NO890640L - Roterende skjaereverktoey. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører metallbearbeidelse, mer spesielt roterende skjæreverktøy.

Det er kjent ulike utførelser av roterende skjæreverktøy som innbefatter et hus, en spindel som bærer et skjæreelement, og bærelagre (se "Advanced Schemes of Rotary Cutting Processes" av Ye.G.Konovalov et al., "Nauka i Tekhnika", Publishers, Minsk 1972, sidene 189-192, 203, 231, 236).

En iboende ulempe ved tidligere kjente konstruksjoner er at trykklagerne må strammes med en mutter, noe som gjør det praktisk talt umulig å tilveiebringe en ønsket lager-forbelastning (og derved et ønsket friksjonsmoment i oppiagringen), fordi lager-forbelastningen vil være avhengig av den type lagre som benyttes, de fysiske og mekaniske egenskaper til det materiale som maskineres, og av skjærebetingelsene (så som skjærehastighet, skjæredybde og matehastighet), og kraften vil ha en tendens til å reduseres ettersom lagerne slites.

En utførelse som ansees å ligge nærmest opptil til nu foreslåtte oppfinnelse, er et roterende skjæreverktøy som innbefatter et hus, et skjæreelement anbragt på en spindel som er montert i bærelagre, og en mutter for forbelastning av lagerne ("Advanced Schemes of Rotary Cutting Processes" av Ye.G.Konovalov et al., "Nauka i Tekhnika" Publishers, Minsk, 1972, side 231.

Denne kjente konstruksjon har flere ulemper. En ulempe er at det vil oppstå klapring under maskineringen (når lagerne er utilstrekkelig forbelastet ved hjelp av mutteren) som følge av en elastisk defleksjon av skjæreelementet når det går fra skjæresonen og til en tidligere maskinert flate (eksempelvis ved dreiing). For å hindre klapringsmerker på den maskinerte flate, må fresen skråstilles i en vinkel på 2° eller 3°, noe som medfører redusert maskineringsnøyaktighet. Dersom lagerne er for sterkt påkjent på forhånd, så vil friflaten på skjæreelementet "merke" den maskinerte overflate, noe som reduserer overflatekvallteten og gir opphav til for tidlig nedsliting av skjæreelementet. I noen tilfeller vil for kraftig forspenning føre til at det dannes pregemerker i lagernes løpebaneflater.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et roterende skjæreverktøy hvor en trykklager-forspenningsreguleringsmekanisme er utført slik at det utvikles en optimal forspennings-kraft som virker på lagerne, avhengighet av lagertype, slitasje, fysiske og mekaniske egenskaper i det materiale som maskineres, og av skjærebetingelsene (så som skjærehastighet, skjæredybde og matehastighet), i den hensikt og derved forbedre kvaliteten til overflaten samt forlenge skjæreverk-tøyets levetid.

Dette oppnås med et roterende skjæreverktøy som innbefatter en spindel som er montert i et hus i fremre og bakre lagre som innbefatter trykklagre, idet spindelen innbefatter et avsnitt med en sylindrisk flate og bærer et skjæreelement, samt en trykklager-forspenningsreguleringsmekanisme som er kjennetegnet ved at den innbefatter to elementer som er anordnet koaksialt og har innbyrdes sampassende, koniske flater, av hvilke elementer det ene i hovedsaken er utformet som en hylse som er anordnet koaksialt med nevnte spindelavsnitt og er beregnet for med sin sylindriske flate å samvirke med spindelavsnittets sylindriske flate, idet hylsen er mekanisk tilknyttet huset slik at den kan beveges aksialt under skjæring, mens det andre element er montert stasjonært i forhold til huset.

Det her foreslåtte skjæreverktøy er utført på en slik måte at hylsen under sin bevegelse langs den koniske flate på det andre element i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen vil ha en tendens til å klemme mot spindelavsnittet, mens det andre element i trykklager-forspenningsreguleringsmekansimen vil hindre trykklagerne i å avlastes, hvilket vil hindre elastisk defleksjon av skjæreelementet når det forlater skjæresonen, og vil hindre for sterk belastning på trykklagerne. Dette betyr bedret overflatekvalitet og forlengelse av skjæreverktøyets levetid.

