DE102004046424A1 - Internal working tool has shaft and working head with conical section to produce through opening in workpiece - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Fließlochformwerkzeug (1), umfassend einen Schaft (12) und ein Arbeitsteil (2) zur Erzeugung eines Durchzuges in einem Werkstück, wobei das Arbeitsteil einen im Wesentlichen kegelförmigen Abschnitt (3) mit einer Spitze (6) aufweist, wobei das Arbeitsteil (2) mindestens einen wendelförmigen Formstollen (8) aufweist.The invention relates to a flow-hole forming tool (1), comprising a shaft (12) and a working part (2) for producing a passage in a workpiece, wherein the working part has a substantially conical portion (3) with a tip (6) the working part (2) has at least one helical shaping lug (8).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fließlochformwerkzeug, umfassend einen Schaft und ein Arbeitsteil zur Erzeugung eines Durchzuges in einem Werkstück, wobei das Arbeitsteil einen im Wesentlichen kegelförmigen Abschnitt mit einer Spitze aufweist.The The present invention relates to a flow-hole forming tool comprising a shaft and a working part for generating a passage in a workpiece, wherein the working part has a substantially conical section having a tip.
Beim Thermofließlochformen handelt es sich um ein spanloses Fertigungsverfahren zum Herstellen von Blech- oder Hohlprofildurchzügen. Hierzu wird ein schnell rotierender Hartmetallkegeldorn mit im Querschnitt polygonalen Schliff unter axialer Kraftbeaufschlagung auf das Werkstück gedrückt. Die Formstollen, die durch den polygonalen Schliff erzeugt werden, sind hierbei gleichmäßig über den Umfang des Kegels verteilt und entsprechen in ihrer Hüllkurve einer symmetrischen – gegebenenfalls verkürzten – Hypozykoliden, wobei die Anzahl der Formstollen von dem Nenndurchmesser des Durchzuges abhängt. Die zwischen Werkzeug und Werkstück entstehende Reibungswärme reduziert die Fließgrenze des Werkstückmaterials so weit, dass der Dorn mit vergleichsweise geringem Kraftaufwand durch das Blech gedrückt werden kann, wobei sich auf der Blechunterseite ein Durchzug und an der Blechoberseite der verfahrenstypische Buchsenkragen bildet.At the Thermal flow drilling it is a chipless manufacturing process for manufacturing of sheet metal or hollow profile passages. For this purpose, a fast rotating carbide cone with a cross-section polygonal grinding pressed under axial force on the workpiece. The molds, which are produced by the polygonal cut are here evenly over the Scope of the cone distributed and correspond in their envelope a symmetrical - if necessary shortened - hypocycloid, wherein the number of form cleats depends on the nominal diameter of the passage. The resulting between tool and workpiece frictional heat reduces the yield point of the workpiece material so far that the mandrel with comparatively little effort through pressed the sheet can be, wherein on the underside of the sheet a passage and forms on the sheet metal top of the procedural jack collars.
Mögliche Anwendungen dieses Thermofließlochformens sind die Herstellung von Gewinde- und Lagerbuchsen in Blechen und Rohren. Der Vorteil des Thermofließlochformens besteht im Vergleich zu der herkömmlichen Herstellung von Gewindebuchsen vor allem in dem deutlich geringeren Preis und gegebenenfalls auch in einem verminderten Platzbedarf, wenn man daran denkt Muttern als Gewindebuchsen anzuschweißen.Possible applications this thermofließlochensens are the production of threaded and bearing bushes in sheet metal and Pipes. The advantage of Thermofließlochformens consists in comparison to the conventional one Production of threaded bushes especially in the much lower Price and possibly also in a reduced space requirement, when you think about welding nuts as threaded bushes.
