SE507842C2 - Borr - Google Patents

Description

507 842 2 finningen är sålunda att förläna borrhuvudets spets en sådan geometri att borren redan vid ansättning mot och initiell äntring av ett arbetsstycke blir självcentrerande samtidigt som borren under sin fortsatta inträngning i arbetsstycket bibehåller god centreringsförmàga, varvid den goda centreringsförmågan skall kunna ernås utan behov av stora matnings- eller ansättningskrafter. Ett samtidigt syfte är att ernà god centreringsförmåga utan behov av att påtagligt reducera den verksamma skäreggslängden.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del. Föredragna utföranden av uppfinningen är vidare angivna i kraven 2-4.

Kort beskrivning av bifogade ritningar På ritningarna är: FIG 1 en perspektivisk avbildning av den främre eller fria änden av en borr enligt föreliggande upp- finning, FIG 2 en likartad perspektivisk avbildning som vridits ca 90° i förhållande till avbildningen enligt fig 1, FIG 3 en sidovy av borrens huvud, FIG 4 en partiellt skuren ändvy av borrhuvudet enligt fig 3, FIG 5 en andra sidovy av samma borrhuvud, som vridits 90° i förhållande till vyn enligt fig 3, FIG 6 en extrem förstoring av ett centralt avsnitt av borrhuvudets spets betraktat i ändvy på samma sätt som i fig 4, FIG 7 en extrem förstoring av borrhuvudets centrala spetsparti betraktat på samma sätt som i fig 3, FIG 8 ett partiellt snitt VIII-VIII i fig 3, FIG 9 ett snitt IX-IX i fig 6, och FIG 10 en schematisk bild betraktad i ett referensplan B- Bi fig 6. 507 842 3 Detaljerad beskrivning av ett föredraget utförande av upp- finningen Den i fig 1 och 2 visade borren innefattar ett skaft l och ett i sin helhet med 2 betecknat borrhuvud. I skaf- tet l är utformade tvenne spiral- eller skruvformiga spår 3, 3' miga bommar 4, 4'. som avgränsas mellan två på analogt sätt spiralfor- I borrhuvudet 2 ingår två i detta fall identiskt likadana, ehuru spegelvända skärelement 5, 5' vilka sträcker sig i förlängning av varandra i ett gemen- samt, med A-A betecknat huvudplan som genomskär borrens geometriska centrum eller rotationsaxel (denna axel är i fig 3 betecknad C). vilket likaledes sträcker sig genom borrens centrumaxel, I fig 2 betecknar B-B ett referensplan ehuru i spetsig vinkel mot huvudplanet A-A, närmare be- stämt i en vinkel av ca 68°. De båda skärelementen 5, 5' är i exemplet utförda såsom partier av en gemensam skär- kropp, t ex av hårdmetall, satts på skaftet via en lödfog 6 och därefter slipats till som i form av ett ämne fast- sin slutliga, på ritningarna visade form. Ehuru detta ut- förande föredras i praktiken är det inom uppfinningens ram även möjligt att utföra borrhuvudets båda skärelement , 5' slipade partier av detta. integrerade med själva borrskaftet 1, dvs såsom Varje enskilt skärelement 5, 5' uppvisar en i sin helhet med 7 betecknad skäregg vilken generellt avgränsas mellan å ena sidan en spånbrytande yta 8 och à andra sidan I förhållande till skärelementets totala bredd har släppningsytan 9 reducerad bredd genom en släppningsyta 9. att det ämne av vilket skärhuvudet förfärdigas utformats med en försänkt yta 10 i området bakom släppningsytan räknat i borrens rotationsriktning. Genom reduktionen av ytans 9 bredd till ungefär hälften av skärhuvudets totala bredd underlättas och påskyndas den erforderliga slip- ningen av släppningsytan. Den enskilda skäreggen 7 inbe- griper ett från borrhuvudets periferi sig sträckande, i detta fall väsentligen rakt huvudparti 11 som närmare borrens centrum övergår i ett krökt parti betecknat 12. 507 842 4 Även spånytan 8 är utformad med begränsad bredd i syfte att underlätta slipning av densamma. Av detta skäl är redan i borrhuvudets ämne i området under spånytans peri- feriska parti utformad en urtagning som avgränsas av å ena sidan en snedställd planyta 13 och å andra sidan en välvd yta 14. Vid sin periferiska ände övergår skäreggen 7 i ett väsentligen axiellt sig sträckande kantparti 15, bakom vilket förefinns en flankyta 16 vilken förlänats begränsad bredd genom att borrhuvudets ändyta utförts med åtminstone en försänkt yta 17 i området bakom en begränsningslinje 18. Genom förekomsten av detta axiella kantparti möjlig- görs slipning av skärelementen utan att borrhuvudets I samband med fig l och 2 skall slutligen påpekas att varje enskilt spåntömningsspår effektiva diameter förändras. 3 ändar i ett inknappat utrymme (betecknat 19 i fig 1) i '. Närmare bstämt är detta inknappade utrymme 19 beläget mellan å ena sidan det området mellan skärelementen 5, krökta eggpartiet 12 hos det ena skärelementet och á andra sidan den inre änden av den försänkta släppningsytan 10 hos det andra skärelementet. Detta gäller på båda sidorna av det centrala huvudplanet A-A.

