SE437548B - Borrskruv - Google Patents

Description

7802917-0 ovannämnda patentskrift begagnas för erhållande av periferiell släppning bakom varje borrskärsegg. För det första är planet för varje borrskärs ytterperiferi alltid vinkelrätt mot skäreggens rörelseriktning, så att släppningen icke erhålles omedelbart bakom skäreggen. För det andra är pga att planet för borrskärets ytterperiferi alltid är vinkelrätt mot skäreggens rörelseriktning vinkeln mellan periferiplanet och det skärande ränn-planet längs skär- eggen aldrig mindre än 90°, så att skäreggens skärpa begränsas. Slut- ligen är det mycket svårt att åstadkomma det ellíptieka tvärenittet vid massframställning. Detta beror på att* de verktyg, som begagnas för formning av borrskruvspetsarna måste fördjupas till den elliptiska tvärsnittsformen, och metoderna för åstadkommande av detta, dvs bearbetning medelst elektriska urladdrfingar och avrullningsfräsning, är mycket svåra och dyrbara. Bearbetning medelst elektriska urladdningar kan icke anpassas till de höga produktionshastigheter, som kräves ñr kommersiell verktygstillverkning. Även om avrullningsfräsning kan anpassas till kommersiell produktion, är det mycket svårt, tidsödande och dyrbart att slipa fräsverktygen till en elliptisk kontur, eftersom den fir formning av fräsverktyget begagnade sliptrissan själv måste ges elliptisk kontur, samt måste det verktyg, som begagnas för formning av sliptrissan, förflyttas synkront omkring två axlar under avsvarvnings- operationen.

Föreliggande uppfinning syftar till en borrskruv av en tvärsnittsform, som minimerar motståndet och erbjuder släppning omedelbart bakom borrskärets skäreggar. Dessa skall vidare vara vassare än rnotsvarande tidigare kända anordningars skäreggar.

Borrskruven enligt föreliggande uppfinning uppvisar en med räfflor försedd borrskärsnacke och flank med en ytterperiferiyta vid varje tvärsnitt av räfflan, som skär en linje, riktad från skruvaxeln till skäreggen, underspetsig vinkel. Denna utformning av borrskruven enligt uppfinningen tillförsäkrar, att periferiytan hos borrnacken och flanken faller tillbaka från ytan hos det hål, som håller på att borras, vid en punkt omedelbart bakom borrskärets skäregg, så att vid användningen friktionen blir så liten som möjligt. Vidare erbjuder ovannämnda 7802917-0 spetsiga vinkel (dvs mellan periferiytan hos borrnacken oda flanken vid skäreggen och en linje från skäreggen till skruvaxeln) en skäregg, som är vassare än vad som kan erhållas med en nacke av elliptiskt tvärsnitt. Enligt ett föredraget utförande har borrnackens periferiyta vid varje land mellan intill varandra varande räfflor formen av ett segment av en cylinder, vars axel är parallell med skruvaxeln och ligger i ett plan, vilket är vinkelrätt mot det plan, som innefattar skruvaxeln och borrskärets skäregg. Med andra ord har enligt det före- dragna utförandet borrnackens tvärsnitt erhållits av det gemensamma anrådet av två varandra delvis skärande eller överlappande cirklar.

Själva uppfinningsföremålet och vad som särskilt kännetecknar detta, framgår av de bifogade patentkraven.

Uppfinningen förklaras närmare i det följande med hänvisning till bifogad ritning.

Fig. 1 är en perspektivvy av en borrskruv' enligt uppfinningen, fig. 2 är en vy i större skala av borrskruvens enligt fig. 1 inskruv- ningsände , fig. 3 är en schematisk tvärsnittsvy liknande fig. 2 men överdriven för belysande av utvecklandet av ytterkonturerna för borrskruvens inskruv- ningsänddel, fig. 4 är en delperspektivvy, som visar ett borrskär vid borrskruvens enligt fig. 1 inskruvningsände, fig. 5 är en delsidovy av borrskruverzs enligt fig. 1 borrskärdel, fig. 6 är en vy liknande fig. 5 men visar borrskärsdelen roterad cnkring sin längdaxel 90°, fig. 7 visar ett snitt i planet 7-7 i fig. 5, oda '?802917-0 fig. 8 ett snitt i planet 8-8 i fig. 5.

