CN105008062A - 用于制造混凝土螺钉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造混凝土螺钉的方法，该混凝土螺钉具有杆和设置在杆侧面上的螺纹，其中在混凝土螺钉的顶端区域中在杆侧面中设有至少一个切削凹槽，其中准备线状件作为工件(11)，在工件(11)的侧面上成形出至少一个螺纹螺旋线，并且在工件的侧面中引入至少一个凹陷部(16)。根据本发明设置成，通过成型在工件的侧面中引入凹陷部。

Description

用于制造混凝土螺钉的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用来制造混凝土螺钉的方法，该混凝土螺钉具有杆和设置在杆侧面上的螺纹，其中在混凝土螺钉的顶端区域中在杆侧面中设有至少一个切削凹槽。在这种方法中，

-准备线状件作为工件，

-在工件的侧面上成型出至少一条螺纹螺旋线(螺纹线)，并且

-在工件的侧面中引入至少一个凹陷部。

背景技术

由US 2011274516 A已知这类方法。该文献描述了一种用于混凝土螺钉的制造方法，其中首先在杆上成形螺纹，并且随后借助倾斜设置的铣轮在杆上铣出沟槽。该铣出的沟槽表现出铣轮的成像并且由尖锐的棱边限定。例如在EP 2 233 757 A2中所述，该棱边能够作为切割边，该切削边在螺钉的旋入过程中可能扩张非理想柱形的钻孔，并且因此能将具有较大内径的混凝土螺钉以较高负荷钉入。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于混凝土螺钉的制造方法，通过该方法能够特别简单且成本有利地制造性能优良的混凝土螺钉。

根据本发明通过一种具有权利要求1特征的方法来实现该目的。优选的实施方式在从属权利要求中给出。

根据本发明的方法的特征在于，通过成型(umformen，二次成型)，特别是通过冷成型在工件侧面中引入凹陷部。

本发明的基本构思可以在于，工件侧面中的凹陷部—该凹陷部在制成的混凝土螺钉中形成切削凹槽—不是通过切削的铣削过程形成，而是通过成型工艺，即通过非切削的制造工艺形成，其中工件塑性地并且在维持其质量和牢固性的情况下形状上发生变化。在本发明的范围内可知，在US 2011274516A中描述的用于制造切削凹槽的铣削过程(工艺)通常对于制得螺钉的功能最多起到次要作用。基于该认知，本发明建设性地提出，至少一个凹陷部不是在切削的铣削过程中制造，而是在非切削的成型工艺中制造。这种非切削的成型工艺具有许多优点。因此一方面非切削的成型工艺可以特别简单地结合在螺钉的制造顺序中并且与其他步骤相结合。例如可以在形成螺钉头的相同步骤中形成凹陷部。由此可以舍弃单独的用于形成凹陷部的切削制造步骤，这能够明显缩短制造顺序并且减少制造成本。此外，非切削的成型工艺耗费较少原材料和废料较少，这能够进一步减少制造成本。最后在冷成型工艺的情况下切削凹槽区域可以无需额外制造步骤地通过冷作硬化而变硬，从而通过低成本就能够实现特别良好的刀具使用寿命以及因此实现可靠性。

通过根据本发明的方法制成一种混凝土螺钉，即具有自动切削的(自攻)螺纹的螺钉，该螺钉通过形成对应(反向)螺纹而能够旋入混凝土基体中。优选必要时在精加工之后该至少一个螺纹螺旋线在制成的螺钉中形成螺纹，和/或必要时在精加工之后工件侧面中的凹陷部在制成的螺钉中形成切削凹槽。本发明特别适合用于制造具有较粗杆的混凝土螺钉，即例如用于制造这种螺钉，该螺钉中螺纹的外径与杆的外径的比例为1.1至1.4。工件和/或混凝土螺钉优选由金属材料构成。

杆和/或工件适宜地至少局部具有柱形的侧面。混凝土螺钉的顶端区域特别可以理解为这种区域，该区域在混凝土螺钉的特定应用情况下首先进入钻孔中，即自动切削的螺纹所起始的区域。

根据本发明，优选为了形成切削凹槽而在工件侧面中引入的整个凹陷部通过成型引入。但是基本上也能够考虑的是，凹陷部的一部分以非切削的方式通过成型引入，而另一部分以切削的方式、例如通过铣削引入。在需要的情况下也能够对根据本发明通过成型引入在工件侧面中的凹陷部进行精加工，该精加工为非切削的或者切削的。