Sedan fig l och 2 givit en allmän bild av den upp- finningsenliga borrens utformning hänvisas nu till fig 3-10 vilka mer detaljerat illustrerar enskildheter i borrens geometriska utformning.

I fig 3 betecknar D-D ett tänkt plan som sträcker sig genom borrens spets vinkelrätt mot centrumaxeln C. Vinkeln a mellan detta tvärplan D-D och den raka skäreggen 11 visas i exemplet uppgå till ca 20°, innebärande att borrens huvudspetsvinkel uppgår till omkring l40°. Detta är en konventionell spetsvinkel som kan variera såväl uppåt som nedåt. I detta sammanhang må i korthet även nämnas att flankytan 16 ytterst svagt sträcker sig i vin- kel i förhållande till centrumaxeln C, närmare bestämt på så sätt att ytans bakre parti är beläget något närmare axeln C än det främre partiet (ej synligt på ritningarna), varigenom ytan erhåller viss släppning. I praktiken kan 507 842 denna släppningsvinkel (ej visad) vara extremt liten.

I fig 4 visas hurusom den primära släppningsytan 9 på varje skärelement 5, 5' i området av det krökta eggpartiet 12 uppvisar en sekundär, inslipad släppningsyta 20 vilken avgränsas av en i detta fall huvudsakligen rak stuk- eller begränsningslinje 21.

I fig 6, ca 8 ggr förstoring i förhållande till fig 4, illustreras som i ändvy visar borrhuvudets spetsparti i hurusom skäreggens 7 krökta parti 12 från det raka huvud- partiet ll sträcker sig utmed bågen till en cirkelsektor med sektorvinkeln ß som i det visade exemplet uppgår till omkring 68°(komplementvinkeln W är sålunda ca 22°). Där- efter övergår det krökta eggpartiet 12 i ett andra, i detta fall rakt eggparti 22 i närheten av borrcentrum. Det tidigare i samband med fig 2 omnämnda referensplanet B-B sträcker sig i utförandeexemplet snett mot huvudplanet A- A, närmare bestämt i en vinkel som överensstämmer med sektorvinkeln ß, dvs ca 68”. De båda skärelementens eggar 7, 7' är i anslutning till borrens centrum så utförda att de i detta fall raka, made ett stycke utåt från referensplanet B (eller bakåt inre eggpartierna 22, 22' är fjär- från detta betraktat i borrens rotationsriktning), varvid eggarna i omedelbar närhet av borrens centrum avslutas i ett gemensamt, diminutivt materialparti 23 som sträcker sig mellan de båda skärelementen 5, 5' för att tjäna såsom en borren centrerande körnare. Uttryckt med andra ord är sålunda varje krökt eggparti 12 så lokaliserat att en tangentpunkt 24 på en tänkt rät linje E (visad streck- prickad i fig 6) som sträcker sig genom borrens centrum C och gemensamt tangeras av de båda skärelementens krökta eggpartier 22, 22' är fjärmad från borrens centrum C. Av fig 6 framgår att det närmast borrcentrum befintliga raka eggpartiet 22 sträcker sig väsentligen parallellt med referensplanet B-B varvid en tänkt förlängningslinje 25 till eggpartiet 22 på skärelementet 5 sträcker sig paral- lellt med det analoga raka eggpartiet 22' pà det andra skärelementet 5' och är lokaliserad pà ett visst avstånd a 507 842 6 från detta. Detta avstånd a uppgår i det visade exemplet till ca 0,3 mm, ehuru såväl större som mindre avstånd är tänkbara. I praktiken bör dock avståndet a ligga inom området 0,05-0,50 mm. Det centrala körnarpartiet 23 upp- visar en i borrens absoluta centrum befintlig stuklinje 26 som bildas vid slipningen av släppningsytorna 9 till res- pektive skärelement. Måttet Q hos denna stuk- eller kant- linje 26 bör vara mindre än gapet Q och uppgår i exemplet till ca 0,1 mm. Detta breddmått hos körnarpartiet kan i och för sig variera, ehuru detsamma bör ligga inom området 0,05-0,25 mm. Måttet 9, som markerar avståndet mellan de punkter vid vilka de raka skäreggspartierna 22, 22' över- går i körnarpartiet 23, kan vara 5-10 gånger större än måttet Q. I detta sammanhang må även nämnas att måttet a med fördel är 2-4 gånger större än måttet Q. Ehuru mate- rialpartiet 23, sålunda har jämförelsevis små dimensioner bildar detsamma dock en distinkt körnare som först träffar arbetsstyckets yta och kan ta fäste i denna.