Såsom framgår av fig. l innefattar en borrskruv 10 enligt uppfinningen ett långsträckt, cylindriskt element 12 med ett drivhuvud l4 vid den ena änden och ett borrskär 16 vid den rnotsatta änden. Borrskruvens 10 centrala del är gängad vid 18. Huvudet 14, som lämpligen är i ett stycke med det cylindriska elementet 12, är anordnat att medelst ett pådrivande verktyg vrida skruven, medan denna axiellt intvingas i ett arbetsstycke. Såsom visas har huvudet 14 den välkända sexkantformen.

Andra huvuden kan även begagnas, exempelvis sådana med spår, med försänkta sexkanthål etc. Skruvgängorna 18 kan ha varje önskad utformning, exempelvis konventionell amerikansk eller metrid: gänga, och mot skruvens inskruvrfingsände, dvs närmast borrskäret 16, minskar gängornas l8 höjd och gängorna övergår i skruvkärnari.

Huvudet 14, den gängade centrala delen 18 och borrskäret 16 sträcker sig alla längs en gemensam längdaxel 19.

Borrskäret 16 är utformat i ett stycke vid den cylindriska delens 12 ände. Såsom visas har borrskäret 16 en kärna 20, som sträcker sig mellan gängorna 18, och en inåt avsmalnarlde flank eller spets 22, som skjuter fram nedåt från kärnan odi avslutas vid en mejseleggspets 24.

Rännor 26 är inpressade i flanken och nacken 22 och 20 och sträcker sig i skruvens längdriktrfing samt bildar kärn- och flankskäreggar 28 och 30.

Vid användningen placeras borrskruven l0 med mejseleggspetsen 24 pressad mot ett arbetsstycke (icke visat), som kan utgöras av två materialskivor, vilka skall fästas vid varandra. Ett verktyg (icke visat), exempelvis en elektrisk eller pneumatisk skmvindrivningsanord- ning, anbringas på huvudet 14 och såväl roterar som pressar borrskruven 10 axiellt mot arbetsstycket. Mejseleggspetsen 24 formar en initialin- tryckning i arbetsstycket, och därefter kommer flankskäreggarna 30 till ingrepp med arbetsstyckets material och börjar skära ett hål i arbetsstycket. Det i arbetsstycket formade hålet vidgas till avsedd storlek av kärnskäreggarna 28, vilka är så dimensionerade, att de 7802917- 0 åstadkommer ett hål i arbetsstycket som är större än gängornas 18 rninsta diameter men rnindre än gängornas största diameter.

Sedan hålet i arbetstycket borrats, fortsättes vridningen av borrskru- ven 10 så att delen med gängorna 18 av den minsta diametern först kommer till ingrepp med materialet kring hålet och hålets inneryta stukas, så att den omgivande metallen omformas genom en kallfornufings- operation till de motsvarande gängornas form. Borrskruven 10 drives därefter ytterligare axiellt in i det nu gängade hålet, till dess den hårt kommer till beröring med arbetsstycket. Arbetsstyclcet kan utgöras av två över varandra lagda stycken av plåtmaterial, i vilket fall borr- skruven 10 kommer till gängingrepp med båda arbetsstyckena och hårt håller dem sanman.

Fig. 2-8 visar borrskruvskärets 16 detaljer. Såsom framgår av ändvyn i fig. 2 sträcker sig rännorna 26 in i skäret 16 i diagonalt motsatta kvadranter och delar skäret 16, så att land 32 erhålles, vilka ligger i de återstående diagonalt motsatta kvadrantenaa. Varje ränna 26 sträcker sig in i flankdelen 22 (i den horisontella riktningen enligt fig. 2) och upphör nära borrskruvens centrala längd/axel 19. Emellertid sträcker sig varje ränna 26 i den vertikala riktningen (fig. 2) förbi axeln 19.

