CZ203796A3 - Self-tapping screw with a forming deformation section - Google Patents

Description

Samovrtný úsekem a závit j vytvářející ^roub s-tvářecím deformačním

Oblast techniky

Vynález se týká samovrtného a závit vytvářejícího šroubu s tvářecím a deformačním úsekem, obsahujícího 'závitový dřík a před ním umístěný vrtací úsek, mající v podstatě stálý průměr, a v podstatě kuželovité se rozšiřující bezzávitový deformační úsek, umístěný mezi vrtacím úsekem a závitovým dříkem, přičemž vrtací úsek je opatřen dvěma drážkami pro odchod třísek, probíhajícími v podélném směru a umístěnými na vzá* jemně protilehlých stranách vrtacího úseku, které jsou z obou stran ohraničeny náběžnými hranami a brity a jsou ukončeny ve vrtací špičce, ve které se sbíhají také dva bříty. Průměr vytvořený bříty je podstatně menší než vnitřní průměr závitového dříku a deformační úsek, jehož největší průměr odpovídá přibližně vnitřnímu průměru závitového dříku, má v oblasti sousedící se závitovým dříkem průřez ve tvaru v podstatě souměrného mnohoúhelníku se zaoblenými rohy a vrtací úsek deformační úsek a závitový dřík mají společnou podélnou osu.

Dosavadní stav techniky

Tento druh šroubu, vyvrtávajícího si díru a vytvářejícího si závit, je znám z DE-GM 92 11 354.0. Pro vytvoření válj cového průchodu v plechu pomocí tohoto šroubu je však nutno působit na šroub opatřený vrtacím úsekem, deformačním úsekem a závitovým dříkem podstatně větší silou, protože mezi válcovým vrtacím úsekem a v podstatě komole kuželovým deformačním úsekem, který je rovněž nazýván rozhánécím úsekem, není vytvořen žádný plynulá a rovnoměrná přechodová oblast, ale pouze přechodová hrana. V oblasti drážky pro odchod třísek, probíhající od břitu vrtacího úseku, je mezi válcovým vrtacím úsekem a kuželovité vytvořeným rozhánécím úsekem upraveno osazení. Toto osazení vyplývá z toho, že drážka pro odchod třísek vybíhá na konci válcového vrtacího úseku přibližně kolmo na podélnou osu šroubu a nad drážkou pro odchod třísek vzniká nahromadění materiálu, které má zřetelně větší průměr než je účinný průměr vrtacího úseku, tvořený odstupem mezi dvojicí řezných břitů. Toto osazení vede jednak k tomu, že po poměrně malém proniknutí vrtacího úseku plechem je třeba působit na šroub podstatně větší přítlačnou silou, aby se popsané osazení protlačilo plechem a umožnilo se působení kuželovitého rozháněcího úseku, a jednak toto osazení omezuje použitelnost šroubu pro plechy s větší pevností. Protože u tohoto známého provedení probíhá drážka pro odchod třísek jen po délce vrtacího úseku, mohou se nahromaděné třískyz vyvrtáváné díry, které mají být účinně odváděny, zadřít mezi plech a zmíněné osazení, takže teplo vznikající při tření je převáděno do třísek a nikoliv do plechu. Tím se zhoršuje průběh deformačního rozháněcího procesu do té míry, že deformovaný úsek má v průběhu tváření sklon k vytváření trhlinek.

Z US-PS 5 141 376 je znám samovrtný šroub, vytvářející závit, který je opatřen vyvrtávacím úsekem, kuželovité probíhající oblastí se závity a šroubovým dříkem. Bezprostředním napojením kuželovité oblasti na vyvrtávací úsek se dosáhne toho, že ihned po provrtání plechu začne tváření závitu, což odpovídá vytváření závitu ve více výrobních stupních. Tento známý samovrtný závitový šroub však má nevýhodu spočívající v tom, že při zašroubovávání do tenkého plechu se závit zachytí ihned po provrtání plechu a vyvrtaná díra se může v důsledku nuceného posuvu roztrhnout, s tímto samovrtným šroubem je tak možno dosáhnout jen nedostatečné výšky závitu a tím také nedostatečné pevnosti uchycení, což vede k omezení přípustného kroutícího momentu. Další nevýhodou je nemožnost vyloučení vzniku trhlinek v plechu, ve kterém je vyvrtaná díra roztahována do stran. Kromě toho navazuje vrtací úsek bezprostředně na kuželovitý závitový úsek, takže třísky odcházející z vrtu a nacházející se ve vrtacím úseku končí v místě, kde začíná kuželovité vytvarovaný závit. Třísky vytvářené ve vrtacím úseku v průběhu vrtání díry jsou tak dopravovány přímo do oblasti, ve které začíná tváření závitu. Tím se nejen podstatně zvýší přenos třecí energie do třísek místo do oblasti rozšiřované boční stěny vyvrtané díry, ale třískový materiál také překáží při tváření závitu, což může vést k nesprávnému tvaru závitu a tím i ke snížení přípustného kroutícího momentu.