For å lette fremstillingen av det roterende skjæreverktøy, er det hensiktsmessig å la hylsen være montert på spindelavsnittet og la hylsens ytre flate være i sampassing med det andre element i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen, idet sistnevnte element da i hovedsaken har hylseform.

For å kunne redusere den aksiale dimensjon for det roterende skjæreverktøy, kan spindelavsnittet være forsynt med en sylindrisk utsparing beregnet for opptak av en hylse hvis innerflate sampasser med det andre element i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen, hvilket andre element er i form av en konus.

En enkel konstruktiv utførelse er en hvor en mekanisk forbindelse mellom hylsen og huset skjer ved hjelp av et trykklager i spindelaksen og fast festet til huset, idet et elastisk element er montert på spindelavsnittet mellom hylsens endeflate og trykklageret.

For å forenkle utførelsen av det roterende skjæreverktøy, vil det være fordelaktig å la det elastiske element være i form av en tallerkenfjær.

Når det måtte være nødvendig ofte å kunne variere den gripekraft som hylsen utøver mot spindelavsnittet, vil det være fordelaktig at det elastiske element er i form av en luftbetjent sylinder, hvis sylinderdel er beregnet for samvirke med trykklageret, mens den delen av hylsen som rager inn i sylinderrommet, virker som stempel.

For å eliminere innvirkningen til variasjoner i avstanden nellom hylsen i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen og trykklageret i spindelaksen har fast feste til huset, vil det være fordelaktig å la hylsen i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen være stasjonær i forhold til huset, under utnyttelse av en viklet fjær som er innpasset mellom hylsens endeflate og trykklageret.

Når det måtte kreves et mer sikkert grep, kan hylsen i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen være fast festet i forhold til huset ved hjelp av en sylindrisk rørdel som er montert koaksialt med hylsen, mellom endeflaten til hylsen og trykklageret som er fast innfestet i huset.

For å redusere de totale dimensjonene til det roterende skjæreverktøy, kan det være fordelaktig å la spindelavsnittet være forsynt med en sylindrisk utsparing som opptar trykklager-f orspenningsreguleringsmekanismen , innbefattende et element utformet som en hylse og et annet element utformet som en konus hvis ytterflate sampasser med innerflaten i hylsen.

For å redusere størrelsen til trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen og å sikre dens sikre fiksering, kan konusen i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen være holdt stasjonær i forhold til huset ved hjelp av et sylinderhus som er anordnet koaksialt med spindelen og med sin bunndel ligger an mot trykklageret som er stivt innfestet i huset i spindelaksen, idet sylinderhusets endeflate ligger an mot det bakre bærelager, samt ved hjelp av en stang som er anordnet koaksialt med sylinderhuset og har en forlengelse som er fastlåst til sylinderhusets bunndel og til konusen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor: fig. 1 viser et lengdesnitt av et roterende skjæreverk- tøy ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et snitt gjennom en utførelse av en trykklager-for spennings r egul er ingsmekani sme hvor et elastisk element er utført som en

luf tbetjent syl inder,

fig. 3 viser et snitt gjennom en alternativ utførelse av en trykklager-forspenningsreguleringsmekanisme hvor det andre element er utformet i hovedsaken som en hylse som er fast i forhold

til huset, ved hjelp av en sylindrisk rørdel, og fig. 4 viser et snitt gjennom nok en utførelse av en t rykklager-forspenningsreguler ingsmekani sme, opptatt i en sylindrisk utsparing i spindelen.

Det i fig. 1 viste roterende skjæreverktøy har en spindel 4 som er montert i et hus 1 i fremre og bakre lagre 2 og 3. Spindelen har et endeavsnitt 5 og bærer et skjæreelement 6, som holdes på plass ved hjelp av en mutter 7. Lageret 2 innbefatter et fremre radiallager 8 og et fremre trykklager 9. Det bakre lager 3 innbefatter et bakre radiallager 10 og et bakre trykklager 11.

Radiallagerne 8 og 10 har lagerkuler 12 og 13 mellom en indre løpebane 14 og en ytre løpebane 16 hhv. en indre løpebane 15 og en ytre løpebane 17. Det fremre trykklager 9 har kuler 18 innpasset mellom en løpebane 19 og en løpebane 20. Det bakre trykklager 11 har kuler 21 mellom en løpebane 22 og en løpebane 23.

Det roterende skjæreverktøy innbefatter en mekanisme for forspenning av trykklagerne 9 og 11. Denne mekanisme er anordnet i huset, i et deksel 24 som er fastskrudd ved hjelp av skruer 25.