Detta rännarrangemang ger ett centralt liv vid skruvspetsen. De delar av flanken 22, som bildar motsatta land 32, skär varandra i livet 36, så att mejseleggspetsen 24 erhålles, vilken sträcker sig diagonalt till livet och i huvudsak i riktningen mot den motsatta ränrmållaren 26. För erhållande av tillräcklig släppning bakom flankens skäreggar 30 är flankens 22 periferiella yta i området mellan flankens skäregg 30 och den brutna linjen 38, i huvudsak plan. De brutna linjerna 38 sträcker sig såsom visas från mejseleggspetsens bortre hörn i huvudsak parallellt med en hypotetisk radiell linje från längdaxeln 19 längs flanken 22. Flankerxs område bakom varje bruten linje 38 är så format, att det jämt övergår i närgränsande del av nacken 20. Genom detta arrangemang erhålles en släppningsyta bakom varje flankskäregg 30, vilket minimerar friktionen under borrningen.

Såsom framgår av fig. 2 är nackens 20 periferi, inklusive landens 32 7802917-0 periferiella del, krbkt. Emellertid är krökníngen icke kontinuerlig.

Istället utgör den en sammansatt konfiguration, som i det följande betecknas “dubbelbågtvärsnittfi Utvecklandet av detta dubbelbågtvär- snitt belyses i fig. 3, som representerar ett typiskt tvärsnitt längs borrskruvens kärna 20 utan rännorná 26. Såsom framgår av fig. 3 är dubbelbågen det område, som bildas av två delvis varandra överlappande cylindrar 40 och 42, som var och en har radien R, dvs kärnperiferin bildas av två passande cylindriska segment 40a och 42a. Dessa cylind- riska segment har krökningsaxlar 44 och 46, som är parallella med skruvaxeln 19 men förskjutna från varandra åt ömse sidor av skruvaxeln en sträcka d. Det gemensamma området eller dubbelbågområdet (fig. 3) har en längre eller stortvärsnittsaxel a, som sammanfaller med de båda cylindrarnas skär-ningslinjer 48 och 50, samt en kortare eller lilltvär- snittsaxel b, som är vinkelrät mot stortvärsnittsaxeln. Man ser, att cylindrarnas 40 oda 42 krtkningsaxlar eller krökningscentra 44 och 46 ska: lilltvärsnittsaxsln b ash befinner sig på 151m avstånd från stor- tvärsnittsaxeln a. Stor- och Hlltvärsnittsaxlarna a och b skär varand- ra vid borrskruverzs gemensamma längdaxel 19. Det framgår av det ovan- stående att de i fig. 3 visade krökningsaxlarna 44 och 46 ligger i samma horisontalplan som den gemensamma längdaxeln 19, oda att alla tre axlarna är parallella med varandra. Detta horisontalplan är vidare vinkelrätt mot ett plan, som sträcker sig från den gemensamma längd- axeln l9 till skärningslinjerna 48 om 50.