V DE-AS 22 43 707 je popsán lemovací a závitořezný šroub, který je opatřen válcovým šroubovým dříkem a rozháněcím úsekem, zužujícím se ke konci šroubu a majícím nekruhovou průřezovou plochu, přičemž tato nekruhová průřezová plocha je vytvořena zejména jako elipsovitá plocha. Rozháněcí úsek je vytvořen tak, že obsahuje hladkou a závitovými úseky opatřenou obvodovou oblast. Tím, že osa kuželovitého rozháněcího úseku je přesazena vůči ose závitového dříku a na rozháněcí úsek navazuje vodicí čep, souosý se závitovým dříkem, má být dosaženo toho, že excentricky umístěný rozháněcí úsek bude vytvářet na okraji díry obvodový lem. I když v jednom z příkladů provedení je spodní část šroubu opatřena drážkou pro odchod třísek, probíhající přes vyvrtávací úsek do rozháněcího úseku, přechází vyvrtávací úsek bez plynulé přechodové části ostrou hranou do rozháněcího úseku, přičemž drážka pro odchod třísek je ve směru otáčení umístěna před třískovou hranou, takže třískovými hranami odebírané třísky se při vrtání shromaždují v drážce pro odchod třísek a nejsou bez dalších opatření odváděny z drážky. Tím vzniká nebezpečí, že při lemovací operaci, následující po vrtání, budou třecí energii pohlcovat především tyto třísky, což vede ke zhoršení tvářecích vlastností materiálu a ke tvorbě trhlinek. Kromě toho je k překonání diskontinuálního přechodu mezi vrtacím úsekem a rozháněcím úsekem potřebná poměrně velká přítlačná síla šroubu, aby se rozháněcí úsek mohl dostat do funkční polohy. U tohoto známého šroubu je tvářecí operace spojena se silnými vibracemi, které se přenášejí jednak na předmět, ke kterému je šroub připevňován, a jednak na šroubovací nástroj v míře, která je nepřijatelná. Protože vrtací úsek, nazývaný také vodicím trnem, nemůže působit po průchodu plechem jako vodicí prvek, není možné dosáhnout rovnoměrného vytvarování, popřípadě vytlačení závitu, protože první vytvořený závit může být v dalším průběhu zničen. Tento druh šroubu s vrtacím úsekem a úsekem upraveným pro tváření závitu kromě toho není použitelný pro plechy s vyšší pevností, jejichž používání nabývá v současné době na významu.

Z US-PS 3 937 120 je znám šroub upravený pro tváření závitů, opatřený přední vodicí vrtací špičkou, od které vybíhají dvě podélné drážky pro odchod třísek, které mají obecně rovinné a v podstatě koplanární radiální stěny, tvořící boční břity. Přední část šroubu pro vytváření závitů je opatřen vrtacím úsekem a také kuželovitou oblastí, probíhající až ke šroubovému dříku, přičemž břity vedené od vrtací špičky v axiálním směru spolu s drážkami až k začátku šroubového dříku mají nespojitý průběh v důsledku ostrého napojení jednotlivých úseků na sebe. U tohoto šroubu je však vyříznutý materiál z oblasti vrtaného otvoru odváděn ve formě třísek až do oblasti šroubového dříku a může se tak dostávat do oblasti, ve které se mají vytvářet závity. V důsledku toho je vytváření závitu neustále rušeno přicházejícími třískami, takže vadné vytvoření závitů vede ke značnému snížení kroutícího momentu, kterým je možno zatížit tento šroub.

Úkolem vynálezu je vyřešit vytvoření samovrtného a závity vytvářejícího šroubu s deformačním a tvářecím úsekem, který by ve srovnání se známými šrouby tohoto druhu vyžadoval nižší axiální přítlačnou sílu a který při použití tenkých plechů umožňoval použiti většího kroutícího momentu při optimalizaci odchodu třísek vznikajících v průběhu vrtání a zkrácení doby zašroubovávání, přičemž šroub by měl být použitelný u plechů s vyššími pevnostmi.

