelens 7 plana sidoyta 10. Upptill, dvs i anslutning till skärläget 6, är begränsningsytan 12 plan såsom antyds medelst den raka kantlinjen 15 i fig 6. Stöddelen 8 smalnar av i rikt- ning bakåt eller nedåt från skärläget 6 mot en undre ändyta 16.

Närmare bestämt smalnar stöddelen av i två olika plan i och med att icke blott övergångslinjen ll, utan även kantlinjen 13 är bàgformig, såsom tydligt framgår av fig 3 och fig 4 tillsammans. 00 I n i I 0000 oo 00 O I I 000 000 0040 0 0 0 b; 00 N U 20 25 30 35 526 255 6 Till följd av att kantlinjen 13 har denna bågform smalnar be- gränsningsytan 12 av i riktning från skärläget mot stöddelens undre ände, varvid begränsningsytan samtidigt uppvisar konvext välvd form i sin längdriktning (även tvärsnittsvis kan begräns- ningsytan 12 ha svagt välvd form).

För att säkerställa god stabilitet hos skäret under ar- bete har den beskrivna konsolen avsevärd längd sådan denna räk- nas från skärläget 6 till den undre ändytan 16. I praktiken bör sålunda konsolens längd L (se fig 4) vara åtminstone 3, lämpli- gen 5 gånger större än bredden B sådan denna räknas i området av skärläget 6. I exemplet enligt fig 4 är längden L ca 5,6 gånger större än bredden B. I förhållande till skärets 2 tjocklek (sådan denna räknas mellan skärets ovan- och undersidor) bör konsolens längd L vara minst 5, lämpligen minst 10 gånger större än skärtjockleken. I exemplet är konsollängden L ca 11 gånger större än skärets tjocklek.

Nu hänvisas till fig 12 som illustrerar det uppfinnings- enliga svarvverktyget tillsammans med ett arbetsstycke 17 i form av en s.k. spole till en jetmotor. Detta arbetsstycke har en rotationssymmetrisk, närmare bestämt konisk mantelyta 18, i vil- ken skall formas sammanhängande, ringformiga spår 19. Under svarvning roterar arbetsstycket 17 kring en geometrisk centrum- axel som i verkligheten är belägen på ett jämförelsevis stort avstånd från mantelytan, men som av ritningstekniska skäl visas medelst den streckprickade linjen C tämligen nära mantelytan.

Det enskilda spåret 19 är utformat med en yttre spalt 20 och ett innanför denna lokaliserat, försänkt hålrum 21 som har större bredd än spalten 20. Detta hålrum 21 avgränsas av en botten 22 och två konkavt välvda sidobegränsningsytor 24, vilka övergår i plana ansatsytor 23 som är snedställda i förhållande till cent- rumaxeln C och konvergerar i riktning utåt mot spalten 20.

Ett radialplan i rät vinkel mot arbetsstyckets 17 rota- tionsaxel C är i fig 12 betecknat R. Detta radialplan R samman- faller med ett vertikalt, centralt referensplan genom verktyget.

Beteckningen R kommer därför fortsättningsvis att användas för att beteckna såväl det centrala referensplanet genom verktyget som ett radialplan genom spalten. Radialplanet R är lokaliserat mitt emellan de båda ansatsytorna 23 och bildar därför även ett symmetriplan för spåret 19. I förhållande till nämnda symmetri- 15 20 25 30 35 526 255 n os c u none n coon a 7 plan sträcker sig ansatsytorna i exemplet i ca 45° vinkel, var- vid supplementvinkeln d uppgår till l35°.

Nu hänvisas åter till fig 1-6, av vilka fig 6 illustrerar hurusom den kantlinje 15 som delvis avgränsar skärläget 6, sträcker sig i en trubbig vinkel B mot referensplanet R. Denna vinkel ß skall alltid vara mindre än ovannämnda vinkel d. I det visade exemplet, då vinkeln d är 135°, uppgår vinkeln ß till l32°. Detta innebär att kantlinjen l5 släpper ca 3° från hålrum- mets 21 ansatsyta 23.