本发明的有利扩展方案在于，首先在工件侧面中引入凹陷部并且随后在工件侧面上成形出螺纹螺旋线。因此，只有当凹陷部已经存在时，才成形有螺纹螺旋线。因为根据该实施方式在制造螺纹螺旋线之后不需要在工件上再作用高的并且因此对于螺纹螺旋线来说潜在有害的力，所以由此实现了特别高的螺纹精确度并且因而实现了特别良好的安装性和特别好的负荷能力。此外，如在下面进一步详细描述地，在该实施方式中用于螺纹螺旋线的制造工艺能够同时用于凹陷部的精加工。特别有利的是，在螺纹螺旋线的成形过程中使凹陷部的几何结构发生变化。根据该实施方式，在螺纹螺旋线的成形过程中不仅螺纹螺旋线的区域变形，而且凹陷部也变形，从而能够特别简单地获得特别有利的构件形状。

原则上能够通过螺纹切削成形螺纹螺旋线。然而特别优选在螺纹滚轧工艺中成形螺纹螺旋线。这在成本和制造速度方面是有利的。此外，能够通过螺纹滚轧获得螺纹螺旋线，这特别适合于混凝土螺钉。在螺纹滚轧工艺中，特别通过冷成型，以非切削的方式形成螺纹螺旋线。在螺纹滚轧工艺中至少一个成型化轮廓(profiliertes)的滚轧工具、优选至少两个成型化轮廓的滚轧工具作用在工件上，并且沿工件旋转方向以旋转的方式移动工件。成型基于由滚轧工具在工件中生成的压应力，其中在工件上形成滚轧工具的成型化轮廓。

优选设置平模(Flachbacken)-滚轧工艺作为螺纹滚轧工艺，其中彼此线性移动的两个平面滚丝机具作为滚轧工具作用在工件上。在一个替换性的实施方式中能够有至少两个滚子作为滚轧工具作用到工件上。在另一个替换性的实施方式中可以有一个滚子和一个相对应的区段作为滚轧工具作用到工件上。

本发明的另一个有利的扩展方案在于，滚轧工具作用在凹陷部边缘的至少一个部分区域上并且使其变形。根据该实施方式，在螺纹滚轧工艺过程中不仅制造螺纹螺旋线，而且也在凹陷部的边缘区域中生成压力，该压力使凹陷部的边缘变形。因此滚轧工具的大小形成为足够到达凹陷部，从而在螺纹滚轧工艺中碾过凹陷部。可观察到，在此凹陷部上的材料能够局部地与滚轧方向相切地流动。另外，令人惊讶地观察到，由此能够在凹陷部的边缘上生成尖棱的刃口，该刃口形成侧凹并且可能径向朝外地部分覆盖凹陷部。通过试验确定，该刃口可以具有仅仅为0.1至0.4mm的半径。该刃口的尖锐棱边能够确保特别可靠地改直并扩张粗糙的且非理想柱形的钻孔。由此特别是钻孔标称直径与螺纹内径的比例为0.9-1.1的混凝土螺钉能够非常好地安装。

根据本发明的方法的另一个适宜的变体在于，引入工件侧面中的凹陷部在工件的横截面中观察是不对称的。特别是凹陷部相对于工件和/或螺钉的径向可以是不对称的。通过凹陷部的不对称设置可以优化凹陷部在接下来的滚轧工艺中的变形，从而能够获得特别有用的凹陷部最终形状，并且因此获得由此形成的切削凹槽的特别有用的形状。通过凹陷部的不对称设置，也能够减少凹陷部成型(Einformen)过程中的成型阻力，并且不会导致制得的螺钉的显著功能损失。横截面特别能够理解为垂直于工件和/或螺钉纵轴线的截面。