Ytans 9 släppningsvinkel e (se fig 8) uppgår i prak- tiken till ca 8”. Om därför ytan 9 skulle utformas såsom en obruten planyta från sin periferiska ände ända fram till det krökta eggpartiet 12 vid den motsatta, inre änden, skulle det krökta eggpartiet, framför allt i sin yttre, från huvudplanet A-A fjärmade del kunna komma att lokaliseras i nivå med körnaren 23 betraktat i borrens matningsriktning. För att undvika detta är i enlighet med uppfinningen den tidigare nämnda, sekundära släppningsytan inslipad i ytan 9 i anslutning till det krökta eggpar- tiet 12. Såsom närmare framgår av det i förhållande till fig 8 förstorade snittet i fig 9 bildar den sekundära släppningsytan 20 med den primära släppningsytan 9 en vinkel A som kan uppgå till ca 13°, ehuru även såväl större som mindre vinklar är tänkbara. Genom inslipning av denna i förhållande till ytan 9 snedställda yta 20 kommer borrhuvudet även att erhålla en spetsvinkel i riktning tvärs huvudplanet A-A. Närmare bestämt kommer vart och ett av de båda raka, inre eggpartierna 22, 22' att bilda viss 507 842 7 vinkel 0 med tvärplanet D-D, såsom framgår av fig 10.

Vinkeln 0 kan i praktiken uppgå till ca 5° innebärande att den sekundära spetsvinkeln i planet B-B kommer att uppgå till ca l70°. uppåt som nedåt. Dock bör den sålunda bildade sekundära Givetvis kan vinkeln 0 modifieras såväl spetsvinkeln ligga inom området 160-179° eller lämpligen 165-175”.

Eggen 7 på varje skärelement har icke formen av en helt skarpslipad kantlinje mellan spånytan 8 och släpp- ningsytan 9. Tvärtom är eggen utförd med en förstärknings- fas 27 (se fig 6, 8 och 9) bestående av en särskild slip- yta med extremt liten bredd i området mellan spånyta och släppningsyta. I praktiken kan bredden d (se fig 8) hos denna förstärkningsfas ligga inom området 0,01 - 0,30 mm och med fördel uppgå till omkring 0,10 mm. Förstärknings- fasens bredd kan även variera utmed eggens längd. Genom förekomsten av denna förstärkningsfas erhåller eggen betydligt större hållfasthet och större livslängd än en skarpslipad egg vilken lättare riskerar att flisas ur.

I enlighet med ett föredraget utförande av upp- finningen är eggen utformad med varierande spånvinkel utmed sin längdutsträckning från sitt periferiska parti till sin inre ände i anslutning till körnarpartiet 23.

Närmare bestämt har eggen i området av sitt inre raka parti 22 och utmed den innersta delen av sitt krökta parti 12 negativ spånvinkel. Såsom framgår av det i fig 9 visade Snittet IX-IX, raka partiet 22 och det krökta partiet 12, har eggen i som är taget ungefär i området mellan det detta område en negativ spånvinkel T uppgående till ca 5°.

I snittet VIII-VIII som är taget på större avstånd från borrens centrum utmed det krökta eggpartiet är däremot spånvinkeln 1' positiv. Denna positiva spànvikel T' bör dock maximalt uppgå till ca 10°. En dylik spånvinkel om ca ° kan med fördel föreligga utmed hela längden av eggens raka huvudparti ll. Spånvinkeln förändras sålunda succes- sivt från att vara negativ i området närmast borrens centrum för att därefter vid en icke närmare definierad 507 842 8 växlingspunkt någonstans utmed det krökta eggpartiet 12 övergå i en växande positiv spånvinkel.

Genom att spànvinkeln på beskrivet sätt är negativ i anslutning till borrcentrum blir eggen extraordinärt stark i det område i vilket den underkastas de största påkän- ningarna.

