SE535180C2

SE535180C2 - Rotary tool coupling

Info

Publication number: SE535180C2
Application number: SE0950891A
Authority: SE
Inventors: Mattias Svensson
Original assignee: Dof Tools Ab
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2012-05-08
Also published as: EP2504119A1; SE0950891A1; WO2011065901A1

Abstract

(Ii ß-ÅLH D85 PlSE LG/KOB S a m m a n d r a g Uppfinningen avser en anordning (4) vidför skärande bearbetning och med utbytbar (2). roterande Verktyg (1)skärande toppdel (3) och en fasthàllande verktygskroppVerktygskroppen (2) uppvisar en cylindrisk mottagningsdel (5) försedd med ett antal i huvudsak radiella àsar (6) och spår (7} och toppdelen (3) har en tappformiganslutningsdel (8) med passande kongruenta spår (9) øch åsar(10), liknande kuggar eller åsar och dalar hos splines. (Fig 1) The invention relates to a device (4) for cutting machining and with replaceable (2) rotating tools (1) cutting top part (3) and a holding tool body. The tool body (2) has a cylindrical receiving part. (5) provided with a number of substantially radial axes (6) and grooves (7} and the top part (3) has a pin-shaped connecting part (8) with suitable congruent grooves (9) and ridges (10), similar cogs or ridges and valleys of splines (Fig. 1)

Description

20 25 30 535 180 US 2008/0193237 Al visar fasthållning enligt ovan angivna slag från Iscar och US 2001/0041089 Al resp WO 03/068436 Al visar verktygsfastsättning med hjälp av gängförband. Samma nackdelar som sagts gäller även för dessa. 30 25 535 180 US 2008/0193237 A1 shows holding according to the above types from Iscar and US 2001/0041089 A1 and WO 03/068436 A1 respectively show tool fastening by means of threaded joints. The same disadvantages as stated also apply to these.

US 2001/0041089 A1 avser en fasthållnings- anordning för ett roterbart skärverktyg och i form av en gängad tapp (22) och en gängad hylsa (24). En gänga går därvid hela varvet runt med fin eller grov stigning, och sträcker sig knappast svagt spiralvridet och liknande kuggar eller åsar och dalar hos splines. Det antydes ej något i sagda dokument om lösning som har làsningseffekt (in-ut från rotationscentrum) inbyggd i både kropp och topp, som skyddar mot att verktygskroppens infästning fjärmas från rotationscentrum vid mycket hög belastning.US 2001/0041089 A1 relates to a holding device for a rotatable cutting tool and in the form of a threaded pin (22) and a threaded sleeve (24). A thread then goes around the whole lap with a fine or rough incline, and hardly extends slightly helically and similar cogs or ridges and valleys at splines. There is no hint in the said document about solution which has a locking effect (in-out from the center of rotation) built into both body and top, which protects against the attachment of the tool body being removed from the center of rotation at very high load.

När gängan enligt sagda US 2001/0041089 Al är fullt belastad, finns endast en kraft som trycker i riktning inifrån och ut.When the thread according to the said US 2001/0041089 A1 is fully loaded, there is only one force which pushes in the direction from inside and out.

Huvudändamålet med den föreliggande patentansökan är således att åstadkomma en anordning som löser bl.a. de ovan sagda problemen, och som genom sin unika anslutning motstår de högre skärkrafter, främst i form av moment, som uppstår vid skärande bearbetning, då högsta möjliga produktivitet skall uppnås, i form av hög avverkningshastighet.The main purpose of the present patent application is thus to provide a device which solves e.g. the above-mentioned problems, and which, due to their unique connection, resist the higher cutting forces, mainly in the form of torques, which arise during cutting processing, when the highest possible productivity is to be achieved, in the form of high felling speed.