Ifølge oppfinnelsen består mekanismen for forspenning av trykklagerne 9 og 11 av to elementer som er anordnet koaksialt og forsynt med koniske flater. Disse elementer er sampasset med hverandre ved hjelp av disse koniske flater. Et av elementene i mekanismen er utformet i hovedsaken som en hylse 26 anordnet koaksialt i forhold til spindelavsnittet 5 og beregnet for samvirke med sin sylindriske flate 27 med en sylindrisk flate 28 på spindelavsnittet 5. Hylsen er mekanisk forbundet med huset 1 slik at den kan beveges aksialt under skjæringen. Det andre element i mekanismen er stasjonært montert i forhold til huset 1.

I utførelsen i fig. 1 er sistnevnte element utformet som et ringlegeme 29. Det i hovedsaken som en hylse 26 utformede element, er montert på spindelavsnittet 5 og er med sin ytre koniske flate 30 i sampassing med den indre koniske flate 31 på ringlegemet 29.

I utførelseseksemplet er det tilveiebragt en mekanisk forbindelse mellom hylsen 26 og huset 1 ved hjelp av et trykklager 32 som er montert i huset om spindelaksen ved hjelp av en akseltapp 33 og en mutter 34. Et elastisk element er montert på spindelavsnittet 5, mellom en endeflate 35 på hylsen 26 og trykklageret 32. Trykklageret 32 innbefatter en løpebane 36 som er fastlåst i huset 1, en løpebane 37 som samvirker med det elastiske element, og kuler 28 som ligger mellom løpebanene 36 og 37.

For å forenkle den konstruktive oppbygging av det roterende skjæreverktøy, er det elastiske element utført som en tallerkenfjær 39.

Når det antas å være bruk for ofte variering av den gripekraft som virker mot spindelavsnittet, kan det elastiske element, som vist i fig. 2, være i form av en luftbetjent sylinder 40 hvis sylinderdel 41 er beregnet for samvirke med trykklageret 32. En del av et av elementene i mekanismen for forspenning av trykklagerne 9 og 11 går inn i et rom 43 i den luftbetjente sylinder 40 og virker som et stempel 42 for den luftbetjente sylinder 40. Dette element er i form av en hylse 44 som er montert på et spindelavsnitt 45, koaksialt med dette.

For fastholding av det andre element, som her er i form av et ringlegeme 46, i forhold til huset 1, er en skruefjær 47 lagt inn mellom en endeflate 48 på ringlegemet 46 og trykklageret 32.

I utførelsen i fig. 3 er det benyttet et ringlegeme 49. For å oppnå en mer fast låsing i forhold til huset 1, er et rørlegeme 50 montert koaksialt med det som en hylse 51 anordnede andre element i mekanismen. Dette rørlegeme er innpasset mellom en endeflate 52 på ringlegemet 49 og trykklageret 32.

Fig. 4 viser nok en utførelse av mekanismen for forspenning av trykklagerne 9 og 11, særlig beregnet for roterende skjæreverktøy med små totaldimensjoner.

Et spindelavsnitt 53 er forsynt med en sylindrisk utsparing 54 som opptar mekanismen for forspenning av trykklagerne 9 og 11. Et element i mekanismen er her i form av en hylse 55, mens det andre element i mekanismen er utformet som en konus 56 hvis konusflate 57 er sampasset med den innvendige koniske flaten 58 i hylsen 55.

For å redusere dimensjone til mekanismen, og oppnå en sikker fastholding av konusen 56, er konusen stasjonært montert i huset 1 ved hjelp av et sylinderhus 59 som er anordnet koaksialt med spindelen 4 og med sin bunndel 60 ligger an mot trykklageret 32. Fra bunndelen går det en stang 61 som holder konusen 56 koaksialt i sylinderhuset 59. Stangen har forlengelse hvormed den er stivt forbundet med sylinderhusets 59 bunndel og med konusen 56. Med sin endeflate 62 ligger sylinderhuset 59 an mot det bakre bærelager 3.

De foran beskrevne roterende skjæreverktøy virker på følgende måte.