Allerdings hat sich herausgestellt, dass das herkömmliche Verfahren zum Thermofließlochformen noch einige Nachteile aufweist. Es wurde bereits erläutert, dass durch das Thermofließlochformen auf der Unterseite des Werkstücks eine Buchse gebildet wird, wohingegen sich an der Oberseite des Werkstücks ein Kragen ausbildet. Mit dem bekannten Polygonschliff des Arbeitsteiles ist die Länge bzw. die Ausbildung der Buchse insgesamt bzw. auch des Kragens nur schwerlich zu beeinflussen. Es besteht allerdings durchaus ein Bedürfnis, in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck die Länge der Buchse bzw. auch die Stärke des Kragens variabel zu gestalten.Indeed It has been found that the conventional method of thermal fluid hole forming still has some disadvantages. It has already been explained that through the thermofliehole forming on the bottom of the workpiece a socket is formed, whereas at the top of the workpiece forming a collar. With the familiar polygonal cut of the working part is the length or the formation of the socket overall or the collar only difficult to influence. However, there is a need in Dependence on the purpose of the length the jack or the strength of the collar variable.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Arbeitsteil mit dem kegelförmigen Abschnitt mindestens einen wendelförmigen Formstollen aufweist. Vorteilhaft sind allerdings mehrere wendelförmig umlaufende Formstollen vorgesehen. Solche Formstollen laufen beginnend von der Werkzeugspitze in einem definierten Drallwinkel bis zum Ende des Arbeitsteils. Das Arbeitsteil weist, wie bereits an anderer Stelle erläutert, mindestens einen kegelförmigen Abschnitt auf, wobei jedoch sich an den kegelförmigen Abschnitt ein zylindrischer Abschnitt anschließen kann. Auch dieser zylindrische Abschnitt kann von dem wendelförmig umlaufenden Formstollen erfasst sein. Durch die wendelförmigen Formstollen auf dem Umfang des Arbeitsteils besteht die Möglichkeit, den Werkstofffluss zu steuern.to solution This object is inventively provided that the working part with the cone-shaped Section has at least one helical mold tunnel. Advantageously, however, several helically rotating mold cleats intended. Such molds run starting from the tool tip in a defined helix angle to the end of the working part. The working part has, as already explained elsewhere, at least a cone-shaped Section, wherein, however, at the conical portion of a cylindrical Connect section can. Also, this cylindrical portion can of the helically encircling Form Stollen be recorded. Due to the helical molding tunnels on the Scope of the working part is the possibility of the material flow to control.
Vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.advantageous Features and further developments can be found in the dependent claims.
Nach einer Variante ist hierbei vorgesehen, dass zur Steigerung der Buchsenlänge in Vorschubrichtung des Werkzeuges der Drallwinkel positiv ausgebildet, also rechtsdrehend ist. Negative Drallwinkel hingegen bewirken eine Vergrößerung des Kragens der Buchse.To a variant is provided here that to increase the bushing length in the feed direction the tool of the helix angle positively formed, that is clockwise is. Negative helix angles, however, cause an increase in the Collar of the socket.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung von wendelförmig umlaufenden Formstollen auf dem Arbeitsteil besteht darin, dass durch die Formstollen die Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück erhöht wird, so dass mehr Reibungswärme in das Werkstück eingebracht werden kann, was die Prozesstemperatur erhöht. Hierdurch ist dann gegebenenfalls auch eine Änderung des Materialgefüges möglich.One Another advantage of the arrangement of helically rotating mold tunnel on the working part is that through the form studs the contact surface between Tool and workpiece elevated will, so that more frictional heat into the workpiece can be introduced, which increases the process temperature. hereby is then possibly also a change in the material structure possible.
Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens
eine Formstollen an einer Flanke eine Abrisskante aufweist. Unter einer
Abrisskante ist zu verstehen, dass diese Flanke mit dieser Abrisskante
eine größere Steigung
hat, als die benachbarte Flanke des Formstollens. Vorteilhaft ist
vorgesehen, dass diese Abrisskante an der der Drehrichtung abgewandten
Seite des Formstollens angeordnet ist. Dies vor folgendem Hintergrund:
Der
typische Werkzeugverschleiß beim
Fließlochformen
besteht in einem kontinuierlichen Aufschweißen von Werkstückmaterial
an den Formstollen. Durch die Abrisskante wird nun ein solcher Aufschweißvorgang
unterbunden.According to a further feature of the invention, it is provided that the at least one molding lug has a tear-off edge on one flank. Under a spoiler edge is to be understood that this edge with this spoiler edge has a greater slope than the adjacent edge of the mold studs. Advantageously, it is provided that this tear-off edge is arranged on the side facing away from the direction of rotation of the mold tunnel. This against the following background:
The typical tool wear during flow-hole forming consists in a continuous welding of workpiece material to the molding studs. By the trailing edge such a welding process is now prevented.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist bei einer Mehrzahl von Formstollen die Teilung der Formstollen auf dem Umfang des Arbeitsteils des Werkzeuges ungleich. Bei Standardwerkzeugen sind die Formstollen, die durch den Polygonschliff des Arbeitsteils erzeugt werden, gleichmäßig über den Werkzeugumfang verteilt. Dies führt unter bestimmten Bearbeitungsbedingungen zu harmonischen Schwingungen, die das Bearbeitungsergebnis negativ beeinflussen und zu extremen Belastungen der Werkzeuge und des Bearbeitungszentrums führen. Um diese Schwingungsanregung zu unterbinden, wird eine symmetrische, z. B. mit Winkelpositionen von 0°/110°/180°/290° oder eine asymmetrische Ungleichteilung mit Winkelpositionen von 0°/110°/180°/280° der Formstollen über den Umfang vorgeschlagen. Durch die Ungleichteilung wird erreicht, dass die periodische Anregung durch nicht erwünschte Schwingungen während des Bearbeitungsprozesses unterbunden wird. Das heißt, dass die Maschinenbelastung herabgesetzt wird und sowohl das Werkzeug als auch das Bearbeitungszentrum geschont werden.According to a further feature of the invention, the pitch of the form cleats on the circumference of the working part of the tool is unequal in a plurality of mold cleats. For standard tools, the molds, which are created by the polygonal cut of the working part, are evenly distributed over the tool circumference. This leads under certain processing conditions to harmonic vibrations that adversely affect the machining result and extreme loads on the Guide tools and the machining center. To prevent this vibration excitation, a symmetrical, z. B. with angular positions of 0 ° / 110 ° / 180 ° / 290 ° or an asymmetric imbalance with angular positions of 0 ° / 110 ° / 180 ° / 280 ° proposed the form cleats on the circumference. Due to the imbalance is achieved that the periodic excitation is prevented by unwanted vibrations during the machining process. This means that the machine load is reduced and both the tool and the machining center are spared.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zwischen Arbeitsteil und Schaft ein Bund angeordnet. In diesem Zusammenhang ist im Übergang vom Arbeitsteil zum Bund vorgesehen, dass der mindestens eine Formstollen graduell ausläuft. Das heißt, dass das Arbeitsteil im Übergang zum Bund von der polygonen Form mit den Formstollen in die zylindrische Form kontinuierlich übergeht. Das heißt, dass im Radiusbereich die Formstollen graduell auslaufen, so dass im Übergangsbereich zum Bund keine Walkarbeit durch die Formstollen mehr erzeugt wird, sondern ausschließlich Reibarbeit verrichtet wird. In diesem Zusammenhang ist vorgesehen, dass der Polygonschliff hierfür über einen freiwählbaren Teilabschnitt in eine Kreisbahn überführt wird, was – wie bereits ausgeführt – eine Erhöhung der Reibfläche zur Folge hat, mit der Folge einer erhöhten Wärmezufuhr am Ende des Bearbeitungsprozesses. Durch die erhöhte Wärmezufuhr wird der nach oben verdrängte Werkstoff, der schlussendlich den Kragen der