Podstata vynálezu

Tyto úkoly jsou vyřešeny šroubem s význaky uvedenými v patentovém nároku 1.

Tento samovrtný a závit vytvářející šroub je tvořen závitovým dříkem a před ním umístěným vrtacím úsekem, majícím v podstatě stálý průřez, přičemž mezi vrtacím úsekem a závitovým dříkem je umístěn kuželovité se rozšiřující tvářecí deformační úsek.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že drážky pro odchod třísek probíhají od břitů přes alespoň podstatnou část deformačního úseku a jejich náběžné hrany jsou vedeny ve směru k závitovému dříku tangenciálně na zaoblené rohy mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku. Bříty vytvořené ve spodním vrtacím úseku se sbíhají v ose vrtacího úseku a vytvářejí vrtací špičku. Aby bylo nutno vyvíjet co nejmenší vrtací sílu a na druhé straně aby bylo možno vytvořit na obvodu vyvrtané díry co největší lem, je průměr vytvořený břity podstatně menší než vnitřní průměr závitového dříku. Mezi vrtacím úsekem a závitovým dříkem umístěný tvářecí deformační úsek, jehož největší průměr odpovídá přibližně malému průměru závitového dříku, má v oblasti navazující na šroubový dřík v podstatě souměrný mnohoúhelníkový průřez. Průřez má přes svůj mnohoúhelníkový tvar plynulý obrys, protože jeho rohy jsou zaobleny. Aby bylo možno realizovat bez vibrací snadné a rovnoměrné zašroubovávání samovrtného a závity vytvářejícího šroubu podle vynálezu do plechu nebo jiného předmětu, mají vrtací úsek, tvářecí deformační úsek a závitový dřík společnou osu otáčení.

Aby se zamezilo narušování tvářecího procesu, popřípadě také procesu zajišťujícího vytváření závitů, třískami vzniká6 jícími při vrtání díry v plechu, jsou drážky pro odchod třísek u šroubu podle vynálezu vytvořeny tak, že probíhají od břitů na vrtacím úseku přes podstatnou část tvářecího deformačního úseku a jejich náběžné hrany probíhají ve směru k závitovému dříku a tangenciálně k zaobleným rohům mnohoúhelníkového průřezu. Tímto uspořádáním je dosaženo toho, že drážka pro odchod třísek sleduje v podstatě pohybovou křivku třísek, na které působí setrvačné síly a jejichž pohyb je vyvozen otáčivým pohybem, takže odchod třísek je výrazně usnadněn. Odchod třísek je podle další výhodné úpravy usnadněn také tím, že jejich pohyb v odváděčim směru je podporován kromě jiného setrvačností pohybu třísek, který trvá ještě v první části tvářecího procesu, avšak po ukončení vyvrtávání díry v plechu, to znamená po průchodu vrtacího úseku plechem. V dalším provedení vynálezu je mezi vrtacím úsekem a tvářecím deformačním úsekem umístěn přechodový úsek, který přispívá nejen k podstatnému snížení přítlačné síly, vyvozované na šroub, ale také k pozvolnému přechodu mezi vrtací operací a tvářecí operací při redukovaném vynaložení síly.

Na straně vrtacího úseku, odvrácené od drážek pro odchod třísek, je vytvořeno návalkovité vyvýšení, mající ve směru k přechodovému úseku narůstající průřezový rozměr, vymezený diametrálním odstupem dvou protilehlých navaIkovitých vyvýšení, zvětšující se směrem k přechodové oblasti, takže v přechodové oblasti je tento průřezový rozměr v podstatě roven průměru vymezenému protilehlými břity. Pro vytvoření plynulého přechodu je také možné, aby největší rozměr průřezu naválkovitých vyvýšení byl o určitou hodnotu menší než průměr vymezený dvěma protilehlými břity. Tato hodnota může být rovna 0,1 až 0,3 mm. Návalkovitá vyvýšení přecházejí vždy plynule v přechodovém úseku do vzájemně diametrálně protilehlých zaoblených rohů, jejichž průřezový odstup je v deformačním úseku větší než průměr vymezený prodlouženími břitů.

V konkrétním výhodném provedení šroubu podle vynálezu probíhají drážky pro odchod třísek přibližně na polovině axiální délky deformačního úseku a v oblasti bez drážek má deformační úsek v části navazující na závitový dřík mnohoúhelníkový průřez, tvořený zploštěními, která jsou od sebe oddělena zaoblenými rohy.