特别有利的是，在工件的横截面中观察沿螺纹螺旋线的旋入方向先行(vorauslaufende)的凹陷部侧边相对于工件的侧面比沿旋入方向后行(nachlaufende)的凹陷部侧边更平坦地延伸。沿旋入方向后行的侧边是这样的侧边，在制得的混凝土螺钉中该侧边在旋入过程中切削混凝土。在该侧边上具有更陡的角度有利于良好的切削作用。与之相反，与之相对立的、在螺纹螺旋线的旋入方向上运动在前方的凹陷部侧边通常可能具有次等的切削作用。该侧边优选形成为平坦的，因为由此能够形成具有较大表面的凹陷部，从而当该侧边在轧过凹陷部的过程中变形时，由凹陷部形成的切削凹槽本身能够特别可靠地容纳混凝土粉末。平坦的侧边延伸特别能够理解为，在工件的横截面中观察所述侧边与工件侧面上的切线仅夹有一个小角度，该切线源自侧面到所述侧边的过渡部上。

特别适宜的是，混凝土螺钉具有相对于杆加宽的螺钉头。该螺钉头能够用于与安装工具的抗扭的耦合。为了抗扭地与安装工具耦合，螺钉头例如能够具有多边形结构，优选外六变形。

因此有利的是，压锻工件并且在此制造端部侧的加粗部。该端部侧的加粗部能够形成为所制得螺钉的螺钉头或者已经直接形成了螺钉头。

可通过在工件侧面中引入凹陷部的同时制造或成型出端部侧的加粗部，减少制造费用。为此能够通过冲头在工件的端部上施加轴向力，该端部上形成加粗部，其中该轴向力将工件推入形成凹陷部的阴模中。

另外有利的是，通过压力成型，特别是通过挤出引入凹陷部。这在制造费用方面也是有利的。根据定义，压力成型工艺理解为在大量压力负荷下的成型。为了引入凹陷部以适当的方式在阴模中或者穿过阴模压制出凹陷部。

以适宜的方式在工件侧面在工件的一个端部区域中引入凹陷部，特别是引入在与加粗部相对立的端部区域中。优选凹陷部朝向工件的端面开放。这能借助阴模实现特别简单的制造。因此特别优选制得的螺钉的切削凹槽朝向螺钉的端面开放。

根据本发明例如能够在工件中设置两个至六个，优选四个凹陷部，相应地在混凝土螺钉中设置两个至六个，优选四个切削凹槽。特别是能够设置偶数数量的凹陷部，相应地设置偶数数量的切削凹槽。由此形成的较高对称性能够特别有利于吸收力。

根据本发明适宜的是，根据本发明的方法最初开始的线状件具有圆形的横截面。优选该线状件形成为柱形，优选形成圆柱形，特别是形成平直圆柱形的形状。

本发明还涉及一种混凝土螺钉，该混凝土螺钉按照根据本发明的方法制得。特别是这种螺钉能够在切削凹槽的边缘上具有切削棱边，该切削棱边形成侧凹(底切,Hinterschnitt)，也就是说，该切削棱边朝外部分地覆盖切削凹槽。螺纹优选为右旋螺纹。

附图说明

接下来根据优选的实施例详细说明本发明，在附图中示意性地示出了这些实施例，其中以下示出实施例的单个特征结合本发明可以单独地实现或者以任意组合的形式实现。附图中示意性地示出了：

图1至5：在根据本发明方法的第一个实施方式的制作顺序中在相继的不同阶段中的工件，图1至4为侧视图以及图5为立体视图，其中图5示出了作为最终产品的根据本发明的混凝土螺钉；

图6：图4中的滚丝机具装置的立体视图，其中为了清楚起见，没有示出形成螺钉头的端部侧加粗部；

图7：在图3阶段中凹陷部区域中工件的横截面视图A-A以及例如以点状线对此叠加的在图5阶段中的凹陷部；以及

图8：按照根据本发明方法的第二实施方式类似于图7的横截面视图。

具体实施方式

图1至7示出了根据本发明方法的第一个实施例，其中图1至5示出了从未加工的线状件(图1)直至制成的最终产品(图5)的阶段顺序。

如图1所示，通过准备一段直的金属线作为工件11来开始该方法。

在下一个方法步骤中，在工件11的一个端部压锻具有外六边形结构的加粗部19并且从而获得图2中示出的初级产品。

在接下来的方法步骤中，加粗部19进一步成型为螺钉头39。在同一方法步骤中，在工件11的与加粗部19相反的端部上借助成型工艺在工件11的圆柱形侧面中成型出四个凹陷部16，例如通过将工件11的与加粗部19相反的端部压入阴模中。在此获得的初级产品在图3中示出以及在图7中通过实线示出。