I beroende av ansatsytornas 23 snedställningsvinkel kan ovannämnda vinkel B variera. Dock bör den uppgå till minst l25°, eller företrädesvis minst l30°, och högst l40°, eller företrä- desvis högst l35°.

Av fig 3 och 5 framgår hurusom kopplingselementet 4 på cylinderdelens 3 baksida dels smalnar av i riktning bakåt, dels har ett s.k. polygonformat tvärsnitt. Närmare bestämt bestäms elementets 4 tvärsnittsform av tre triangelartade, konvext välvda huvudytor som övergår i varandra via rundade hörn med be- tydligt mindre krökningsradie än huvudytorna. Kopplingselement av detta slag (som är kommersiellt tillgängliga under varubenäm- ningen COROMANT CAPTO ®) ning mellan verktyget och tillhörande verktygshållare. säkerställer absolut vridstyv förbind- På framsidan av grundkroppens 1 cylinderdel 3 är anordnad en munstycksplatta 25 med ett antal munstycken 25a (se fig l och 4) med vars hjälp en kylfluid kan sprutas mot skäret 2, närmare bestämt mot ovansidan på detta. I exemplet ingår i plattan två munstycken 25a, nämligen ett till vänster och ett till höger, för sprutning av en fluid med lågt tryck. Plattan skulle även kunna kompletteras med högtrycksmunstycken. Dessutom mynnar i konsolens 5 stöddel 8 en kylfluidkanal 26 med uppgift att underifrån spruta en kylande fluid mot skäret.

I fig 3 betecknar M en tänkt centrumlinje genom kopp- lingselementet 4 och den cylinderformade delen 3 av grundkroppen l. Såsom tydligt framgår av fig 3 är skäret 2 lokaliserat unge- fär i nivå med denna centrumlinje. Närmare bestämt är skärets 2 ovansida belägen i förlängning av centrumlinjen M, varvid den bärande konsolen 5 för skäret sträcker sig nedåt från centrum- linjen M. Vidare har konsolen en sådan längd att det undre par- tiet av densamma skjuter ut ett betydande stycke under cylin- 10 15 20 25 30 35 526 255 8 derdelens 3 mantelyta. Med fördel är konsollängden mer än 50% större än cirkelradien för cylinderdelens 3 mantelyta.

Med speciell hänvisning till fig 6 skall påpekas att halsdelens 7 sidoyta 9 är belägen i huvudsak i referensplanet R, dvs det centrala plan som genomskär grundkroppen vertikalt.

Detta innebär att stöddelen 8 i sin helhet skjuter ut åt sidan från det materialparti som avgränsas av sidoytan 10 och en tänkt förlängning av referensplanet R. Ett gängat hål 27 för en fäst- skruv 28 (se fig 2) för fixering av skäret är symmetriskt belä- get i förhållande till referensplanet R (hålets mittpunkt är be- lägen i planet R). Mellan stöddelens 8 snedställda kant 15 och en på motsvarande sätt snedställd begränsningsyta 29 på grund- kroppen avgränsas ett tvärsnittsvis V-formigt utrymme 30. Därest ytan 29 snedställs i samma vinkel mot referensplanet R som kan- ten 15 kommer V-utrymmets 30 öppningsvinkel att uppgå till 84°.