Podle dalšího výhodného provedení vynálezu je mnohoúhelníkový průřez deformačního úseku opatřen čtyřmi zaoblenými rohy a dva ze zaoblených rohů probíhají v podstatě v celé délce deformačního úseku a definují účinný průměr deformačního úseku.

Další podstatná výhoda přechodového úseku, vytvořeného na šroubu podle vynálezu, spočívá v tom, že ostré hrany otvoru, vznikající při vrtání některými ze známých šroubů podél horního okraje otvoru v době, kdy tvářecí úsek šroubu přichází do styku s horním okrajem vyvrtané díry, jsou nahrazeny oblastí, která má podstatné větší třecí plochu, takže dochází k intenzivnějšímu a rovnoměrnějšímu přenosu tepla do začátku tvářecího procesu. U řešení podle vynálezu se tak nevyskytují žádné rušivé hrany, které se vyskytují u šroubů podle stavu techniky na rozhraní mezi vrtacím úsekem a deformačním úsekem, takže u šroubů podle vynálezu je zejména v počáteční fázi dosaženo rychlejšího zpracování větších ploch při dosažení lepší kvality.

V ještě jiném výhodném provedení šroubu podle vynálezu jsou drážky pro odchod třísek na šroubu uspořádány tak, že jejich náběžné hrany, vycházející od kratší střední osy průřezu vrtacího úseku, mají obloukový průběh směrem k závitovému dříku a jsou skloněny ve směru otáčení dozadu a přibližují se v úhlu k podélné ose otáčeni k vnějšímu průměru mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku a potom vybíhají tangenciálně na zaoblené rohy deformačního úseku. Je však také mož8 né, aby drážky pro odchod třísek probíhaly v celé délce deformačního úseku od přechodového úseku až k závitovému úseku šroubu.

Pro zajištění optimálního odchodu třísek také na konci drážky a současně pro vytvoření přechodu z drážky pro odchod třísek do oblasti deformačního úseku, ve které již se drážka pro odchod třísek nenachází, je v deformačním úseku základna drážky pro odchod třísek vytvořena ve své výběhové oblasti vždy jednou přibližně rovinnou plochou, přibližující se v úhlu, který je zejména menší než 30°, k vnějšímu obrysu deformačního úseku a sledující přitom plynulý obrys příslušné náběžné hrany.

V jiném výhodném konkrétním provedení šroubu podle vynálezu, u kterého drážky probíhají po podstatné části deformačního úseku, se bříty setkávají v podstatě tangenciálně s příslušnou nábéžnou hranou na zaoblených rozích, účinných v deformačním procesu.

Pro zajištění pozvolného přechodu mezi vrtacím úsekem a deformačním úsekem a pro umožnění zahájení tvářecího procesu při vynaložení relativně malých přítlačných sil se u zaoblených rohů zvětšuje jejich poloměr zaobleni ve směru od závitového dříku k vrtacímu úseku.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže objasněn pomocí příkladů provedení zobrazených na výkresech, kde znázorňuji obe. 1 boční pohled na šroub podle vynálezu, obr. 2 boční pohled na spodní koncovou část šroubu, sestávající z vrtacího úseku, přechodového úseku, deformačního úseku a ze závitového dříku, obr. 3 boční pohled na spodní část šroubu z obr. 2, ve kterém jsou zobrazeny charakteristické řezové roviny, obr. 4 příčné řezy spodní částí šroubu, vedené charakteristickými řezovými rovinami z obr. 3, vedenými jak vrtacím úsekem, tak také deformačním úsekem, obr. 5 pohled na koncovou fázi vrtací operace, prováděné v plechu šroubem, obr. 6 pohled na stav po ukončené deformační operace, prováděné šroubem podle vynálezu, a obr. 7 pohled na šroub zašroubovaný do deformované oblasti plechu.

