DE102005022503B4 - Tool and method for producing a thread - Google Patents
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Abstract
Werkzeug (2) zur Erzeugung eines Gewindes (50) umfassenda) wenigstens zwei spanabhebende Bereiche (3) mit jeweils wenigstens einer Schneide (8, 9, 12, 26a, 30) sowieb) wenigstens einen Gewindeformbereich (4),c) wobei die spanabhebenden Bereiche (3) und der bzw. die Gewindeformbereich(e) (4) axial zur Werkzeugachse (A) hintereinander angeordnet sind und so miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass sie gemeinsam um eine Werkzeugachse (A) drehbar oder drehend sind,d) wobei ein erster spanabhebender Bereich (3) ein Bohrbereich (6) ist und zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche für das Gewinde (50) ausgebildet ist,e) wobei ein zweiter spanabhebender Bereich (24) ein Gewindebohrer ist und zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes in der Werkstückoberfläche ausgebildet ist,f) wobei der wenigstens eine Gewindeformbereich (4, 14) zum spanlosen Nach- oder Fertigbearbeiten des Vorgewindes jeweils durch Eindrücken oder Einformen in die Werkstückoberfläche ausgebildet ist,g) wobei der wenigstens eine Gewindeformbereich (4, 24) spiralförmig oder schraubenförmig um die Werkzeugachse (A) verläuft und ein Gewindefurchbereich ist,h) wobei der wenigstens eine Gewindeformbereich (4, 14) radial bezüglich der Werkzeugachse (A) weiter nach außen ragt oder einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als der erste und der zweite spanabhebende Bereich (3, 6, 24).Tool (2) for producing a thread (50) comprisinga) at least two cutting areas (3) each having at least one cutting edge (8, 9, 12, 26a, 30) and at least one thread forming area (4), c) the cutting Areas (3) and the or the thread forming region (s) (4) are arranged axially one behind the other to the tool axis (A) and are coupled or connected together so that they are rotatable or rotating together about a tool axis (A), d) a first cutting area (3) is a drilling area (6) and is configured to produce a workpiece surface for the thread (50); e) a second cutting area (24) is a tap and is adapted for machining a pre-thread in the workpiece surface f) wherein the at least one thread forming area (4, 14) for chipless finishing or finishing of the preliminary thread is formed in each case by impressing or molding into the workpiece surface, g) wherein the at least one thread forming portion (4, 24) spirally or helically extends around the tool axis (A) and is a thread rifling portion, h) wherein the at least one thread forming portion (4, 14) projects radially outward of the tool axis (A) or a larger maximum radial outer diameter than the first and the second cutting area (3, 6, 24).
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren, jeweils zur Erzeugung eines Gewindes.The invention relates to a tool and a method, each for generating a thread.
Zur spanlosen Gewindeerzeugung sind Gewindeerzeugungswerkzeuge bekannt, die auf einer Umformung des Werkstücks beruhen und durch Druck in dem Werkstück das Gewinde erzeugen. Unter diese spanlosen Gewindeerzeuger fallen die sogenannten Gewindefurcher, die einen Werkzeugschaft und einen an diesem ausgebildeten Arbeitsbereich aufweisen. Der Werkzeugschaft ist in der Regel wenigstens annähernd zylindrisch ausgeführt und mit seinem vom Werkstück abgewandten Ende im Spannfutter einer Gewindeerzeugungseinrichtung aufgenommen und gehalten. Der Arbeitsbereich ist mit einem entlang des Umfangs spiralförmig umlaufenden Gewinde versehen, das die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde darstellt, und weist in der Regel einen annähernd polygonalen Querschnitt auf, so dass entlang der Spirale zueinander versetzte weiter nach außen ragende Drückstollen oder Eckbereiche zur Umformung unter Verringerung der Klemmkräfte gebildet sind.For non-cutting thread generation threading tools are known, which are based on a deformation of the workpiece and generate the thread by pressure in the workpiece. Among these non-cutting thread producers fall the so-called thread guides which have a tool shank and a working area formed thereon. The tool shank is generally at least approximately cylindrical and taken and held with its end facing away from the workpiece in the chuck of a threaded generating device. The working area is provided with a circumferentially spirally encircling thread, which is the counter-shape to the thread to be generated, and usually has an approximately polygonal cross-section, so that along the spiral offset from each other staggered outwardly projecting Stollen or corner areas for forming are formed under reduction of clamping forces.
Zur Erzeugung eines Gewindes in einer bereits vorhandenen Bohrung wird der Gewindefurcher mit dem Arbeitsbereich voran mit einem entsprechenden Vorschub axial zur Längsachse des Werkzeugschafts und unter Drehung um diese Längsachse in die Bohrung eingeführt. Dabei werden die Zähne bzw. Formkeile des Gewindes am Gewindefurcher in die Oberfläche des Werkstücks bzw. der Bohrung gedrückt. Der Werkstoff des Werkstücks wird dabei vorwiegend radial, also senkrecht zur der Längsachse der Bohrung weggedrückt. Ein Teil des so verformten Materials wird verfestigt, ein anderer Teil in die Vertiefungen bzw. Rillen zwischen den Formkeilen bzw. Zähnen des Gewindefurchers gedrängt, wodurch schließlich ein Gewinde im Werkstück erzeugt wird.To produce a thread in an existing bore of the thread furrow is introduced with the working area ahead with a corresponding feed axially to the longitudinal axis of the tool shaft and with rotation about this longitudinal axis in the bore. The teeth or shaped wedges of the thread are pressed against the thread groove in the surface of the workpiece or the bore. The material of the workpiece is thereby pressed away predominantly radially, ie perpendicular to the longitudinal axis of the bore. Part of the thus deformed material is solidified, another part is forced into the recesses or grooves between the die or teeth of the Gewindefurchers, whereby a thread is finally produced in the workpiece.
