SE514938C2 - Skärverktyg - Google Patents

Description

20 25 30 35 514 938 Vid äldre skärverktyg skedde kylning städse med låg- tryckskylvätska, medan skärverktyg enligt något yngre teknik har arbetat med mellantryckskylvätska. Inom den modernare tek- niken förekommer vätsketryck på 100-tals bar.

Då skäret på ett skärverktyg under exempelvis svarvning lösgör en spàna från ett roterande arbetsstycke, vanligen av metall utvecklas avsevärda mängder värme. Själva avverkningen av spånan sker i en primär skjuvzon som utvecklas i ett perife- riskt parti av arbetsstycket och sträcker sig snett uppåt/bakåt från skärets egg. På grund av de höga temperaturer som utveck- las icke blott i spånan och arbetsstycket, utan även i skäret, kan den i den primära skjuvzonen avskilda spånan icke glida fram friktionsfritt och motstándslöst utmed skärets ovansida.

Tvärtom häftar den mycket heta spånan fast mot skärets ovanyta utmed en viss kontaktlängd i ett händelseförlopp som har likhe- ter med svetsning. Kontaktlängden kan, beroende pä exempelvis materialet i arbetsstycket, variera mellan tiondelar av en mil- limeter och ungefär en millimeter bakåt från en avlastningszon i närheten av eggen. Härvid är det heta materialet kraftigt fasthäftat i ett tunt skikt ovanför vilket den egentliga av- skiljningen av spånan äger rum genom skjuvning i en sekundär skjuvzon (ofta benämnd svetszon). Härefter följer en sk frik- tionszon utmed vilken spånan är i kraftig friktionskontakt med skäret innan densamma lämnar skäret. För att underlätta spànans åtskiljande från skäret anordnas oftast någon form av spänle- dare; t ex i form av vulster eller utsprång på ovansidan på själva skäret och/eller i form av särskilda element på verk- tyget, i synnerhet spännklampar för fasthällning av skäret.

Den moderna högtryckskylvätsketekniken tar sikte på att föra in kylvätskestrålen i det väsentligen kilformiga utrymme som bildas mellan spànans undersida och skärets ovansida i den punkt där spånan initiellt fjärmas från skäret. Tanken är att mellan spånan och skärets ovansida bilda en sk hydraulkil som skall medverka till att bryta upp spånan och i möjligaste mån reducera spànans kontaktlängd utmed skäret. En betydelsefull avsikt med införandet av högtryckskylvätska mellan spånan och skäret är givetvis även att kyla dessa så effektivt som möj- ligt. 20 25 30 35 514 938 3 Genom WO 99/39853 är tidigare känt ett för spånavskil- jande bearbetning avsett skär med spänledare i form av ett an- tal små utspräng som är sinsemellan åtskilda medelst spår i vilka högtryckskylvätska kan sprutas in i syfte att förkorta spånans kontaktlängd utmed skärets ovansida. Med hjälp av dessa spår kan högtryckskylvätskan bättre tränga in under spånan sam- tidigt som de omgivande utsprången syftar till att bryta upp spånan för att i möjligast mån bringa spånan att böja sig uppåt/bakåt. Ehuru detta kända skär avsevärt förbättrar kyl- nings- och spânbrytningseffekten i förhållande till äldre tek- nik åstadkoms ej någon radikal böjning av spånan i riktning uppåt. Tvärtom tenderar spånan att lämna skärets ovansida i en jämförelsevis flack vinkel; något som i praktiken innebär att spånan kan utvecklas till en trasslig spänhärva.

Uppfinninqens syften och särdraq Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan påtalade brister i den tidigare kända tekniken och skapa ett skärverktyg med förbättrad förmåga att bemästra den lösgjorda spånan. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är därför att skapa ett skärverktyg som säkerställer icke blott god kylning utan även förbättrad spånbrytningsförmäga.

Enligt uppfinningen nås ovannämnda syfte medelst de sär- drag som är angivna i patentkravets 1 kännetecknande del. Före- dragna utförandeformer av uppfinningen är vidare definierade i de osjälvständiga patentkraven.

