SE505742C2 - Gängtapp - Google Patents

Description

505 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 7112 2 skärhastigheter. Sådana olägenheter är naturligtvis särskilt graverande inom ett teknikområde med så höga säkerhetskrav som flygindustrin.

Ett första syfte med föreliggande uppfinning är således att frambringa en gângtapp med förhöjd livslängd i sega material, såsom titanbaserade legeringar, gentemot tidigare kända gângtappar.

Ett andra syfte med föreliggande uppfinning är att framtaga en gângtapp som möjliggör effektiv gângning utan påkletningar även vid låga skârhastigheter.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att framtaga en gângtapp som medger ökade skärdata. Ännu ett syfte med föreliggande uppfinning âr att framtaga en gângtapp som lätt kan borras ur vid ett eventuellt verktygshaveri.

Dessa och ytterligare syften har lyckats uppnås medelst föreliggande uppfinning genom att utforma gângtappen med negativ spånvinkel i ett kompoundmaterial, enligt de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen.

I åskádliggörande men icke begränsande syfte kommer nu en föredragen utföringsform av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, vari: Figur 1 visar en vy rakt framifrån av gängtappen enligt uppfinningen.

Figur 2 visar ett snitt utefter linjen II-II i figur 1.

I figur 1 visas en gângtapp enligt uppfinningen, varvid en del av den likformiga skaftdelen skurits bort. I gângtappens främre del förefinnes den operativa gängningsdelen 2. Åtminstone denna del 2, dock företrädesvis hela gângtappen, är gjord av ett metalliskt kompoundmaterial, som nu kommer att närmare 10 15 20 25 30 BNSDOCID: fsos 742 beskrivas.

Med beteckningen kompoundmaterial avses sammansatta produkter med olika material i olika delar.

Enligt föreliggande uppfinning består kompoundmaterialet av en sammansättning i enlighet med SE-C-440 753 och som tillverkats på i denna patentskrift angivet sätt. Således består gângtappens inre kärna, med i huvudsak cirkulärt tvärsnitt, av snabbstàl eller verktygsstål, företrädesvis det sistnämnda. Utanpá detta är pàlagt ett hölje, vars tjocklek vanligen utgör 10 till 20%, lämpligen omkring 15%, av verktygets diameter (dock företrädesvis minst 0,5 mm), vilket hölje utgörs av ett specifikt hårdmaterial, som finns beskrivet i SE-B-392 482. Detta hårdmaterial, vilket vanligen betecknas "Coronite“ (registrerat varumärke), består av 30 - 70 volym~% submikrona hárdämnen i form av karbider, nitrider och/eller karbonitrider av Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo och/eller W i en metallisk grundmassa baserad på Fe, Co och/eller Ni. Företrädesvis består hårdmaterialet av 30 - 70 volym-% hárdâmnen av huvudsakligen TiN i en grundmassa av snabbstålstyp där de anrikade hårdämnena har en kornstorlek av <1 pm, företrädesvis <0,5 pm.

Företrädesvis används gängtappen med åtminstone den operativa delen 2 i belagt utförande, vilket ytterligare ökar verktygets livslängd. Genom sin finkornighet och goda dispersion mellan hårdâmnen och bindefas uppvisar hårdmaterialhöljet en unikt god vidhäftningsförmåga för pålagda, rena hárdämnesbelâggningar som lagts på medelst s.k. PVD- förfarande (PVD står för Physical Vapour Deposition).

Denna metod ger annars ofta mindre god vidhåftning jämfört med den mer metallurgiska bindning som uppkommer vid s.k. CVD-förfarande (CVD står för 505 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 7:42 4 Chemical Vapour Deposition). Anledningen är främst att CVD äger rum vid högre temperatur. De skikt som lagts på är huvudsakligen titanbaserade och speciellt goda egenskaper har erhållits med TiN, Ti(C,N) och (Ti,Al)N.

Särskilt förnämliga egenskaper har erhållits med 2 - 4 pm Ti(C,N).