Utmärkande för skäret 2, som àskädliggörs i detalj i fig 7-10, är att detsamma är indexerbart genom att inbegripa två åt- skilda, konvext bågformiga och växelvis användbara sidöskäreggar 31. På gängse sätt avgränsas skäret av en ovansida 32, en under- sida 33 och en runtomgående släppningsyta 34, som utbreder sig mellan ovansidan 32 och undersidan 33. I exemplet är ovansidan 32 plan, varjämte skäret har positiv skärgeometri genom att släppningsytan 34 sträcker sig i en spetsig vinkel V mot ovansi- dan 32, I praktiken kan vinkeln V uppgå till 83°, dvs släpp- ningsvinkeln är 7°. I skäret är utformat ett genomgående hål 35 för förutnämnda fästskruv 28. På sin undersida är skäret utfor- mat med medel för att i samverkan med analoga medel hos skär- läget 6 förhindra vridning av skäret i monterat tillstånd. Dessa medel kan med fördel utgöras av s.k. krysserrationer i form av antingen rillor eller àsar på skäret för ingrepp med ett motsvarande antal àsar eller rillor i skärläget. I det visade 36b, orienterade i rät vinkel mot varandra under bildande av en exemplet är skäret utformat med två rillor 36a, vilka är korsliknande konfiguration, varvid mellan närbelägna rillor avgränsas kvadrantartade land 37. Vid fria hörn hos två av dessa land är utformade jämförelsevis stora L-formiga hörnförsänk- ningar 38, medan de två övriga landen är utformade med analoga hörnförsänkningar 39 som är mindre än försänkningarna 38. Var och enfav de båda rillorna 36a, 36b är avbrutna av det centrala OI o i O I Obol OO II IC O n I O I 00! 000 000 cout I 0 Q A li Oo OO CI II n 0 I 0 I I 0 01 0 0 0 O 0 nu IQ 00 ut OI OI 0 1 0 IC H 20 25 30 35 526 255 0 u u coon n 9 hålet 35. Med andra ord utgörs den enskilda rillan av två i linje med varandra belägna rännformationer som är distanserade från varandra via hålet.

De samverkande kopplingsmedlen i skärläget 6 utgörs av tvà ásar 40a, 40b (se fig 2), vilka sträcker sig i räta vinklar mot varandra under bildande av en korsliknande konfiguration av samma slag som rillornas 36a, 36b korskonfiguration. Paren av åsar åtskiljer kvadranter i vilka är utformade hörnutsprång 41 39 i 40b avgränsas avsedda att gripa in i förutnämnda hörnförsänkningar 38, skäret. Mellan hörnutsprången 41 och åsarna 40a, två par inbördes parallella spår i vilka landen 37 på skäret kan gripa in. Åsarnas 40a, 40b (liksom hörnutsprångens 41) djup är något mindre än rillornas 36a, 36b (resp. hörnförsänkningarnas 38, 39) djup. På så sätt säkerställs att åsarna och utsprången ej bottnar i rillorna resp. försänkningarna. Det skall vidare påpekas att samtliga åsar och rillor uppvisar fasade eller sned- ställda sidoytor som säkerställer att àsarna kilas fast i ril- lorna i samband med fixering av skäret genom åtdragning av skru- ven 28. Medelst de beskrivna kopplingsmedlen säkerställs att skäret genom den enkla åtgärden att dra fast skruven lokaliseras i ett mycket exakt definierat läge ur vilket det ej rubbas genom vridning eller på annat sätt. I praktiken kan skäret därför mon- teras i verktyget med en måttnoggrannhet av 0,01 mm eller fi- nare.

Såsom bäst framgår av fig lO har skäret 2 en generellt hjärtliknande konturform, som definieras av de två sidoskär- eggarna 31 på ömse sidor av ett symmetriplan S, som genomskär hålets 35 mittpunkt. I rät vinkel mot symmetriplanet S genom- skärs hålets 27 mittpunkt av ett andra plan P. I och med att de båda hälfter av skäret som åtskiljs av symmetriplanet S är spe- gelsymmetriska kommer endast den ena hälften, nämligen den vänstra i fig 10, att beskrivas närmare. Skäreggarna 31 sträcker sig mellan en gemensam bakre hörnkant 42 och en främre släpp- ningskant 43 som i exemplet är rak. Såsom framgår av fig 10 smalnar skäret av från området av den främre släppningskanten i riktning mot den bakre hörnkanten, närmare bestämt till följd av att den förstnämnda kanten är betydligt längre än den sist- nämnda. 10 15 20 25 30 35 526 255 10 Varje enskild sidoskäregg 31 är sammansatt av ett flertal deleggar 44, 45, 46 och 47, med olika krökningsradier. Dessa deleggar ingår tillsammans med kanterna 42,43 i en sammanhäng- ande kant eller egg som är bildad i övergången mellan skärets plana ovansida 32 och den runtomgående, släta släppningsytan 34.