Av fig. 4 framgår, att varje ränna 26 bildas av en skärande yta 52 och en släpande yta 54, som sträcker sig inåt från kärnans oda flankens 20, 22 periferiytor och som förenas längs en linje 56. De skärande och släpande ytorna bildar även de diagonalt motsatta landen 32 mellan rännorna. Rännorna 26 är djupast vid borrskärets l6 spetsände, där de överlappar varandra och bildar det centrala livet 36. Rännorna blir grundare längs kärnan 20, till dess de övergår i kärnans yta vid 58 längs kärnans periferi. Det torde observeras, att varje skärande yta 52 skär flankens och kärnans ytor vid intillvarande land 32 längs kärnans och flankens skäreggar 28 och 30. Dessa skäreggar sträcker sig i huvudsak längs de cylindriska segmentens 40, och 42a skärningsljnjer 48 och 50, fig. 3. Rännans släpande ytor skär å andra sidan kärnans 7802917-o periferi nära lilltvärsnittsaxeln b, fig. 3. Det är sålunda tydligt, att skäreggarna 28 och 30 vid varje tvärsnitt befinner sig radiellt längst ut från skruvaxeln 19. Vidare krêíker sig pga dubbelbågkmfigxzra- tionen borrskärtvärsnittets ytterperiferi tillbaka bakom skäreggen, så att en släppning 60, fig. 3 bildas, så att minimal friktion erhålles rnellan kärnan 20 och ytan hos det hål, scm formas i arbetsstycket.

Såsom framgår av fig. 5 sträcker sig varje rännas 26 skärande yta 52 under en liten vinkel Gšmot skruvaxeln 90. vinkeln gßsläppningsvinkeln, ger kämans skäregg 30 Vid den för närvarande föredragna utfö- ringsformen tillämpas en släppningsvjrmelatav ungefär 9°, även om andra släppningsvinklar kan väljas. I själva verket kan i vissa fall en vari- erande släppningsvinkel tillämpas, så att en spiralformig ränna erhålles. Pga släppningsvinkelnmär rännans skärande yta 52 vid skruvens spets förskjuten en sträcka t från axeln 19, vilket ger hälften av livets 36 tjocklek. Ytan 52 skär kärnan och flanken 20 och 22 vid det ställe, där dessa Såsom framgår av fig. 6 sträcker sig också rännans släpande yta 54 bakåt från skruvens spets under en vinkelßi förhållande till axeln 19.

Den släpande ytan är förskjuten en sträcka w från axeln 19 och bildar hälften av livets 36 bredd. Den överkorsar axeln vid en punkt 62 i skruvens flank 22.

Såsom ävenledes fraxngår av fig. 6 bildar skärningen mellan flankeras odi kärnans skäreggar 30 och 28 borrskärets 16 största diameter, samt att borrskäret avsmalnar något bakåt i planet för den skärande ytan 52 längs kärnan 20. Detta avsmalnande bakåt erhålles pga att rännans skärande yta 52 skär dubbelbågkmfigurationens (fig. 3) storaxel endast där flankens och kärnans skäreggar 30 och 28 möter varandra. Såsom framgår av fig. 5 skär rännans skärande yta kärnans periferi vid ställen, som befinner sig på större avstånd från dubbelbågens storaxel i den mån denna sträcker sig längre bakåt från skruvspetsen.

Såsom framgår av fig. 7 sträcker sig rännans skärande yta 52 längs dubbelbågens storaxel vid borrskärets bredaste del. Det fiarngår även, 7802917-0 att periferin hos varje lands kärna och flank 20 och 22 skär den därmed förbundna rännans skäreggsyta 52 under en spetsig vinkelfi , dvs mindre än 90°. Detta bestämmer skäreggarna 28 och 30, vilka är vassare än vad som erhålles med en borrskruv, vars tvärsnitt är cirkulärt eller ellip- tiskt. Vid tidigare kända borrskruvar skär varje lands periferiyta rännans radiella skärande yta under 90°, så att skäreggens skärpa är begränsad. Enligt föreliggande uppfinning är emellertid landperiferins krökning icke centrerad vid skruvaxeln utan är istället fórskjuten från denna längs skruvtvärsnittets lillaxel b. Som följd av borrskruvens enligt uppfinningen urfika konstruktionssärdrag skär landperiferin och rännarls skärande yta varandra på så sätt, att en vinkel xmderstigande 9o° erhålles.