För att nu återgå till verktygets geometriska utformning, så år skaftets 1 bakre del utformad för att spännas fast i en chuck, bussning el. dyl. Enligt den illustrerade utföringsformen har denna ände således försetts med bildar ett i hörn. Via en skaftdelen 1 gângningsdelen 2. Alternativt kan gängtappen utföras fyra plana avfasningar 3, vilka gemensamt huvudsak kvadratiskt tvärsnitt med rundade avsats eller dimensionsövergång 4 övergår med diametern 5 i den smalare, operativa jämntjock, utan någon dimensionsövergång. Den operativa gângningsdelen 2 är utformad med två eller flera spåntömningskanaler 6, vilka kan vara raka i axiell riktning, men företrädesvis är skruvformigt vridna runt gängtappens centrumaxel 7 och i huvudsak inbördes likformiga, samt i huvudsak belägna på lika avstånd från varandra. Lämpligen innefattar verktyget mellan två och fem sådana kanaler, företrädesvis tre.

Kanalernas stigningsvinkel kan ligga mellan -25 och +25°, stigning, och mellan 0 och -15 vid negativ (neutral vid 0) förefinns utstående bommar 8, på vilkas rundade, företrädesvis mellan +12 och +18 vid positiv stigning. Mellan dessa kanaler eller spår 6 perifera mantelyta utformats gängor 9. Dessa motsvarar lämpligen någon av de gängse normerna, exempelvis gängor från M4 till M12. Detta är dock inget väsentligt kännetecken för uppfinningen och även andra gängor kan förekomma. I sin främre ände är gängtappen utformad med en skàrfas 10, i syfte att underlätta äntringen av ett 10 15 20 25 30 BNSDOCID: Qšos 742 5 förborrat kärnhàl i ett arbetsstycke. Skârfasens längd varierar lämpligen mellan 2 - 8 gängstigningar, bl.a. beroende på om genomgående eller bottnade häl skall gängas. I den illustrerade utföringsformen avslutas gângtappen i sin främre del av en konisk udd, vilken dock även kan utelämnas.

Gängtappen kan vara antingen höger- eller vänstergängande. I figur 2 visas en vänstergängande tapp. Vidare kan spånkanalerna vara antingen raka, eller vara vridna antingen i samma riktning som rotationsriktningen, eller i den motsatta riktningen.

När spånkanalernas vridningsriktning är motsatt rotationsriktningen blir kanalerna spåndrivande, dvs. de för fram spånorna framför gängtappen och minskar därmed risken för spånklämning vid reverseringen. Denna konstruktion används vid gângning av genomgående hål. Å andra sidan, om spånkanalerna är vridna i samma riktning som rotationsriktningen tvingas spånorna bakåt och ur hålet. Detta utförande lämpar sig främst för hål med botten.

Den tandade brytlinjen mellan en spånkanal och en boms främre kant i rotationsriktningen bildar skåreggen 12. Ett väsentligt kännetecken hos föreliggande uppfinning är att den till skäreggen anslutande spånytan 13 är negativ och uppvisar en negativ spånvinkel a. Denna vinkel mäts mellan den negativa spånytan 13 och en radie som tangerar brytlinjen mellan nämnda spånyta och spånkanalens krökta yta. Den negativa spånytan bör företrädesvis sträcka sig från skäreggens 12 gângtoppar mot gângtappens centrumaxel till åtminstone ett avstånd som motsvarar gängprofilens djup, dvs. till linjen 15 såsom framgår av figur 2. Den negativa spånvinkeln a kan ligga mellan -4 och -l4°, lämpligen mellan -6 och -12°, och företrädesvis mellan 505 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 7212 -8 och -10°.

Den i rotationsriktningen bakom varje bom 8 befintliga släppningssidans 14 vinkel ß mot en radie som skär en linje 15 motsvarande gängprofildjupet, är inte kritisk för föreliggande uppfinning och kan variera inom relativt vida gränser. Exempelvis väljes en vinkel ß pà mellan -5 och +5°, och +3°.