Konturformen hos undersidan 33, sådan denna bestäms av en runtomgående brytlinje 48 (se fig 7 och 8), överensstämmer gene- rellt med konturformen hos skärläget 6. Detta innebär att skä- rets släppningsyta 34 lokaliseras i flukt med stöddelens 8 ut- vändiga yta. Med andra ord ansmyger sig skärets släppningsyta 34 till stöddelens 8 utsida utan att bilda några abrupta utspràng i gränsytan mellan skäret och stöddelen. I och med att skäret har positiv skärgeometri såtillvida att släppningsytan 34 sträcker sig i den spetsiga vinkeln y mot ovansidan, får ovansidan 32 en större ytutbredning än undersidan 33 (en projektion av ovan- sidans 32 ytterkant i rät vinkel mot skärets plan lokaliseras sålunda allsidigt utanför brytlinjen 48).

Det skall noteras att kanterna 42 och 43 - som båda är raka - är parallella med varandra.

Med hänvisning till fig 10 följer nedan ett konkret exem- pel på formen och måtten hos ett skär enligt uppfinningen. I detta fall har skäret en bredd W av 9 mm (W/2 = 4,5 mm) Ib mellan planet P och släpp- och en längd I av 8,5 mm. Avstånden Dh ningskanten 43 resp. hörnkanten 42 är lika stora och uppgår till 4,25 mm. Med andra ord är hålets 35 centrum beläget mitt emellan kanterna 42 och 43. Den enskilda deleggen 46 är cirkelbågformig och har en radie R3 av 7,6 mm. Hörnkanten 42 är rak och övergår i deleggen 46 via en delegg 47 med en radie R4 av 2,5 mm. Avståndet D3 mellan symmetriplanet S och den punkt där hörnkanten 42 över- går i deleggen 47 uppgår till 0,3 mm. Mittpunkten E för deleg- gens 46 radie R3 är belägen till höger om symmetriplanet S och ovanför planet P. Med andra ord har den enskilda deleggen 46 (som är längst av samtliga deleggar 44, 45, 46, 47) sin mitt- punkt E belägen dels på den av symmetriplanet S avgränsade hälft av skäret som är motsatt sagda delegg, dels på skärets främre del, dvs mellan planet P och den främre släppningskanten 43.

Från nämnda punkt E sträcker sig en linje F i rät vinkel mot symmetriplanet S. Där denna linje F skär skärets vänstra kant övergår deleggen 46 i en delegg 45, vilken i sin tur övergår i OI II l 0 0 000 000 0000 0 0 0 00 00 OI Olli DI CI IC 0 0 0 0 0 0 0 0 10 15 20 25 30 35 deleggen 44. Deleggen 45 har en radie R2 av 2,1 mm och en båg- vinkel bg av ca 43,5°, medan deleggen 44 har en (något större) radie R1 av 2,2 mm och en bågvinkel bl av 46,5°. Deleggens 46 bågvinkel b3 uppgår till 48,5°, medan deleggens 47 bågvinkel B4 är 41,5°. Avståndet D4 mellan planet P och punkten E uppgår till 2,1 mm, medan avståndet D5 (= släppningskantens 43 halva längd) uppgår till 2,3 mm. Med andra ord har släppningskanten 43 en längd av 4,6 mm. Det är axiomatiskt att de bildade skäreggarna 31 är spegelvända och ekvidistant fjärmade från symmetriplanet S.

Av det ovan sagda framgår att den längsta deleggens 46 krökningsradie R3 är större än krökningsradierna hos var och en 47. radien R3 ungefär 3 gånger större än den näst största kröknings- av de övriga deleggarna 44, 45, 1 exemplet är kröknings- radien R4. Förhàllandena mellan nämnda krökningsradier kan i och för sig variera, men under alla omständigheter bör kröknings- radien R3 vara minst dubbelt så stor som den största kröknings- radien hos övriga deleggar.