Det roterende skjæreverktøy innpasses i verktøyholderen (ikke vist i fig. 1) i en metall-skjæremaskin. Under skjæringen vil spindelen 4 med avsnittet 5 ha en tendens til å forskyve seg i retning mot dekslet 24 på huset 1, under påvirkning av en aksialkomponent PG(Fig. 1) fra skjæretrykket. Derved utøves det et proporsjonalt trykk på det fremre trykklager 9. Når så skjer, vil den koniske flaten 30 på hylsen 26 samvirke med den koniske flate 31 på ringlegemet 29, med det resultat at hylsen 26 åpnes og tallerkenfjæren 39 strammes, idet spindelavsnittet 5 beveger seg langs aksen 0-0.

Så snart spindelavsnittets 5 bevegelse opphører, vil det elastiske element i form av tallerkenfjæren 39, bringe hylsen 26 tilbake til utgangsstillingen, i hvilken hylsen med sin koniske flate 30 samvirker med ringlegemets 29 koniske flate 31 på en slik måte at spindelavsnittet 5 låses i en ny stilling.

Hylsen 26 vil med sin koniske flate 30 virke mot den koniske flate 31 i ringlegemet 29, hvorved det tilveiebringes en belastningskraft proporsjonal med aksialkomponenten PQ mot det bakre trykklager 11, via det bakre radiallager 10 i det bakre bærelager 3.

Som vist i fig. 2 vil spindelen 4 med spindelavsnittet 45 under skjæringen ha en tendens til å bevege seg mot dekslet 24 på huset 1, under påvirkning av aksialkomponenten som oppstår under skjæringen (ikke vist i fig. 2), hvorved det utøves et trykk proporsjonalt med den aksiale komponent mot det fremre trykklager (ikke vist i fig. 2). Da dette skjer vil hylsen 44 samvirke med ringlegemet 46, med det resultat at hylsen 44 åpnes og luften i rommet i den luftbetjente sylinder 43 trykkes sammen, idet spindelpartiet 45 beveger seg langs aksen 0-0.

Så snart spindelpartiets 45 bevegelse opphører, vil stemplet 42 i den luftbetjente sylinder 40 bringe hylsen 44 tilbake til utgangsstillingen, idet hylsen herunder samvirker med ringlegemet 46 slik at derved spindelpartiet 45 låses i en ny stilling. Hylsen 44 samvirker med ringlegemet 46 hvorved det vil virke en kraft proporsjonal med den aksiale skjæretrykk-kraf tkomponent mot det bakre trykklager 11, via det bakre radiallager 10 i det bakre lager 3.

Under skjæring (fig. 3) vil spindelen 4 med sitt spindelparti 5 ha en tendens til å bevege seg mot dekslet 24 på huset 1, under innvirkning av aksialkomponenten til skjæretrykket (ikke vist i fig. 3), hvorved det på det fremre trykklager (ikke vist i fig. 3) vil virke en trykk-kraft som er proposjonal med aksialkomponenten. Når dette skjer vil hylsen 51 samvirke med ringlegemet 49 med det resultat at hylsen 51 åpnes og tallerkenfjærenn 39 strammes, idet spindelpartiet 5 beveger seg langs aksen 0-0.

Så snart spindelbevegelsen opphører, vil det elastiske element, her i form av en tallerkenfjær 39, bringe hylsen 51 tilbake til utgangsstillingen, i hvilken hylsen vil samvirke med ringlegemet 49 slik at derved spindelpartiet 5 låses i en ny stilling.

Hylsen 51 vil samvirke med ringlegemet 49 slik at det derved vil virke en kraft proporsjonal med den nevnte aksiale komponent på det bakre trykklager 11, via det bakre radiallager 10 i det bakre lager 3.

Under en skjæring (fig. 4) vil spindelen 4 med spindelpartiet 53 ha en tendens til å bevege seg mot dekslet 24 på huset 1, under påvirkning av aksialkomponenten til skjæretrykket, hvorved det vil virke en trykk-kraft som er proporsjonal med den aksiale komponent mot det fremre trykklager (ikke vist i fig. 4). Når dette skjer, vil den koniske flaten 58 på hylsen 55 samvirke med den koniske flate 57 på konusen 56, med det resultat at hylsen 55 åpnes og tallerkenfjæren 39 strammes, Idet spindelpartiet 53 beveger seg langs aksen 0-0.