Příklady provedeni vvnálezu

Šroub zobrazený na obr. 1 sestává z vrtacího úseku χ, deformačního úseku 2, závitového dříku 2 a z hlavy 4. opatřené záběrovou jednotkou 5. pro nasazení ovládacího nástroje. Záběrovou jednotkou 5 může být také vnější šestihran, vytvarovaný na obvodu hlavy 4. V dosedací ploše hlavy 4, určené pro dosednutí na plech 17, to znamená v její ploše přivrácené k závitovému dříku 3, je vytvořena prstencová drážka 6, která tvoří přechod ze závitového dříku 3. do dosedací plochy hlavy 4. Poslední závit závitového dříku 2 nebo alespoň jeho část, sousedící s hlavou 4. šroubu, má redukovaný vnější průměr, přičemž na opačném konci závitového dříku 2/ odvráceném od hlavy 4. šroubu, má poslední závit nebo několik posledních závitů rovněž redukovaný vnější průměr. Přechod oblasti závitového dříku 2 ^se zmenšeným vnějším průměrem probíhá přitom plynule, až se dosáhne vnějšího průměru závitového dříku 2· Na konec závitového dříku 2, protilehlý k hlavě 4 šroubu, navazuje ve směru ke špičce šroubu zužující se úsek, jehož největší průměr odpovídá v podstatě malému průměru závitového dříku 2 ^a jehož nejmenší průměr v přechodovém úseku 15 odpovídá v podstatě průměru vrtacího úseku 1, vymezeného jeho řeznými břity 8. Zužující se úsek tvoří deformační úsek 2/ který je také možno nazývat rozháněcím úsekem. Vnější obrys tohoto deformačního úseku 2, který je patrný z obr. 1, je vytvořen tak, že se jeho viditelné zakřivení ve směru k přechodového úseku 15 mezi deformačním úsekem 2 a vrtacím úsekem 1 zvětšuje, ale přechází plynule se stálou křivostí do přechodového úseku 15 na konci navazujícím na vrtací úsek ,1. Deformační úsek však muže mít v jiném neznázornéném provedení také tvar komole kuželového tělesa. Od přechodového úseku 15 probíhá směrem ke špičce šroubu vrtací úsek i· Vrtací úsek 1 je opatřen břity 3, které vybíhají od špičky šroubu do dvou stran a potom přecházejí do vzájemné rovnoběžných částí, probíhajících paralelně v podstatě až do přechodového úseku 15, a které tvoří největší vnější průměr vrtacího úseku 1. Za břity 8 je vytvořena drážka 7. pro odchod třísek. Vrtací špička tvoří spolu s oběma břity 3 část vrtacího úseku 1, který při uložení na předmět, například na plech 17, vytváří díru. Aby mohla být síla potřebná k vrtání do předmětu, popřípadě přítlačná síla šroubu co nejmenší a přitom se současně zajistilo, že při deformační operaci, to znamená při rozháněcí operaci, byla vytvořena dostatečné velká zatlačená oblast, která je postačující pro vytvarování více šroubových závitů než kolik by připouštěla vlastní tlouštka plechu 17, je vnější průměr vrtacího úseku 1, vymezený břity 3., roven přibližně 50 až 75 % vnějšího průměru závitového dříku 3..

Drážky 7 pro odchod třísek jsou vždy na jedné straně ohraničeny náběžnou hranou 10 a na opačné straně řeznou hranou tvořenou břitem 8. a také prodloužením 9 břitu 8. Drážka 7 pro odchod třísek probíhá ve šroubovicové, vzhledem k zašroubovávacímu směru šroubu dozadu zakřivené formě od vrtacího úseku i do deformačního úseku 2, na kterém probíhají ještě v podstatné části jeho délky. V místě na deformačním úseku 2, ve kterém je drážka 2 pro odchod třísek ukončena, se stýká náběžná hrana 10 s prodloužením 9 břitu 2· Tato výběhová část drážky 7 pro odchod třísek je tvořena v podstatě rovinnou plochou, jejíž okraje přecházejí plynule okrajovými zaobleními, to znamená bez ostrých hran, do obrysu vnější plochy deformačního úseku 2, popřípadě na opačné straně do oblasti drážky 7., směřující k vrtací špičce šroubu.