Det skall dessutom noteras att den sammanlagda bågvinkeln (bl + bg = 90°) vinkeln (bg = 48,5°) för den längsta deleggen 46. för deleggarna 44, 45 är betydligt större än båg- I fig 11 visas det beskrivna verktyget under bearbetning av arbetsstycket 17. I figuren betecknar T en tänkt tangentlinje till det runtomgående cirkelrunda spår 19 som svarvas i det rotationssymmetriska arbetsstycket, medan den streckprickade linjen G markerar ett plan i rät vinkel mot tangentlinjen T.

Därest tangentlinjen T är vertikal är planet G sålunda horison- tellt orienterat (linjen G sträcker sig i förlängning av en tänkt radie mellan arbetsstyckets geometriska rotationsaxel och periferin). Såsom visas medelst linjen H är skäret 2 orienterat i en viss, begränsad vinkel 6 mot planet G. Denna vinkel ö måste (= 7°) vara mindre än skärets släppningsvinkel och kan i prakti- ken ligga inom området 1-4°.

Det uppfinningsenliga verktygets funktion under svarvning .Verktygets funktion beskrivs nedan med hänvisning till fig 13-16, detta sammanhang skall påpekas att ett och samma skär enligt som visar ett verktyg med ett vänstermonterat skär. I W ß 20 25 30 35 Cfl BJ Ö\ 53 LH Cfl U uppfinningen kan universellt användas för båda typerna av verk- tyg, dvs för såväl högerskärande som vänsterskärande verktyg.

I ett förberedande steg grovsvarvas med hjälp av ett kon- ventionellt, icke visat stickverktyg ett spår med fyrkantig tvärsnittsform, såsom antyds medelst de parallella streckprick- ade linjerna 49 i fig 14. I nästa steg svarvas med hjälp av ett runt skär (ej visat) en grund försänkning 50 i spårets bottenyta för att bilda en släppning. I praktiken kan denna försänkning ha ett ha ett djup av ca 0,05 mm. Härefter vidtar formning av den önskade profilen hos det inre hålrum 21 som vidgar sig inåt i arbetsstycket. Denna profilformning inleds med en bearbetning av spårets ena sida. Närmare bestämt förs skäret 2 in snett ut- ifrån, t ex i 45° vinkel, såsom visas medelst pilen i fig 14.

Under sin rörelse in i arbetsstycket styrs verktyget i en bestämd, önskad rörelsebana medelst lämplig programvara. Härvid sker spånavskiljning utmed de deleggar på skäret som sträcker sig medurs från kontaktpunkten Q. Från punkten Q sträcker sig förutnämnda släppningskant 43 bakåt i viss vinkel mot den lin- jära rörelsebana i vilken punkten Q rör sig då skäret förflyttas i riktning av pilen i fig 14. Närmare bestämt är kanten 43 sned- ställd«nàgot moturs i förhållande till nämnda rörelsebana. Detta innebär att kanten 43 släpper från den bearbetade ytan, såsom tydligt visas i fig 15.

I praktiken kan bearbetningen ske i ett enda steg eller stick. Skäret förs då in snett i sidled enligt fig 14 till öns- kat skärdjup, varefter detsamma förs in mot spårets mitt i rikt- ning av pilen enligt fig 16. Då den snedställda ansatsytan 23 färdigbearbetats och punkten Q når läget enligt fig 15, intar skäret ett läge i vilket skäreggens konturform från punkten Q ungefär fram till kanten 47 (se fig 10) bestämmer den slutgil- tiga profilformen i spårets ena sida. Från läget enligt fig 15 förs skäret i rät vinkel mot spårets symmetriplan R i riktning inåt för att slutligen släppa då detsamma når fram till försänk- ningen.

Spàrets motsatta sida svarvas på enahanda sätt, men med hjälp av ett verktyg med ett högermonterat skär (enligt fig 12).