Så snart spindelbevegelsen opphører, vil det elastiske element, her i form av en tallerkenfjær 39, bringe hylsen 55 tilbake til utgangsstillingen i hvilken hylsen vil samvirke med sin koniske flate 58 mot den koniske flate 57 på konusen 56, slik at derved spindelpartiet 53 låses i en ny stilling. Hylsen 55 samvirker med sin innvendige koniske flate 58 med den ytre koniske flate 57 på konusen 56, hvorved det på det bakre trykklager 11 vil virke en kraft som er proporsjonal med den foran nevnte aksialkomponent. Denne kraft vil virke mot det bakre trykklager via det bakre radiallager i det bakre lager 3.

På denne måten kan begge trykklagre 9 og 11 belastes med en kraft som nødvendig for spesielle skjærebetingelser.

Oppfinnelsen kan best utnyttes ved skjæring av materialer ved hjelp av et roterende verktøy.

Claims (9)

1. Roterende skjæreverktøy innbefattende en spindel (4) montert i et hus (1) i fremre (2) og bakre bærelagre (3) som innbefatter trykklagre (9 og 11), idet spindelen innbefatter et spindelparti (5) forsynt med en sylindrisk flate (28) og bærer et skjæreelement (6), samt med en trykklager-forspenningsreguleringsmekanisme, karakterisert ved at trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen innbefatter to elementer som er anordnet koaksialt og har koniske sampassende flater, av hvilken den ene i hovedsaken er utformet som en hylse (66) anordnet koaksialt med spindelavsnittet (5) og beregnet for samvirke med sin sylindriske flate (27) mot spindelpartlets (5) sylindriske flate (28), idet hylsen er mekanisk forbundet med huset (1) slik at den kan beveges aksialt under skjæringen, mens det andre element er stasjonært montert i forhold til huset (1).

2. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at at hylsen (26) er montert på spindelpartiet (5) og med en ytre konisk flate (30) samvirker med det andre element i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen, hvilket andre element i hovedsaken er utformet som et ringlegeme (29).

3. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at at den mekaniske forbindelse mellom hylsen (36) og huset (1) tilveiebringes ved hjelp av et trykklager (32) i spindelaksen 0-0 og fastmontert i huset (1), samt et elastisk element mellom en endeflate (35) og hylsen (26) og trykklageret (32).

4. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 3, karakterisert ved at at det elastiske element er en taller-kenf jaer (39).

5 . Roterende skjæreverktøy ifølge krav 3, karakterisert ved at at det elastiske element er i form av en luftbetjent sylinder (40) hvis sylinderdel (41) er beregnet for samvirke med trykklageret (32), mens en del av elementet i den trykklager-forspenningsregulerende mekanisme som i hovedsaken er utformet som en hylse (44), strekker seg inn i rommet (43) i den luftbetjente sylinder (40) og virker som et stempel (42).

6. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at et ringlegeme (46) i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen er fast anordnet i huset (1) ved hjelp av en skruefjær (47) mellom en endeflate på ringlegemet (46) og trykklageret (32) som er fast montert i huset (1) i spindelaksen 0-0.

7. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 2, karakterisert ved at et ringlegeme (49) i trykklager-forspenningsreguleringsmekanismen er fast montert i huset (1) ved hjelp av et rørlegeme (50) som er montert koaksialt med en hylse (51) mellom en endeflate (52) på ringlegemet (49) og det nevnte trykklager (32) som er fast montert i huset (1) i spindelaksen 0-0.

8. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at et spindelparti (53) er forsynt med en sylindrisk utsparing (54) som opptar trykklager-forspenningsreguler ingsmekanismen , som innbefatter et element utformet som en hylse (55) og et annet element utformet som en konus (56), hvis ytterflate (57) er sampasset med en innerflate (58) i hylsen (55).

9. Roterende skjæreverktøy ifølge krav 8, karakterisert ved at konusen (56) i trykklager-forspennn-ingsreguleringsmekansimen er fast montert i huset (1) ved hjelp av et sylinderhus (59) som er anordnet koaksialt med spindelen (4) og med sin bunndel (60) ligger an mot det nevnte trykklager (32) som er fast innfestet i huset (1) i spindelaksen, idet endeflaten (62) til sylinderhuset ligger an mot det bakre bærelager (3) samt ved hjelp av en stang (61) som er anordnet koaksialt med sylinderhuset (59) og har forlengelser som er stivt forbundne med den nevnte bunndel (60) og konusen (56).