Buchse bilden soll, kurz vor seiner Fertigstellung noch einmal zusätzlich erwärmt, wodurch er sich leichter zu einem Kragen umformen lässt. Insbesondere kann hierdurch die Qualität des Kragens, der in vielen Fällen als Dichtfläche dient, auf diese Weise erheblich gesteigert werden.To Another feature of the invention is between the working part and Shank a covenant arranged. In this context is in transition From the working part to the collar provided that the at least one molding tunnel gradually expires. It means that the working part in the transition To the collar of the polygonal form with the form studs in the cylindrical Form continuously merges. This means, that in the radius range, the form cleats gradually drain, so that in the transition area no flexing work is generated by the form cleats anymore but exclusively Friction work is done. In this context, it is envisaged that the Polygonschliff for this over a arbitrary Subsection is transferred into a circular path, what - as already executed - an increase in the Friction surface for Result, with the result of increased heat input at the end of the machining process. By the increased heat is the suppressed Material that is supposed to form the collar of the bush, warmed up again shortly before its completion, making it lighter to transform into a collar. In particular, this can reduce the quality of the collar, which in many make as a sealing surface serves to be significantly increased in this way.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Spitze des Kegels konkav ausgeformt. Es hat sich gezeigt, dass an Werkzeugen zum Fließlochformen mit großem spitzen Winkel, also einer breiten Spitze, es in vielen Fällen zu einer Flitterbildung kommt. Unter einer Flitterbildung wird ein Ausfransen der Buchse auf ihrer Unterseite verstanden. Durch den extrem kleinen spitzen Winkel, der auf Grund der konkaven Kontur der Spitze erzeugt wird, reduziert sich die vor der Werkzeugspitze verdrängte, für die Buchsenbildung nicht nutzbare Werkstoffmenge und führt zu einem früheren Durchstoßen des Werkzeuges. Genau dies bewirkt eine Reduzierung der Flitterbildung am Ende des Durchzuges, also am unteren Rand der Buchse.To a further advantageous feature of the invention is the tip The cone is concave. It has been shown that on tools for Flow drilling with big acute angle, so a broad peak, it in many cases too a tinsel comes. Under a tinsel is a Fraying the socket understood on its underside. By the extremely small acute angle, due to the concave contour the tip is generated, the displaced before the tool tip, reduced for the bushing unusable amount of material and leads to earlier penetration of the Tool. Exactly this causes a reduction of the tinsel formation at the end of the passage, so at the bottom of the socket.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.Based of the drawings, the invention is explained in more detail below by way of example.
Der
in
Aus
der Darstellung gemäß
Gemäß
Die
Ungleichteilung ergibt sich aus den Darstellungen gemäß
Erkennbar
sind die Formstollen ungleichmäßig über den
Umfang verteilt, um eine Resonanz des Werkzeugs zu vermeiden (
Claims (10)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE200410046424 DE102004046424A1 (en) | 2004-09-24 | 2004-09-24 | Internal working tool has shaft and working head with conical section to produce through opening in workpiece |
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| DE102004046424A1 true DE102004046424A1 (en) | 2006-04-06 |
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ID=36061937
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| DE200410046424 Ceased DE102004046424A1 (en) | 2004-09-24 | 2004-09-24 | Internal working tool has shaft and working head with conical section to produce through opening in workpiece |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| AT33954B (en) * | 1906-11-21 | 1908-08-10 | Silvio Marvasi | Springy tire. |
| DE7232725U (en) * | 1972-11-30 | Klenk R | ||
| DE19840298A1 (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-16 | Ejot Verbindungstech Gmbh & Co | Self-tapping light metal screw and process for their manufacture |
-
2004
- 2004-09-24 DE DE200410046424 patent/DE102004046424A1/en not_active Ceased
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