OI 00 I 000 0000 I 0 Q 0 A 000 00 0 0 0065 nl W Ü 20 25 30 Qppfinningens fördelar En grundläggande fördel hos det uppfinningsenliga verkty- get är att detsamma är robust och därigenom borgar för en sta- bil, vibrationsfri svarvning, vilken resulterar i att de bearbe- tade ytorna, i synnerhet de vitala, snedställda ansatsytorna i spårets hålrum blir släta och måttnoggranna. Till denna stabili- tet bidrar flera faktorer. Bland annat säkerställer de beskrivna serrationerna eller låsmedlen i gränsytan mellan skäret och skärläget att skäret kan dels lokaliseras i ett mycket exakt definierbart läge, dels kvarhållas på ett tillförlitligt sätt i detta läge under svarvning. Härvid tillser den långa konsolen och tillhörande stöddel att skäret på ett exakt sätt bibehåller sitt tangentiella läge relativt det roterande arbetsstycket även i situationer då skäret utsätts för mycket stora skärkrafter.

Till verktygets stabilitet bidrar även det beskrivna kopplings- elementet i grundkroppens bakre del. Genom att detta kopplings- element (på i och för sig känt sätt) uppvisar avsmalnande form och ett polygonformat tvärsnitt säkerställs en extremt god fixe- ring av grundkroppen i tillhörande maskin. På så sätt motverkas på ett effektivt sätt varje tendens hos grundkroppen resp. skä- ret att vrida sig. En annan fördel är att ett och samma skär är universellt användbart för såväl högersvarvande som vänster- svarvande verktyg. Genom den unika, avsmalnande formen hos den skärbärande konsolens stöddel säkerställs vidare att skäret kan föras in i det beskrivna spåret och bearbeta en inåtvänd ansats- yta utan att konsolen kolliderar med arbetsstycket. Eftersom skäret matas in snett, t ex i 45° vinkel, i spåret och har en positiv spånvinkel kommer den lösgjorda spånan att gå ut ur spå- ret via den smala spalten utan att träffa spårets motsatta sida.

Med andra ord undviks spånstockning. Detta medför i sin tur att behovet av efterbearbetning bortfaller eller reduceras. Även- ledes reduceras antalet erforderliga finbearbetningssteg, när- mare bestämt till två, nämligen en bearbetning av spårets vänstra sida och en bearbetning av dess högra sida. Arbetet med att färdigställa de önskade spåren förkortas dessutom genom att verktygen låter sig monteras och avlägsnas med minimala ställ- tider.

N U 526 255 =¶; 14 Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utförandena. Såväl den i verktyget in- gående grundkroppen som de utbytbara skären kan sålunda modifie- ras på allehanda sätt inom ramen för efterföljande patentkrav.

Exempelvis är det tänkbart att för fixering av skäret i grund- kroppens skärläge använda andra medel än just krysserrationer av det slag som exemplifieras på ritningarna. Ehuru skäret lämpli- gen har hjärtliknande konturform kan enskilda detaljer modifie- ras. Exempelvis kan den mellan de båda skäreggarna sig sträck- ande, långa släppningskanten utformas konkavt bågformig i stäl- let för rak.