Sagda ändamål uppnås medelst en anordning enligt den föreliggande uppfinningen, som i huvudsak kännetecknas därav, att åsar och spår hos verktygskroppen och toppdelen och vilka sträcker sig axiellt i längdrikt- ningen av verktygskroppen och toppdelen och i huvudsak radiellt i riktning ut från deras centrumaxel är svagt spiralvridna, att toppdelen har en tappformig anslutnings- del med passande kongruenta spår och åsar, liknande kuggar 10 15 20 25 30 535 130 eller àsar och dalar hos splines, att åsarnas spiral, sett från verktygskroppens ändplan, är vridna i medurs riktning varigenom en ökad friktion uppstår då toppdelens skäreggar belastas, att åsarnas framsida, sett i rotationsriktningen vid bearbetning, är positionerade i en vinkel, relativt ett tangentplan för anslutningens cylindriska segment, som understiger 90°, varigenom en làsningseffekt uppstår i radiell riktning mellan verktygskroppen och toppdelen, varigenom sagda anslutning mellan spår och àsar hos sammankopplad toppdel med verktygskropp i ingreppsläge är självlåsande.Said object is achieved by means of a device according to the present invention, which is mainly characterized in that ridges and grooves of the tool body and the top part and which extend axially in the longitudinal direction of the tool body and the top part and are substantially radially in direction from their center axis helically twisted, that the top part has a pin-shaped connecting part with suitable congruent grooves and ridges, similar to cogs 10 or 20 axes and valleys of splines, that the spirals of the ridges, seen from the end plane of the tool body, are rotated clockwise whereby an increased friction occurs when the cutting edges of the top part are loaded, that the front of the ridges, seen in the direction of rotation during machining, are positioned at an angle, relative to a tangent plane of the cylindrical segment of the connection, less than 90 °, whereby a locking effect occurs in radial direction between the tool body connection between grooves and axes of interconnected top part with tool body in engaging position is self-locking.

Uppfinningen beskrives i det följande med hänvisning till bifogade ritningar såsom ett föredraget utföringsexempel, på vilka Fig 1 visar en sprängvy av ett roterande verktyg med dess skärande toppdel och dess roterande verk- tygskropp isärtagna från varandra i perspektiv, Fig 2 visar toppdelen i perspektiv snett bakifrån, Fig 3 visar en sidovy av en verktygskropp, Fig 4 visar en ändvy av verktygskroppen, Fig 5 visar en snittvy av en verktygs- kropp, Fig 6 och 7 visar exempel på fasthàllningselement vid kopplingsänden för en toppdel, Fig 8-9 visar sidovy resp ändvy av en toppdel, Fig 10 visar sidovy av toppdel och Fig ll visar snittvy utmed linjen XI-XI i fig 10.The invention is described in the following with reference to the accompanying drawings as a preferred embodiment, in which Fig. 1 shows an exploded view of a rotating tool with its cutting top part and its rotating tool body separated from each other in perspective, Fig. 2 shows the top part in perspective obliquely from behind Fig. 3 shows a side view of a tool body, Fig. 4 shows an end view of the tool body, Fig. 5 shows a sectional view of a tool body, Figs. 6 and 7 show examples of holding elements at the coupling end for a top part, Figs. 8-9 show side view resp. end view of a top part, Fig. 10 shows a side view of the top part and Fig. 11 shows a sectional view along the line XI-XI in Fig. 10.

Ett roterande verktyg l enligt förelig- gande uppfinning består normalt av två huvuddelar 2, 3, 10 15 20 25 30 535 180 nämligen en verktygskropp 2, som företrädesvis är tillver- kad av metall eller av annat material som uppvisar god hållfasthet, och en skärande utbytbar toppdel 3, som likaså företrädesvis är tillverkad av metall eller av annat material med god slittàlighet, exempelvis hård- metall.A rotating tool 1 according to the present invention normally consists of two main parts 2, 3, namely a tool body 2, which is preferably made of metal or of another material which has good strength, and a cutting replaceable top part 3, which is also preferably made of metal or of another material with good wear resistance, for example hard metal.