Na zadní straně za okrajem drážky 7, vytvořeným břitem 8, je vytvořeno větší nahromadění materiálu, které tvoří návalkové vyvýšení 21. Toto vyvýšení 21 má svoji horní plochu zakřivenou a zužující se směrem k přechodovému úseku 15, nacházejícímu se mezi vrtacím úsekem 1 a deformačním úsekem 2, aniž by přitom vytvářela přímé hrany. Toto návalkové vyvýšení 21 se kromě toho zvyšuje ve směru k přechodovému úseku 15 až na takovou výšku, která společné s dalším návalkovým vyvýšením 21, nacházejícím se proti druhému břitu 8, tvoří vnější průměr, který je v přechodovém úseku 15 přibližně roven vnějšímu průměru vytvořenému oběma břity 8.· Je však také možné takové příkladné provedení, ve kterém je v přechodovém úseku 15 vnější průměr, vytvořený oběma vzájemně protilehlými návalkovými vybráními 21 o 0,1 až 0,2 mm menší než je vrtací průměr vymezený břity 8. Takové vytvoření přechodového úseku 15 zabezpečuje, že po ukončení vrtání pomocí vrtacího úseku 1 se může deformační úsek 2 vsunout do určité míry do vyvrtaného otvoru, aby se rychleji ohřál deformovaný materiál kolem díry zvětšenou třecí plochou a aby tak vlastní rozhánění materiálu mohlo začít na přechodovém úseku 15 rychleji, účinněji a rovnoměrněji. Podle velikosti šroubu a jeho tělesného vytvoření má přechodový úsek 15 šířku pohybující se řádově mezi 0,2 a asi 2 mm, zejména mezi 0,3 a 1,0 mm, přičemž nejvýhodnéji tato šířka leží v rozsahu od 0,4 do 0,7 mm. Návalková vyvýšení 21 probíhají plynule v přechodovém úseku 15 do zaoblených rohů 12 mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku 2. V přechodovém úseku 15 je vytvořen také plynulý přechod břitú 8. do prodloužení 9 břitú 8., aby se tak dosáhlo jednak spojitého a plynulého přechodu z vrtacího procesu do deformačního procesu a jednak pozvolného zahájení vlastního deformačního procesu.

Obr. 2 zobrazuje spodní část šroubu podle vynálezu, sestávající z vrtacího úseku 1 obsahujícího břity 8., z přechodového úseku 15, umístěného mezi vrtacím úsekem 1 a deformačním úsekem 2, a z části závitového dříku 2· Všechny tyto části šroubu podle vynálezu mají společnou podélnou osu 16. Přechod mezi deformačním úsekem 2 a závitovým dříkem 2 obsahuje jeden závit 14 nebo několik závitů 14 s redukovaným vnějším průměrem, aby byl zajištěn plynulý přechod z dohotoveného deformovaného límce na okraji otvoru v plechu 17 do závitů, které se mají do tohoto límce zaříznout.

Na obr. 3 je zobrazena stejná spodní část šroubu jako naobr.2, na které jsou vyznačeny různé roviny příčných řezů vedených vrtacím úsekem 1 a také deformačním úsekem 2.

Tvary příčných řezů spodní části šroubu podle vynálezu, vznikající v těchto různých řezových rovinách, jsou zobrazeny na obr. 4.

Obr. 4a znázorňuje řez vedený rovinou A-A, procházející přibližně středem délky vrtacího úseku 1. Z obr. 4a je zřejmé, že šířka průřezu vrtacího úseku 1, měřená mezi oběma protilehlými břity 8, je větší než rozměr průřezu, měřený mezi návalkovými vyvýšeními 21. To znamená, že vyvrtávání díry je prováděno břity 8.

Tvar průřezu šroubu, zobrazený na obr. 4b a získaný řezem rovinou B-B, ukazuje, že v oblasti nacházející se bezprostředně za přechodovým úsekem 15, kterým je vedena řezová rovina B-B, je největší průřezový rozměr v ose Z-Z a probíhá mezi zaoblenými rohy, tvořícími pokračování zaoblených rohů mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku 2, navazujícího na závitový dřík 2 šroubu. Z tohoto zobrazení je zřejmé, že v rovině B-B příčného řezu je průřezový rozměr, vymezený mezi břity 8 menší než průřezový rozměr na ose Z-Z, takže břity 8 se již v tomto místě nezařezávaji do materiálu plechu 17.

Na obr. 4c je znázorněn tv-ar příčného průřezu deformačního úseku 2, obsahujícího v této oblasti v podstatě rovinnou plochu 11, přecházející do výběhové části drážky l_. V průřezu deformačního úseku 2, nacházejícím se v řezové rovině B-B, je zobrazena v podstatě přímá část obrysu průřezu, odpovídající této výběhové rovinné ploše 11, přičemž z tohoto profilu je také patrno, že tato rovinná plocha 11 navazuje na další vnější obrysové části zaoblenými přechody.

Rovina D-D příčného řezu, zobrazeného na obr. 4c, leží na konci výběhové oblasti drážky 7, takže tvar příčného průřezu odpovídá tvaru této oblasti. V tomto průřezu je nad drážkou Ί_ vytvořen vlastní mnohoúhelníkový profil deformačního úseku 2, opatřený zaoblenými rohy 12, 13.. vzájemně diagonálně protilehlé zaoblené rohy 12., 13 vymezují mezi sebou největší rozměry příčného průřezu, z nichž jeden leží na ose Z-Z.