Avslutningsvis skall påpekas att det beskrivna verktyget i första hand är avsett för svarvning i metalliska arbets- stycken, varvid grundkroppen med fördel förfärdigas av stål eller liknande, medan skäret förfärdigas av hårdmetall, keramer eller liknande. nu n n 0 o Il O! b O I III 000 mono a n n II OI 10 15 20 25 30 526 25 CH IS Förteckning över hänvisningsbeteckningar 1. Grundkropp 2. Skär 3. Cylinderdel 4. Kopplingselement 5. Konsol 6. Skärläge 7. Halsdel 8. Stöddel 9. Sidoyta på halsdel 10. Sidoyta på halsdel 11. Övergàngslinje 12. Begränsingsyta 13. Kantlinje på stöddel 14. Frontyta på konsol 15. Kantlinje utmed skärläge 16. Undre ändyta på konsol 17. Arbetsstycke 18. Mantelyta på arbetsstycke 19. Ringformigt spår i arbetsstycke 20. Yttre spalt i spår 21. Hàlrum 22. Botten i hålrum 23. Ansatsytor 24. Sidobegränsningsytor 25. Munstycksplatta 25a. Munstycken 26. Kylfluidkanal 27. Hål för fästskruv 28. Fästskruv ' 29. Begränsningsyta på grundkropp 30. V-utrymme 31. Skäreggar 32. Ovansida på skär 33. Undersida på skär 34. Släppningsyta på skär 35. Hål i skär 36. Rillor i skär N 15 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 526 255 16 Land på skär Hörnförsänkning i skär Hörnförsänkning i skär Åsar i skärläge Hörnutsprång hos skärläge Bakre hörnkant på skär Främre släppningskant på skär Delegg på skär Delegg på skär Delegg på skär Delegg på skär Konturlinje på skär Spåravgränsningslinjer Bottenförsänkning

Claims (19)

N H 20 25 30 35 17 Patentkrav

1. Verktyg för finsvarvning av rotationssymmetriska spår (19) i arbetsstycken, innefattande en grundkropp (1) och ett skär (2), vilket avgränsas av en ovansida (32), en undersida (33) och åt- minstone en släppningsyta (34) mellan dessa, och vilket är fix- erbart i ett skärläge (6) på en i grundkroppen ingående konsol (5), som inbegriper en smal halsdel (7) och en i sidled från denna utskjutande stöddel (8) med uppgift att stöda ett i sidled relativt halsdelen utskjutande parti av skäret (2) i syfte att i ett arbetsstycke möjliggöra svarvning av invandiga ansatsytor (23) hos ett innanför en spalt (20) till spåret (19) försänkt hålrum (21) med större bredd än spalten, k ä n n e t e c k- n a t därav, att skäret (2) är indexerbart och har en generellt hjärtliknande konturform, som definieras av två konvext bågfor- miga kanter (31), vilka bildar växelvis användbara sidoskareg- gar, och är spegelvända och via en främre släppningskant (43) ekvidistant-fjärmade från ett symmetriplan (S) som genomskär ett hål (35) för en skruv, varvid Skäret smalnar av i riktning mot en från sagda släppningskant (43) fjärmad bakre ände, och att sagda skärläge (6) och undersidan (33) på skäret (2) uppvisar samverkande medel (36, 40) för att förhindra vridning av skäret relativt skärläget.

2. Verktyg enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att konsolen (5) har en längd (L) som är åtminstone 3 gånger större än bredden (B) räknad i området av sagda stöddel (8).

3. Verktyg enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att konsolens (5) halsdel (7) är avgränsad av två plana, motsatta sidoytor (9, 10) av vilka en första (9) övergår i sagda stöddel (8) via en bågformig övergångslinje eller -zon (11).

4. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att stöddelen (8) smalnar av i riktning bakåt eller nedåt från skärläget (6) för att gå fri från den invandiga ansatsytan (23) i sagda hàlrum (21). 10 U 20 25 30 35 526 255 gissa; 18

5. Verktyg enligt krav 3 och 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att den avsmalnande formen hos stöddelen (8) definieras icke blott genom att övergångslinjen (ll) mellan stöddelen och den första sidoytan (9) är bågformig, utan även genom att en från övergångslinjen fjärmad kantlinje eller kam (13) på stöd- delen är bágformig.

6. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t därav, att en kylfluidkanal (26) mynnar i stöddelens (8) utsida för att spruta en kylfluid i riktning mot skäret (2).

7. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t därav, att stöddelens (8) kontur i anslutning till skar- läget (6) överensstämmer med konturformen (48) hos undersidan (33) av ett hörnparti på skäret som inbegriper sidoskäreggen (31), för att en släppningsyta (34) på skäret skall lokaliseras i flukt med stöddelens (8) utsida.