Kort beskrivning av bifogad ritning På ritningen är: Fig 1 en perspektivisk sprängvy visande ett skärverktyg enligt uppfinningen i anslutning till en partiellt antydd ma- skin för spänavskiljande bearbetning, Fig 2 en partiellt skuren sidovy visande verktyget under bear- betning av ett arbetsstycke, och Fig 3 en tvärsektion A-A i fig 2. 10 Ü 20 25 514 938 4 Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfinningen På ritningen betecknar 1 generellt ett skärverktyg som i exemplet ingår i ett sk modulärt verktygssystem och samverkar med en spännenhet 2. Denna spännenhet är fast monterad i en en- dast partiellt antydd maskin 3 som representeras av ett parti av en revolverskiva.

Skärverktyget 1 inbegriper en främre del 4 med ett lös- görbart skär 5, som i exemplet har formen av ett runt skär. En bakre del 6 av skärverktyget har formen av ett hanelement som är införbart i ett hålrum 7 i spännenheten 2. Kopplingen mellan skärverktyget och spännenheten kan med fördel vara av typen COROMANT CAPTO®, varvid såväl hanelementet 6 som hålrummet 7 uppvisar polygonal, ehuru mjukt rundad tvärsnittsform, samti- digt som desamma smalnar av i riktning bakåt. I omrâdet av hål- rummets 7 inre finns en icke visad spännmekanism som kan inuti han- bringas till ingrepp med kopplingsmedel (ej visade) elementet 6 i syfte att å ena sidan dra in och fixera hanele- mentet i hålrummet vid montering, och å andra sidan stöta ut detsamma vid demontering. Mantelytan på hanelementet 6 är be- tecknad 8, medan den invändiga yta som avgränsar hålrummet 7 är betecknad 9.

Skärverktygets 1 främre och bakre delar 4, skivformig del 10 på vars frontsida är an- 6 är åtskilda av en tvårställd, bragt en lösgörbar munstycksplatta 11. Det skall här påpekas att delarna 4, 6 och 10 ingår i en integrerad, gedigen kropp av metall. Plattan 11 hålls fast mot skivdelen 10 med hjälp av icke visade skruvar som dras fast i hål 12. I plattan 11 är monterade ett flertal munstycken av vilka vissa är betecknade 13. Dessa munstycken 13 har till uppgift att spruta högtrycks- kylvätskestrålar 14 mot skäret 5, närmare bestämt mot skärets ovansida i ett område nära skärets egg.

Så långt det på ritningen visade verktyget hittills be- skrivits är detsamma i allt väsentligt känt genom tidigare of- fentliggjord teknik, t ex sådan denna representeras av WO 99/39852 (inlämnad samtidigt med ovannämnda WO 99/39853).

Karaktäristiskt för uppfinningen är att munstycksplattan ll förutom de förstnämnda munstyckena 13 inbegriper även andra munstycken 15. Varje dylikt andra munstycke 15 samverkar i par W 15 20 25 30 35 514 938 5 med ett första munstycke 13. Närmare bestämt skall det andra munstycket 15 i varje par av munstycken rikta en andra hög- tryckskylvätskestråle 16 mot en spåna 17 som lösgörs från ett arbetsstycke 18 och som i och för sig kyls redan genom en första vätskestråle 14. I exemplet enligt fig 2 är nämnda ar- betsstycke underkastat en svarvningsoperation under vilken det- samma bringas att rotera. Generellt är varje andra munstycke 15 placerat ovanför ett samverkande första munstycke 13, vilket riktar sin stråle 14 mot skärets egg för att mellan skärets ovansida och den initiellt bildade spànan 17 bilda en hydraul- kil. Härvid är det andra munstycket 15 inställt på ett sådant sätt att tillhörande stråle 16 riktas mot en punkt på nivå ovanför skäret för att träffa den från skäret initialt fjärmade spànan 17 och därigenom påföra denna en mekanisk kraft som strävar att böja spànan i riktning uppåt/bakåt, såsom illustre- ras i fig 2.

I det på ritningen visade, föredragna utförandet är varje andra munstycke 15 i de båda paren av samverkande mun- stycken placerat i huvudsak lodrätt ovanför tillhörande första munstycke 13, ehuru det i och för sig är tänkbart att lokali- sera det andra munstycket i en från det lodräta planet avvi- kande punkt. Det väsentliga är sålunda att munstyckets 15 lopp 19 är så inställt att strålen 16 kommer att träffa spànan 17, närmare bestämt i ett område på lämplig nivå ovanför skåret och den hydraulkil som bildas av strålen 14.