然后，如图4和6中所示，将工件11放入两滚轧工具61、62之间，这两个滚轧工具(滚齿刀具)形成为成型化轮廓的螺纹滚丝机具。在所示实施例中，第一滚轧工具61位置固定，而第二滚轧工具62则沿图6中的箭头方向线性运动。由此使得工件11沿图6中示出的工件旋转方向旋转移动。

借助滚轧工具61、62在工件11的柱形侧面上成形出一条螺纹螺旋线13或者多条螺纹螺旋线。图5中示出了由此获得的产品。但是滚轧工具61、62也作用在凹陷部16的边缘区域上。由此在凹陷部16的边缘区域上有材料流入凹陷部16中。作为结果形成了如图7中例如以点状线示出的上部凹陷部16那样的横截面形状。特别是能够形成尖锐的切削棱边17和17’，优选具有小于10°的坡口角度()，该切削棱边形成侧凹并且部分地朝外覆盖凹陷部16。

在图5和图7中点状示出的阶段同时表示最终产品。在最终产品、即混凝土螺钉中，加粗部19形成螺钉头39并且螺纹螺旋线13形成混凝土螺钉的螺纹33。成型的凹陷部16形成杆31中的切削凹槽36。因此尖锐的切削棱边17和/或17’优选也位于切削凹槽36上，即，优选由至少其中一个切削棱边17或17’局部地朝外覆盖切削凹槽36。

在图8中示出了根据本发明方法的改良实施方式。如图8所示，工件11的侧面中的凹陷部16在工件11的横截面中也可不对称地形成。特别是沿着通过螺纹螺旋线13限定的并且在图5和8中用箭头表示的旋入方向后行的侧边18比相对立的侧边18’更陡地形成。由此在制成的螺钉的旋入过程中相对于周围基体作用的侧边18发挥良好的切削作用，其中由于第二侧边18’的平坦结构，在凹陷部16(图8中的点状线)的滚轧之后在切削凹槽36中也获得较大的进入面，该进入面允许混凝土粉末往切削凹槽36中可靠的材料运输。旋入方向特别能够与螺纹滚轧过程中工件旋转方向相反。

Claims (9)

1.一种用于制造混凝土螺钉的方法，该混凝土螺钉具有杆(31)和设置在所述杆(31)的侧面上的螺纹(33)，其中在所述混凝土螺钉的顶端区域中在所述杆(31)的侧面中设有至少一个切削凹槽(36)，其中

-准备线状件作为工件(11)，

-在所述工件(11)的侧面上成形出至少一条螺纹螺旋线(13)，并且

-在所述工件(11)的侧面中引入至少一个凹陷部(16)，

其特征在于，所述凹陷部(16)通过成型在所述工件(11)的侧面中而引入。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，首先在所述工件(11)的侧面中引入所述凹陷部(16)，并且随后在所述工件(11)的侧面上成形出所述螺纹螺旋线(13)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述螺纹螺旋线(13)的成形过程中改变所述凹陷部(16)的几何结构。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述螺纹螺旋线(13)在螺纹滚轧工艺中成形，其中在所述螺纹滚轧工艺中至少一个成型化轮廓的滚轧工具(61、62)作用到所述工件(11)中并且使所述工件(11)沿工件旋转方向旋转移动，并且所述滚轧工具(61、62)作用到所述凹陷部(16)的边缘的至少一个部分区域中并且使该至少一个部分区域变形。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，引入所述工件(11)的侧面中的所述凹陷部(16)在所述工件(11)的横截面中观察是不对称的，其中所述凹陷部(16)的沿所述螺纹螺旋线(13)的旋入方向先行的侧边(18’)相对于侧面比所述凹陷部(16)的沿旋入方向后行的侧边(18)更平坦地延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述混凝土螺钉具有相对于所述杆(31)加宽的螺钉头(39)，并且压锻所述工件(11)以及在此制得端部侧的加粗部(19)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述工件(11)的侧面中引入所述凹陷部(16)的同时制造或成型出所述端部侧的加粗部(19)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述凹陷部(16)朝向所述工件(11)的端面开放并且通过挤出引入。

9.按照根据前述权利要求中任一项所述的方法制造的混凝土螺钉。