Verktygskroppen är med sin skaftdel anslu- ten till hållande verktyg, som återfinnes i diverse utföranden, av vilka ett cylindriskt skaft är vanligt förekommande.The tool body is connected with its shaft part to holding tools, which are found in various designs, of which a cylindrical shaft is common.

Den del av verktygskroppen som är närmast skaftdelen, spåntransportdelen, är utformad för att ge stöd för toppdelen, utan att utgöra ett hinder för spånor som skapas vid skäreggarna samt att skapa ett önskat avstånd mellan detaljen som bearbetas och det hållande verktyget, t.ex. en borrchuck, ett fräshuvud, ett revol- verhuvud etc.The part of the tool body that is closest to the shank part, the chip transport part, is designed to provide support for the top part, without constituting an obstacle for chips created at the cutting edges and to create a desired distance between the part being processed and the holding tool, e.g. a drill chuck, a milling head, a turret, etc.

Verktygskroppens anslutningsdel är utfor- mad som ett cylindriskt urtag, med spiralvridna àsar, som utformats för att ge anslutningen självlåsande egenskaper, vilket uppstår när verktyget är i friktion, då skäreggarna belastas, vilket förhindrar att toppdelen lossnar från sin infästning. Genom att àsarnas framsida positioneras i en vinkel, relativt ett tangentplan för anslutningens cylind- riska segment, som är mindre än 90°, uppstår en låsnings- effekt i radiell riktning mellan verktygskropp och topp- del.The connecting part of the tool body is designed as a cylindrical recess, with spirally rotated axes, designed to give the connection self-locking properties, which occurs when the tool is in friction, when the cutting edges are loaded, which prevents the top part from coming loose from its attachment. By positioning the front of the shafts at an angle, relative to a key plane for the cylindrical segment of the connection, which is less than 90 °, a locking effect arises in the radial direction between the tool body and the top part.

Kortfattat kan sägas att verktygskroppen 2 har en cylindrisk mottagningsdel med passande radiella spår och toppdelen 3, d.v.s. verktyget har en tappformig anslutningsdel med passande radiella spår, liknande kuggar eller åsar och dalar hos splines. 10 15 20 25 30 535 180 Närmare bestämt avser uppfinningen en anordning 4 vid ett roterande verktyg 1 som är avsett för att åstadkomma skärande bearbetning, såsom borrning, fräs- ning etc och som innefattar en utbytbar toppdel 3 försedd med skär och en sagda toppdel 3 fasthàllande verktygskropp 2.Briefly, it can be said that the tool body 2 has a cylindrical receiving part with suitable radial grooves and the top part 3, i.e. the tool has a pin-shaped connecting part with suitable radial grooves, similar to cogs or ridges and valleys of splines. More particularly, the invention relates to a device 4 in a rotating tool 1 which is intended to effect cutting machining, such as drilling, milling, etc. and which comprises a replaceable top part 3 provided with inserts and a said top part 3. retaining tool body 2.

Enligt uppfinningen uppvisar den sagda verktygskroppen 2 en cylindrisk mottagningsdel 5 som är försedd med ett antal i huvudsak radiella àsar 6 och spår 7. Toppdelen 3 har en tappformig anslutningsdel 8 som är försedd med ett antal passande kongruenta spår 9 och àsar 10, liknande kuggar eller àsar och dalar hos splines.According to the invention, said tool body 2 has a cylindrical receiving part 5 which is provided with a number of substantially radial axes 6 and grooves 7. The top part 3 has a pin-shaped connecting part 8 which is provided with a number of suitable congruent grooves 9 and axes 10, similar teeth or aces and valleys at splines.

De sagda åsarna 6; 10 och spåren 7; 9 är svagt spiralvridna och att anslutningen mellan spår och àsar hos sammankopplad toppdel 3 med verktygskropp 2 i ingreppsläge är självlåsande.The said ridges 6; 10 and grooves 7; 9 are slightly helically twisted and that the connection between grooves and axes of interconnected top part 3 with tool body 2 in engaging position is self-locking.