Såväl munstyckena 13 som munstyckena 15 kan i och för sig vara utformade på det sätt som beskrivs i WO 99/39852, dvs vara omställbara för att möjliggöra finjustering av träffpunk- ten för den aktuella vätskestrålen. Det är emellertid även tänkbart att använda fasta munstycken av enklare beskaffenhet, dvs munstycken vilkas stràlningsriktning fastställs en gång för alla i samband med munstycksplattans framställning. Såsom fram- går av fig 2 är de båda munstyckena 13, 15 i ett samverkande par av munstycken anslutna till ett i munstycksplattans 12 bak- sida urtaget utrymme 20. Till detta utrymme matas högtryckskyl- vätska via en kanal 21, vilken baktill ändar i en mynning 22.

Då hanelementet 6 är fixerat i spännenheten 2 lokaliseras myn- ningen 22 mittemot en i hálrummets 7 invändiga yta 9 befintlig mynning 23 till en analog kanal inuti spännenheten. Denna kanal 10 15 20 25 514 938 6 är i sin tur på lämpligt sätt ansluten till en extern kylväts- keförsörjningskälla, som har förmåga att trycksàtta kylvätskan med ett mycket högt tryck (t ex inom omrâdet 500~l5OO bar eller mer). Dessa mynningar sträcker sig radiellt för att mellan spännenheten och verktygets hanelement överföra högtryckskyl- vätskan i radiell riktning i syfte att undvika att verktyget påförs axialkrafter som skulle tendera att stöta ut verktyget ur spännenheten.

I det visade utförandeexemplet inbegriper verktyget två par undre och övre munstycken. Såsom framgår av fig 3 försörjs dessa munstyckspar av var sin kanal 21 som mynnar i två åtskil- da samlingsutrymmen 20. På så sätt kan det ena munstycksparet ställas av då det andra är operativt. Det är emellertid även tänkbart att ansluta samtliga munstycken till ett gemensamt samlingsutrymme till vilket endast en vätskekanal är dragen. I dylika fall kommer samtliga munstycken att samtidigt spruta strålar mot skäret resp spånan.

Genom att i enlighet med uppfinningen ombesörja sprut~ ning av icke blott en första stråle för bildande av en hydraul- kil mellan skärets ovansida och spånan, utan även en andra stråle med en högre träffpunkt, ernàs att spånan, efter att ha haft en fördelaktigt kort kontaktlängd utmed skäret, böjas uppåt/bakåt på ett betydligt effektivare sätt än vid ti- digare kända verktyg. Den distinkta uppåtböjningen av spånan medverkar i sin tur till att spånan böjs in mot arbetsstycket för att underlätta sönderbrytning av densamma i mindre stycken.

Med andra ord motverkas uppkomsten av trassligà spånhärvor som kommer att är svåra att bemästra under praktisk drift.

Claims (3)

25 30 514 938 Patentkrav

1. Skärverktyg innefattande en verktygskropp med dels en främre del (4) för ett skär (5), dels en bakre del (6), bart fixerbar i en hållare (2) i en tillhörande maskin (3), samt ett flertal munstycken, vilka försörjs med trycksatt kyl- vätska från en vätskeförsörjningskälla via ett kanalsystem (21) som är lösgör- inuti verktygskroppen, och av vilka åtminstone ett första (13) har till uppgift att spruta en högtryckskylvätskestràle (14) mot området av en ovansida på skäret (5) i syfte att mellan skärets ovansida och en från ett arbetsstycke emanerande spåna (17) bilda en hydraulkil för att lyfta och fjärma spånan från skäret, k ä n n e t e c k n a t därav, att i par med sagda (13) nat att rikta en andra högtryckskylvätskestråle för att träffa den från skäret samverkar ett andra munstycke (15) anord- (16) mot en första munstycke punkt på nivå ovanför skäret (5) fjärmade spånan (17) och därigenom påföra denna en mekanisk kraft som strävar att böja spånan i riktning uppåt/bakåt.

2. Skärverktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att sagda andra munstycke (15) är placerat i huvudsak lodrätt ovanför det första munstycket (13) i ett samverkande munstycks- par.

3. Skärverktyg enligt krav 1 eller 2, varvid sagda munstycken är monterade i en särskild platta (11) som är lösgörbart för- bunden med verktyget i övrigt, k ä n n e t e c'k n a t därav, att sagda första och andra munstycken (13, 15) är anslutna till till vilket leder en enda i verk- för tillförsel av kylvätska ett gemensamt hålrum (20) tygskroppen utformad kanal (21) till hålrummet från en extern kylvätskeförsörjningskälla_