Na obr. 4e je konečně zobrazen tvar příčného průřezu šroubu v místě napojení deformačního úseku 2. na závitový dřík 3., který se nachází v rovině E-E z obr. 3. Tento průřez má rovněž plně vytvořený mnohoúhelníkový tvar, jehož největší rozměry jsou vymezeny mezi jeho zaoblenými rohy 12, 13.

Na obr. 5 až 7 je zobrazen průběh zašroubovávání šroubu podle vynálezu. Poměrně tenký vrtací úsek l šroubu, který má u šroubu s vnějším průměrem 5 mm průměr přibližně 2,5 mm, umožňuje vyvrtání poměrně malé díry při vynaložení malého množství energie, to znamená poměrně malým kroutícím momentem a popřípadě s malou přítlačnou silou. Poměrně úzká díra vyvrtaná vrtacím úsekem 1 umožňuje pozvolné vnikání přechodového úseku .15, který přispívá k plynulému zavádění deformačního úseku 2, který vyvolává výrazné zahřátí předmětu, do kterého je šroub zašroubováván, třením, které vyvolává v materiálu předmětu, například plechu 17, deformaci. Tím, že drážka 7 je vedena ve směru k závitovému dříku 2 šroubu po stále a plynu14 le se rozšiřujícím deformačním úseku 2, mohou být třísky vznikající při vrtání odváděny do drážky 7 v důledku své setrvačnosti a v důsledku sil působících na třísky při otáčení odváděny i po dokončení vlastního vrtání, takže při deformaci materiálu v okolí díry je na minimum omezena nebo dokonce zcela vyloučena možnost uváznutí třísky. Závěrečná část vrtání je zobrazena na obr. 5.

Působením deformačního úseku 2, rozšiřujícího se plynule směrem k závitovému dříku 3, se teplem změklý materiál předmětu, zejména plechu 17. deformuje jak ve směru opačném kesměru zašroubovávání šroubu, tak také ve stejném směru a tvaruje se tak v průběhu deformace do tvaru hubice tvořené límcem 18 vyformovaným na okraji vyvrtané díry v plechu 17. Tato fáze zašroubovávání šroubu je zobrazena na obr. 6.

Po úplném průniku deformačního úseku 2 hubicí vytvarovanou v plechu 17 je v límci 18 vytvořen v podstatě válcový otvor, do kterého se zaříznou nebo zatlačí závity závitového dříku 2· ^v oblasti plechu 17 kolem vytvořeného otvoru je tvářením vyformován spodní límcový úsek 19 a v určité míře také tvářený horní límcový úsek 20, směřující k hlavě 4 šroubu. Tím je dosaženo podstatného zvětšení účinné tlouštky materiálu, využitelné pro vytvoření závitů, než je vlastní tlouštka materiálu předmětu, do kterého je šroub zašroubován, zejména plechu 17. Tímto způsobem se mohou vytvořit límcové úseky 19, 20, které mají délku rovnou přibližně dvojnásobku tlouštky plechu 17 nebo jiného předmětu. Kromě toho vede následné ochlazování těchto límcových úseků 19, 20 ke smrštování materiálu předmětu, zejména plechu 17., takže zašroubovaný šroub je přídavně upevněn švárnými silami. Tato třetí fáze je zobrazena na obr. 7.

Jako výhodné se ukázalo vytvoření deformačního úseku 2.

ve tvaru jehlanu s mnohoúhelníkovým průřezem, který je vytvo15 řen v pásmu mezi koncem výběhového úseku drážky 7 a koncem deformačního úseku 2. na závitovém dříku 3.· Tento mnohoúhelníkový průřez je tedy vytvořen se čtyřmi souměrnými zploštěními 22, která na sebe plynule navazují pomocí zaoblených rohů 12, 13, avšak přitom současně zajišťují, že při formování okolí otvoru tvářením jsou jen omezené oblasti průřezu v záběru s materiálem, takže oblasti, ve kterých záběrové oblasti šroubu nepůsobí, mohou být využívány pro vytlačování materiálu, uvedeného do deformovatelného stavu. Při tomto postupu je možno vytlačovat materiál plechu 17 při zašroubovávání deformačního úseku 2 šroubu jak v radiálním, tak také v axiálním směru.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY γ IwÍkťuttl· usetw^,