De sagda åsarnas spiral, sett i riktning från verktygskroppens 2 ändplan 11, är vridna i medurs riktning 13, varigenom en ökad friktion uppstår då topp- delens 3 skäreggar 12 belastas vid bearbetning med verkty- get 1 i sagda riktning 13. Vidare är åsarnas framsida, sett i rotationsriktningen 13 vid bearbetning, positione- rade i en vinkel, relativt ett tangentplan för anslut- ningens cylindriska segment, som understiger 90°, varige- nom en làsningseffekt uppstår i radiell riktning mellan verktygskroppen 2 och toppdelen 3, medan sagda àsars bak- sida, sett i rotationsriktningen 13 vid bearbetning, lutar med trubbig vinkel, företrädesvis c:a 135°.The spiral of the said ridges, seen in the direction from the end plane 11 of the tool body 2, is rotated clockwise 13, whereby an increased friction occurs when the cutting edges 12 of the top part 3 are loaded during machining with the tool 1 in said direction 13. Furthermore, the front of the ridges , seen in the direction of rotation 13 during machining, positioned at an angle relative to a tangent plane of the cylindrical segment of the connection, which is less than 90 °, whereby a locking effect occurs in the radial direction between the tool body 2 and the top part 3, while said axes rear side, seen in the direction of rotation 13 during machining, inclined at an obtuse angle, preferably about 135 °.

Vidare är såväl toppdel 3 som verktygs- kropp 2 försedda med spiralvridna spånrumsdelar 14, 15 vilka möjliggör att effektivt bortforsla bearbetat mate- rial från det aktuella arbetsstället för verktyget ifråga, t.ex. vid ett borrhàl eller vid fräsningsarbetsställe. 10 15 20 25 30 535 180 Såväl toppdelen 3 som verktygskroppen 2 är försedda med kylkanaler 16, 17 för att möjliggöra att effektivt bearbeta materialet utan skada pà detsamma och på verktyget 1, genom kontinuerlig tillförsel av lämplig kylvätska t.ex. av känt slag från en ej visad pumpanlägg- ning.Furthermore, both top part 3 and tool body 2 are provided with spirally twisted chip space parts 14, 15 which make it possible to efficiently remove processed material from the relevant workplace for the tool in question, e.g. at a borehole or at a milling site. Both the top part 3 and the tool body 2 are provided with cooling channels 16, 17 in order to enable the material to be processed efficiently without damage to it and to the tool 1, by continuous supply of suitable coolant e.g. of known type from a pump plant not shown.

Slutligen är fasthållande element 18, 19 mellan toppdelen 3 och verktygskroppens 2 mottagande anslutningsdel 5 anordnat att lösgörbart hälla toppdelen på plats i verktygskroppen i axiell riktning 20. Sådant fasthållningselement 18, 19 bildas av t.ex. ett antal hakar 19 och urtagningar 18 och vilken hake 19 är fjäd- rande att föras mellan ett fjärmat läge från urtagningen 18, resp ett mottaget läge i urtagningen 18.Finally, holding elements 18, 19 between the top part 3 and the receiving connecting part 5 of the tool body 2 are arranged to releasably pour the top part into place in the tool body in the axial direction 20. Such holding elements 18, 19 are formed by e.g. a number of hooks 19 and recesses 18 and which hook 19 is resilient to be moved between a remote position from the recess 18, and a received position in the recess 18, respectively.