Det har även befunnits, att med dubbelbågkonfigurationen ger borr- skruven enligt uppfinningen ytsläppning bakom varje skäregg, vilket icke är möjligt med tidigare kända borrskruvar med cirkulära eller elliptiska tvärsnitt. Med borrskruvar av såväl cirkulärt som elliptiskt tvärsnitt av tidigare känd typ är landperiferin tangentiell till den cirkuläza yta, som formas, över en ändlig sträcka bakom skäreggen. Med anordningar av tidigare känd typ måste man såflurzda för erhållande av länplig släppning bakåt för att minska gnidningsfriktionen utnyttja ett elliptiskt tvärsnitt med stor procentuell skillnad, exempelvis 10 procent, mellan det elliptiska tvèirsnittets stor- resp. lillaxel. Å andra sidan är pga den effektivare släppningen bakåt, som föreliggande uppfinnings dubbelbågkorxfiguratim erbjuder den procentuella skillnaden mellan tvärsnittsaxlarna a och b mycket mindre. En skillnad av från 3 till 5 procent har befunnits länplig, varvid 4 procent föredrages.

Dessa förhållanden mellan stor- och Jillaxlanaa inkorporeras lättast i borrskruvens enligt uppfinningen konstruktion genom att avståndet d (fig. 3) mellan de cylindriska axlarna 44 och 46 väljes att ligga mellan 3 och 5, lämpligen vid 4 procent av längden av storaxeln a och genom att välja en radie R, som sträcker sig från varje cylindrisk axel till den ena av skärningslinjerna 48 och 50.

Såsom framgår av fig. 8 är rännorna 26 mindre djupa längs kärnan 20 än 7802917-0 längs flanken 22. Såsom ovan angivits skär även pga släppningsvirflceln ek rännans skärande yta 52 varje lands 32 periferi längre bort från dubbelbågskärlinjerna 48 och 50. Som följd härav ökar vinkeln ß bakåt längs kärnan, så att en tvärare skäreggsvirnkel erhålles. På grund härav medför eventuellt slitage av skäreggarna under borrningen att vassare skäreggar frilägges mot ytan av det under borrning varande hålet.

Borrskruven 10 tillverkas genom att tråd, exempelvis av mjukt stål, skäres till lämpliga längder, som är något längre än den längd, som önskas för de färdiga skruvarna. Varje trådlängd behardlas på konven- tionellt sätt i en maskin för framställning av huvuden, som omformar metallen vid trädens ena ände genom en kallformningsoperation till formen av huvudet 14, så att ett borrskruvs ämne erhålles.

Borrskruvs ämnets motsatta ände ges därför medelst kallvalsning en spets enligt uppfinningen, så att borrskäret 16 formas, varefter gängorna 18 formas på borrskruvsämnet genom en valsningsoperation.

Borrskäret l6 formas på ett borrskruvsämne genom att ämnets ände klämmes mellan ett par klämmspetsningsverktyg. Själva klämmspetsnings- verktygen framställes genom att en särskilt utformad präglingsstämpel inpressas i ett matrisblock, så att en fördjupning formas, det med fördjupning försedda matrisblocket härdas, varefter släppningsytor slipas på blocket intill firdjupningen. Präglingsstämpeln tillverkas i sin tur genom slipning av ett arbetsstycke av härdad metall till formen för den fördjupning, som skall formas i rratrisblocket. ___,_»~~ ...ff n, -m ~

Claims (19)