Då den beskrivna borren förs i kontakt med ett arbetsstycke kommer den såsom en distinkt spets utformade körnaren 23 att först äntra arbetsstycket varefter de båda skäreggarna, med början vid de båda inre, raka och i rota- tionsriktningen bakom referensplanet B-B befintliga egg- partierna 22, 22', successivt "tar för sig" i riktning radiellt utåt från borrens centrum tills varje skäregg är i fullt ingrepp med arbetsstycket. Detta successiva in- grepp underlättas i hög grad av det faktum att borrspetsen uppvisar en spetsvinkel icke blott i huvudplanet A-A utan även en viss sekundär spetsvinkel i referensplanet B-B såsom visas i fig 10. På detta sätt minimeras borrens centrala tryckzon i samband med äntringen, varigenom den erforderliga matnings- eller anpressningskraften reduce- ras. Utförda försök antyder att matningskraften kan redu- ceras betydligt i jämförelse med den kraft som tidigare ansetts erforderlig. Dessutom säkerställer körnarpartiet 23 i kombination med den sekundära spetsvinkel som ernås förmedelst de sekundära släppningsytorna 20 pá respektive skärelement 5, 5' att borren centreras på ett tillförlit- ligt sätt icke blott i samband med själva äntringen av arbetsstycket utan även vid den fortsatta borrningen i detsamma. Även vid skäligen ranka uppspänningar av ifråga- kommande arbetsstycke centreras borren på ett självverkan- de sätt under minimering av varje vibrationstendens; något som dels förbättrar det borrade hålets kvalitet, dels ökar borrens livslängd i avsevärd utsträckning.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Det är givet att uppfinningen ej är begränsad blott till det beskrivna och på ritningarna visade utförandet.

Sålunda är det icke tvingande nödvändigt att utföra den 507 842 9 del 22 av eggen som sträcker sig från tangentpunkten 24 in till det centrala körnarpartiet 23 såsom ett absolut rakt eggparti. Detta eggparti 22 kan även vara mer eller mindre uttalat bàgformigt. Ehuru uppfinningen på ritningarna exemplifierats med ett borrhuvud i form av en hárdmetall- kropp som är stadigvarande förenad med skaftet via en löd- fog kan densamma även tillämpas i samband med skärkroppar som är utbytbara, t ex genom att vara utformade med en central tapp som är införbar i ett centralt säte i skaf- tets ände och där fixerbar medelst en eller flera skruvar som dras åt från skaftets sida. Vidare skall påpekas att det enskilda skärelementet kan utformas med en bruten eller delad skäregg ehuru det på ritningarna visade utfö- randeexemplet visar en sammanhängande skäregg på varje element 5, 5'. Sålunda kan det enskilda skärelementet ha sitt huvudparti ll eller delar av detta försänkt i förhål- lande till eggen i övrigt, dvs tillbakadraget ett stycke bakåt i axiell riktning från ett eggparti som inbegriper den krökta delen 12. Vidare skall understrykas att uppfin- ningen på intet sätt är begränsad blott till sådana borrar som inbegriper just två skärelement jämte tillhörande eggar. Sålunda kan uppfinningen även tillämpas på s.k. flerskärsborrar som inbegriper exempelvis tre eller fyra skärelement.

Claims (4)

507 842 10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV

1. Borr innefattande ett skaft (1) med spàntömnings- spår (3, 3') och ett i en främre ände av skaftet anordnat borrhuvud (2) med två eller flera skärelement (5, 5') som var för sig uppvisar åtminstone en skäregg (7) vilken är avgränsad mellan en spànbrytande yta (8) och en släpp- ningsyta (9) och vilken åtminstone i närheten av borrens geometriska centrum- eller rotationsaxel (C) uppvisar ett konvext krökt parti (12), varvid det enskilda skärelemen- tets (5, 5') egg (7) är lokaliserad med sitt krökta egg- parti (12) pá ett sådant sätt att en tangentpunkt (24) pá en rät linje (E) som sträcker sig från sagda centrumaxel (6) och tangerar sagda krökta eggparti (12) är fjärmad från centrumaxeln (C), varvid eggen i omedelbar närhet av denna centrumaxel är avslutad i ett för samtliga eggar gemensamt, diminutivt materialparti (23) som sträcker sig mellan skärelementen (5, 5') för att tjäna såsom en borren centrerande körnare, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att i anslutning till skäreggens (7) krökta parti (12) är i skärelementets (5, 5') primära släppningsyta (9) in- slipad en sekundär släppningsyta (20) som säkerställer en sekundär spetsvinkel i ett referensplan (B-B) i omedelbar närhet av sagda tangentlinje (E).

2. Borr enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda sekundära spetsvinkel ligger inom området 160-l79° och lämpligen 165-175°.

3. Borr enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d d ä r a v, att den sekundära släppningsytan (20) avgränsas av en stuklinje (21) som sträcker sig från en punkt belägen någonstans mellan körnarpartiet (23) och sagda tangentpunkt (24), företrädesvis i själva körnar- partiet, till en punkt utmed eggens (7) lämpligen raka huvudparti (11).

4. Borr enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att spånytans (8) vinkel (T) är negativ i det område av det krökta eggpartiet (12) som befinner sig närmast borrens centrum för att successivt 10 15 20 25 30 35 507 842 11 förändras till en positiv vinkel (T ') närmare borrens periferi.