   1. Samovrtný a závity vytvářející šroub, obsahující závitový dřík (3) a před nim umístěný vrtací úsek (1), mající v podstatě stálý průměr, a v podstatě kuželovité se rozšiřující bezzávitový deformační úsek (2), umístěný mezi vrtacím úsekem (1) a závitovým dříkem (3), přičemž vrtací úsek (1) je opatřen dvěma drážkami (7) pro odchod třísek, probíhajícími v podélném směru a umístěnými na vzájemně protilehlých stranách vrtacího úseku (1), které jsou z obou stran ohraničeny náběžnými hranami (10) a břity (8) a jsou ukončeny ve vrtací špičce, ve které se sbíhají oba břity (8), průměr vytvořený břity (8) je podstatně menší než vnitřní průměr závitového dříku (3) a deformační úsek (2), jehož největší průměr odpovídá přibližně vnitřnímu průměru závitového dříku (3), má v oblasti sousedící se závitovým dříkem (3) průřez ve tvaru v podstatě souměrného mnohoúhelníku se zaoblenými rohy (12,

   13) a vrtací úsek (1), deformační úsek (2) a závitový dřík (3) mají společnou podélnou osu (16), vyznačující se t í m , že drážky (7) pro odchod třísek probíhají od břitů (8) přes alespoň podstatnou část deformačního úseku (2) a jejich nábéžné hrany (10) probíhají ve směru k závitovému dříku (3) tangenciálně na zaoblené rohy (12, 13) mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku (2), mezi vrtacím úsekem (1) a deformačním úsekem (2) je vytvořen přechodový úsek (15) a na straně vrtacího úseku (1), odvrácené od drážek (7) pro odchod třísek, je vytvořeno návalkovité vyvýšení (21), mající ve směru k přechodovému úseku (15) narůstající průřezový rozměr a v přechodovém úseku (15) je tento průřezový rozměr v podstatě roven průměru vymezenému břity (8) vrtacího úseku (1), přičemž návalkovitá vyvýšení (21) přecházejí vždy plynule v přechodovém úseku (15) do vzájemně diametrálně protilehlých zaoblených rohů (12), jejichž průřezový odstup je v deformačním úseku (2) větší než průměr vymezený prodlou17 ženími (9) břitů (8).
2. 2. Šroub podle nároku 1, vyznačující se tím, že drážky (7) pro odchod třísek probíhají přibližně v polovině axiální délky deformačního úseku (2) a v oblasti bez drážek (7) má deformační úsek (2) v části navazující na závitový dřík (3) mnohoúhelníkový průřez, tvořený zploštěními (22), která jsou od sebe oddělena zaoblenými rohy (12, 13).
3. 3. Šroub podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že mnohoúhelníkový průřez deformačního úseku (2) je opatřen čtyřmi zaoblenými rohy (12, 13) a dva ze zaoblených rohů (12) probíhají v podstatě v celé délce deformačního úseku (2) a definují účinný průměr deformačního úseku (2).
4. 4. Šroub podle nároků 1 až 3,vyznačuj ící se m , že drážky (7) pro odchod třísek jsou na šroubu uspořádány tak, že jejich kratší střední osy (X) obloukový průběh směrem náběžné hrany (10), vycházející od průřezu vrtacího úseku (1), mají k závitovému dříku (3) a jsou skloněny ve směru otáčení dozadu a přibližují se v úhlu k podélné ose (16) otáčení k vnějšímu průměru mnohoúhelníkového průřezu deformačního úseku (2) a potom vybíhají tangenciálně na zaoblené rohy (13) deformačního úseku (2).
5. 5. Šroub podle nároku 4, vyznačující se t í m , že úhel sklonu je menší než 30°.
6. 6. Šroub podle nároků l až 5,vyznačuj ící se tím, že v deformačním úseku (2) jsou drážky (7) pro odchod třísek ve své výběhové oblasti tvořeny vždy jednou přibližně rovinnou plochou (11), přibližující se v úhlu k vnějšímu obrysu deformačního úseku (2) a sledující přitom plynulý obrys příslušné náběžné hrany (10).
7. 7. Šroub podle nároku 6, vyznačující se tím, že úhel je menší než 30°.
8. 8. Šroub podle nároku 2 vyznačující se tím, že břity (8) se setkávají v podstatě tangenciálně s příslušnou náběžnou hranou (10) na zaoblených rozích (13), účinných v deformačním procesu.
9. 9. Šroub podle nároků 1 až 8,vyznačuj ící se t í m , že u zaoblených rohů (12, 13) se jejich poloměr zaoblení zvětšuje ve směru od závitového dříku (3) k vrtacímu úseku (1).
10. 10. Šroub podle nároků 1 až 9, vyznačující se t í m , že průměr vrtacího úseku (1), tvořený břity (8), je roven 50 % až 75 % vnějšího průměru závitového dříku (3).

    2033-%