”7802917-9 10 PATENTKRAV
1. l. Borrskruv innefattande ett långsträckt element, k ä n n e t e c k~ n a d av att det långsträckta elementet längs en gemensam längdaxel innefattar drivorgan vid elementets ena ände, vilket är anordnat att, till ingrepp med ett verktyg, ett borrskär med rännor, som bildar skärkanter och har ett dubbelbågtvärsnitt, vars storaxel väsentligen sammarzfaller med skäreggarna varjämte borrskäret är placerat vid den i förhållande till drivorganet Inotsatta änden av nämnda element, samt en gängad del mellan drivorganet och borrskäret.
2. 2. Eorrskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att dubbelbågtvärsnittets ytteryta skär de nämnda rännorna under en spetsig vinkel, så att nämnda skäreggar bildas.
3. 3. Borrskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att rännorna har skäreggsytor, skär dubbelbågtvärsnittets ytteryta, så att nämnda skäreggar bildas, vilka skäreggsytor, sträcker sig under en liten släppningsvirkel med avseende på den längdaxeln.
4. 4. Borrskruv enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k n a d av att varje, rännas skäreggsyta överkorsar den gemensamma längdaxeln, där Tärnan och flanken
5. 5. Borrskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att varje ränna har en skäreggsyta, som skär ytterytan av dubbelbågtvärsnittet, så att en skäregg bildas, varvid varje skäreggsyta ligger i ett plan, som är parallellt med en radiell linje, vilken virflcelrätt sträcker sig från den gemensam-na axeln till skäreggen.
6. 6. Borrskruv enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d av att borr- skäret innefattar en kärna av i huvudsak likformigt tvärsnitt och en konisk flank av minskande tvärsnitt, samt att varje rännas skäreggsyta skär ryälmda radiella Linje, där kärnan och flanken nöts. 7802917-0 ll
7. 7. Borrskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att mellan successiva rännor bildas dubbelbågstvärsnittets periferiyta av ett segment av en cylinder, vars axel är parallell med men förskjuten från den gemensamma längdaxeln.
8. 8. Borrskruv enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d av att varje ränna har en yta, som skär dubbelnågtvärsnittets ytteryta, så att en skäregg bildas, samt att nämnda cylinderaxel ligger i ett plan, som air vinkelrätt mot det plan, som innehåller den gemensamma längdaxeln och nämnda skäregg.
9. 9. Borrskruv enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda cylinderaxel är parallell med den gemensamma längdaxeln.
10. 10. Borrskruv enligt patentkrav 9, k ä n n e t e c k n a d av att cylindems krökningsradie är större än avståndet från den gemensamma längdaxeln till nämnda skäregg.
11. ll. Borrskruv enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att peri- feriytan hos varje halva av dubbelbågtvärsnittet är ett segment av en cylinder med en axel, som är parallell med den gemensamma längdaxeln, varvid varje cylinderaxel oda den gemensamma längdaxeln ligger i ett gemensamt plan.
12. 12. Borrskruv enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda cylindrars krbkningsradier är lika.
13. 13. Borrskruv enligt patentkrav 12, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av nämnda krökningsradier är större än avståndet från den gemen- samma längdaxeln till en skäregg, som bildas av skärningen mellan en rännas skärkantsyta odn en cylinderyta.
14. 14. Borrskruv enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d av att varje rännas skäreggsyta är vinkelrät :not det garuensamra planet.
15. 15. Borrskruv enligt patentkrav 14, k ä n n e t e c k n a d av att 7802917-0 12 nämnda borrskär innefattar en kärna av i huvudsak Jikformigt tvärsnitt och en konisk flank av minskande tvärsnitt, samt att nämnda skäreggsyta överkorsar den gemensamma längdaxeln, där flanken nñter
16. 16. Borrskruv enligt patentkrav 15, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda skäreggsyta sträcker sig lmder en vinkel av mgefár 9° mot den gemensamza längdaxeln.
17. 17. Borrskruv enligt patentkrav 13, k ä n n e t e c k n a d av att var och en av nämnda krökningsradier är från 3 till 5 procent större än avståndet från den gexnensarrma längdaxehl till rxänrxda skäregg.
18. 18. Borrskruv enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda borrskär innefattar 'en kärna av i huvudsak Jikformigt tvärsnitt och en konisk flank av minskande tvärsnitt, samt att flanken har periferiella landytor, som är väsentligen plana längs deras längd från varje skäregg och över större delen av avståndet till nästföljande släpande kant.
19. 19. Borrskruv enligt patentkravrl8, k ä n n e t e c k n a d av att den ' återstående periferiella landytan hos varje flank är krokt så, att den tangentiellt skär