Vid montering och sammankoppling av verktyget 1 drages anslutningsdelen i verktygskroppen isär, företrädesvis med hjälp av ett specialverktyg som bänder isär de fjädrande käftarna 21 hos verktygskroppen 2.När de släppes igen låses toppdelen 3, som i visade exempel bildas av en borrkrona av hàrdmetallmaterial, axiellt med hjälp av hakarna 19 som mottages i passande urtagning 18 på toppdelens 3 inre belägna parti BA av dess cylindriska tappformade anslutningsdel 8, så att delarna 2, 3 hakar fast i varandra och effektivt fasthàlles till varandra i axiell riktning 20. Losskoppling sker i motsatt beskriven arbetsordning. _ Uppfinningens beskaffenhet och funktion torde ha förståtts av det ovan beskrivna och det på ritningarna visade.When mounting and connecting the tool 1, the connecting part in the tool body is pulled apart, preferably by means of a special tool which bands the resilient jaws 21 of the tool body 2. When they are released again, the top part 3, which in the example shown is formed by a cemented carbide material by means of the hooks 19 received in a suitable recess 18 on the inner portion BA of the top part 3 of its cylindrical pin-shaped connecting part 8, so that the parts 2, 3 hooks into each other and are effectively held to each other in the axial direction 20. Disconnection takes place in the opposite described rules of procedure. The nature and function of the invention should have been understood from what has been described above and what is shown in the drawings.

Uppfinningen är naturligtvis inte begrän- sad till de ovan beskrivna och på de bifogade ritningarna visade utförandena. Modifieringar är möjliga, särskilt när det gäller de olika delarnas beskaffenhet, eller genom 535 180 användande av likvärdig teknik, utan att man fràngàr skyddsområdet för uppfinningen, såsom den definieras i patentkraven.The invention is of course not limited to the embodiments described above and shown in the accompanying drawings. Modifications are possible, in particular as regards the nature of the various parts, or by the use of equivalent techniques, without departing from the scope of the invention as defined in the claims.

Claims

10 15 20 25 30 535 1BÜ P a t e n t k r a v

Device (4) for rotating tools (1) for cutting machining and with replaceable cutting top part (3) and a holding tool body (2) having a cylindrical receiving part (5) provided with a number of ridges (6) and grooves (7 ), characterized in that ridges (6, 10) and grooves (7, 9) of the tool body (2) and the top part (3) and which extend axially in the longitudinal direction of the tool body (2) and the top part (3) and in substantially radially in the direction out of their center axis are slightly helically twisted, that the top part (3) has a pin-shaped connecting part (8) with (10), teeth or ridges and valleys of splines, that the matching congruent grooves (9) of the ridges and similar ridges (10 ) spiral, seen from the end plane (11) of the tool body (2), are rotated clockwise (13) whereby an increased friction occurs when the cutting edges (12) of the top part (3) are loaded, that the front of the ridges, seen in the direction of rotation (13) during machining , relative to one are positioned at an angle, key plane of the cylindrical segment of the connection less than 90 °, whereby a locking effect occurs in the radial direction between the tool body (2) and the top part (3), whereby said connection between grooves (7, 9) and ridges (6, 10) of interconnected top part (3) with tools - body (2) in engaging position is self-locking.

Device according to claim 1, characterized in that the back of said ridges, seen in the direction of rotation (13) during processing, is inclined at an obtuse angle, preferably about 135 °. 10 15 20 25 535 180

Device according to one of the preceding claims, characterized in that both the top part (3) and the tool body (2) are provided with helically twisted chip space parts (14, 15).

Device according to claim 3, characterized in that both top part (3) (16, and tool body (2) are provided with cooling channels 17).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that holding elements (18, 19) between the top part (3) and the connecting part (5) of the tool body (2), which are formed by a number of hooks (19) and recesses (18) and which hook (19) is resilient to be moved between a remote position from the recess (18) resp. a received position in the recess (18), is arranged to releasably hold the top part (3) in place in the tool body (2), (1) the connecting part in the tool body is pulled apart, so that when mounting and connecting the tool preferably by means of a special tools which tie apart so that when they are released again the top part (3) is locked, axially by means (18) on the resilient jaws (21) of the tool body (2) by the hooks (19) received in the appropriate recess the inner part of the top part (3) portion (8A) of its cylindrical (2,3) hooks into each other and is effectively held to each other in pin-shaped connecting part (8), so that the parts axial direction (20).