8. Verktyg enligt något av kraven 3-7, k ä n n e t e c k n a t därav, att en skärläget avgränsande kant (15) i anslutning till halsdelens (7) första sidoyta (9) sträcker sig i en trubbig vin- kel (ß) av minst l25° och högst l40° mot sagda sidoyta.

9. Verktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att sagda medel för att förhindra vridning av skä- ret utgörs av krysserrationer i form av två i rat vinkel mot (36a, 36b) för ingrepp med två i rät vinkel mot varandra anordnade åsar (40a, 40b) (6), (40a) terad i rät vinkel mot skärlägets avgränsningskant (15). varandra orienterade rillor i skärets (2) undersida i skärläget varvid en första ås är orien-

10. Indexerbart skär för verktyg enligt något av föregående krav, innefattande en ovansida (32), en undersida (33), som upp- visar medel (36) för att förhindra vridning av skäret, och en släppningsyta (34) mellan dessa sidor, samt ett hål (35) för en skruv, k ä n n e t e c k n a t därav, att detsamma har en generellt hjärtliknande konturform, som definieras av två kon- vext bàgformiga kanter (31), vilka bildar växelvis användbara sidoskäreggar, och är spegelvanda och ekvidistant fjärmade från 10 Ü 20 25 30 35 526 255 šfif W ett hålet (35) genomskärande symmetriplan (S) via en mellanlig- (43), riktning mot en från sagda släppningskant varvid skäret smalnar av i (43) gande, främre släppningskant fjärmad bakre ände. att (44, k ä n n e t e c k n a t därav, (31) 47) med olika krökningsradier.

11. Skär enligt krav 10, den enskilda sidoskäreggen 45, 46, innefattar flera deleggar

12. Skär enligt krav 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a t därav, att de båda sidoskäreggarna (31) (42), och kortare än denna. vid skärets bakre, smala ände är åtskilda av en rak kant som är parallell med den främre släppningskanten (43)

13. Skär enligt krav 11 eller 12, k ä n n e t e c k n a t därav, att en längsta delegg (46) är cirkelbågformig och har sin mittpunkt (E) belägen dels på den av symmetrilinjen (S) sade hälft av skäret som är motsatt sagda delegg, dels i ett (43) och ett plan (P) och genomskär hålets avgrän- område mellan den främre släppningskanten som är vinkelrätt mot symmetrilinjen (S) (35) centrumaxel.

14. Skär enligt kraven 11-13, att den främre släppningskanten (43) mellan de båda sidoskäreg- k ä n n e t e c k n a t därav, garna (31) är rak och sträcker sig såsom en tangent i fortsätt- ning av en första delegg (44) i de båda skäreggarna (31).

15. Skär enligt krav 13 eller 14, k ä n n e t e c k n a t därav, att den längsta deleggens (46) krökningsradie (R3) är minst dubbelt så stor som krökningsradien (R1, R2, RU (44, 45, 47). hos någon av de övriga deleggarna

16. Skär enligt något av kraven 10-15, k ä n n e t e c k n a t därav, att det vridningsförhindrande medlet på undersidan utgörs av krysserrationer i form av ett flertal i vinkel mot varandra (36a, 36b) 40b) i ett skärläge (6) orienterade rillor för ingrepp med ett motsvarande antal àsar (40a, på en verktygsgrund- kropp (1). 10 526 255 522 20 nu 00 nu 0 coon Q al coca anno Q 0 anno coon 0 o no . u 1 0 .nan coca u

17. Skär enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a t därav, att två rillor (36a, 36b) är anordnade i rät vinkel mot varandra under bildande av en korsliknande konfiguration.

18. Skär enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a t därav, att en första rilla (36a) sträcker sig i rät vinkel mot skärets långa släppningskant (43) och är lokaliserad mitt emellan de bågfor- miga sidoskäreggarna (31).

19. Skär enligt krav l7 och 18, k ä n n e t e c k n a t därav, att den andra rillan (36b) är lokaliserad mitt emellan skärets främre och bakre begränsningskanter (43, 42) och genomskär hàlets (27) centrum.