Den föreliggande uppfinning betecknande lämpligen mellan -3 kombinationen av ett speciellt kompoundmaterial och en negativ spàngeometri har medfört en rad fördelar. I synnerhet uppvisar gángtapparna enligt uppfinningen en överraskande lång livslängd vid gângning av kârnhál i titan och titanbaserade metallegeringar, även vid s.k.

HIP-förhållanden (HIP betyder “High Isostatic Pressure" och anger att arbetsstyckets förtätats vid högt tryck och hög temperatur). Följande jämförande försök utfördes mellan en gängtapp enligt uppfinningen och en gängse gängtapp av snabbstál (HSSE) med positiv spànvinkel: Arbetsmaterial: Titanlegering TiAl§Q, med draghàllfasthet 1150 N/nmfi Förborrad kärnháldiameter: 5 mm Utförd gänga: M6 Hàldjup (hål med botten): 12 mm Kylvâtska: skärolja, vertikalt Skärhastighet: HSSE: 2 m/min Gångtapp enligt uppfinningen: 5 m/min Antal gängade häl med HSSE: 60 Antal gängade hål med gängtapp enligt uppfinningen: 640 Sålunda erhölls en mer än tiofaldig stegring av antalet gängade hål och detta dessutom vid en högre 10 15 20 25 BNSDOCID: ¿šos 742 7 skärhastighet. Detta medför en rad uppenbara fördelar, såsom sänkta verktygskostnader och förkortade stillestándstider vid byte av verktyg. Vidare skär gängtappen enligt uppfinningen renare och utan påsmetningar, vilket innebär att tappen efter utförd gângning inte tränger i gànghàlet och att gângtappen, om så önskas, även kan reverseras för hand.

En jämförelse gjordes även med en gângtapp av samma kompoundmaterial som används i gängtappen enligt uppfinningen, men med den brukliga positiva spànvinkeln som används i snabbstålstappar. Försök i samma titanlegering som ovan visade att en sådan gängtapp bröts redan efter ett fåtal hål.

I de fall då endast den operativa gângningsdelen 2 utförts av det speciella kompoundmaterialet enligt uppfinningen, kan denna del svetsas fast på en skaftdel 1. Denna kan då vara gjord av något annat lämpligt material, exempelvis verktygsstàl.

Gängtappen enligt uppfinningen har således visat utmärkta prestanda med ökade skärdata vid olika applikationer i titanbaserade legeringar. Verktyget har dessutom visat sig överraskande dugligt även i'andra smetande material, såsom i aluminium och aluminiumbaserade legeringar.

Claims (4)

505 10 15 20 25 30 BNSDOCID: 721 2 PATENTKRAV

1. cylindriskt skaft, vilket inom ett visst avstånd Gângtapp bestående av ett avlångt, huvudsakligen utgående från skaftets ena ände försetts med tvâ eller flera raka, eller runt gângtappens centrumaxel (7) skruvformigt vridna bommar (8), som på sina mantelytor är utformade med skârgångor (9) av huvudsakligen likadan profil, och som átskiljes av raka, eller likaledes skruvformigt vridna spánavgángskanaler (6), k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone gângtappens med bommar försedda del utgörs av en kärna av snabbstâl eller verktygsstål och ett hölje av ett hárdmaterial med 30 - 70 volym-% submikrona hárdâmnen i form av karbider, nitrider och/eller karbonitrider av Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo och/eller W i en metallisk grundmassa baserad på Fe, Co och/eller Ni, samt av att de till skärgängornas (9) skäreggar (12) anslutande spânytorna (13) uppvisar en negativ spànvinkel (a) på mellan -6 och -12°.

2. Gängtapp enligt krav 1, kännetecknad av att den är utformad med 2 - 5 bommar (8), företrädesvis 3.

3. dess ytteryta åtminstone delvis belagts med ett tunt skikt TiN, Ti(C,N) och/eller (Ti,Al)N. Gângtapp enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att

4. Användning av en gängtapp enligt något av kraven 1 - 3 för gängning av hál i titan och titanbaserade legeringar.