Aus
Die
Auch die
Die
Die
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 17 jeweils abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with regard to the tool having the features of patent claim 1 and with regard to the method having the features of
Das Werkzeug zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes, gemäß Anspruch 1 ist ein Kombinationswerkzeug, das sowohl spanabhebend als auch spanlos arbeitet und dazu wenigstens zwei spanabhebende (oder: spanend arbeitenden) Bereiche mit jeweils wenigstens einer Schneide und wenigstens einen Gewindeformbereich aufweist.The tool for producing a thread, in particular for producing an internal thread, according to claim 1 is a combination tool that works both machined and non-cutting and at least two cutting (or: machining) areas each having at least one cutting edge and at least one thread forming area.
Ein erster spanabhebender Bereich ist zum Erzeugen oder Vorbereiten einer Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt.A first cutting area is suitable and intended for producing or preparing a workpiece surface for the thread.
Ein zweiter spanabhebender Bereich ist zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes (oder: Rohgewindes) in der Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt. A second cutting area is suitable and designed for machining a pre-thread (or: rough thread) in the workpiece surface for the thread.
Wenigstens ein Gewindeformbereich ist zum spanlosen Nach- oder Fertigbearbeiten, insbesondere Glätten oder weiteren Ausformen, des Vorgewindes durch Eindrücken oder Einformen in die Werkstückoberfläche vorgesehen. Die Werkstückoberfläche weist hier also schon vor dem Formprozess ein Vorgewinde auf.At least one thread forming area is provided for non-cutting finishing or finishing, in particular smoothing or further shaping, of the preliminary thread by impressing or molding into the workpiece surface. The workpiece surface therefore already has a preliminary thread here before the molding process.
Der wenigstens eine Gewindeformbereich verläuft spiralförmig oder schraubenförmig um die Werkzeugachse, im Allgemeinen mit gleicher Steigung wie das erzeugte oder zu erzeugende Gewinde , und ist ein Gewindefurchbereich.The at least one thread forming portion extends helically or helically around the tool axis, generally at the same pitch as the thread to be created or created, and is a thread ridge portion.
Ferner ragt der wenigstens eine Gewindeformbereich radial bezüglich der Werkzeugachse weiter nach außen oder weist einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als sowohl der erste als auch der zweite spanabhebende Bereich.Furthermore, the at least one thread forming area projects radially outward with respect to the tool axis or has a larger maximum radial outside diameter than both the first and the second cutting area.
Mit dem Werkzeug gemäß der Erfindung ist ein Erzeugen eines Gewindes auch in das Vollmaterial eines Werkstücks möglich, da der spanabhebende Bereich die Werkstückoberfläche für den Gewindeformbereich durch Materialabtrag aus dem Werkstück selbst herstellt. Es ist also eine Vorbearbeitung des Werkstücks, insbesondere das Vorerzeugen einer Bohrung (Kernlochbohrung) bei einem Innengewinde, nicht notwendig.With the tool according to the invention, it is also possible to create a thread in the solid material of a workpiece, since the machining area produces the workpiece surface for the thread forming area by removing material from the workpiece itself. It is therefore a pre-processing of the workpiece, in particular the pre-producing a hole (core hole) in an internal thread, not necessary.
Dies beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, dass der erste spanabhebende Bereich die Werkstückoberfläche, insbesondere die, im Allgemeinen zylindrischen, Wandungsabschnitte des Werkstücks als Innenwandung für ein Innengewinde durch Materialabtrag vorbereitet, der zweite spanabhebende Bereich in diese vom ersten spanabhebenden Bereich vorbereitete Werkstückoberfläche das Vorgewinde einarbeitet und schließlich wenigstens ein Gewindeformbereich das Vorgewinde spanlos nachbearbeitet oder fertig stellt.This includes, in particular, the possibility that the first cutting area prepares the workpiece surface, in particular the, generally cylindrical, wall sections of the workpiece as an inner wall for an internal thread by material removal, the second machining area incorporates the preliminary thread into this workpiece surface prepared by the first machining area, and finally at least one thread forming area, the pre-thread machined or finished without cutting.
Der erste spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen der Werkstückoberfläche ist gemäß der Erfindung als Bohrer ausgebildet, insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt oder kontinuierlichem Eingriff der Schneide(n) ins Material des Werkstücks.The first cutting area for machining the workpiece surface is formed according to the invention as a drill, in particular with continuous cutting or continuous engagement of the cutting edge (s) in the material of the workpiece.
Der zweite spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen des Vorgewindes ist gemäß der Erfindung ein Gewindebohrer, arbeitet also insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt.The second cutting area for machining the preliminary thread is according to the invention a tap, so works in particular with a continuous cut.
Die spanabhebenden Bereiche und der oder die Gewindeformbereich(e) sind gemäß der Erfindung so miteinander gekoppelt oder verbunden, dass sie gemeinsam um eine Werkzeugachse drehbar oder drehend sind. Dabei ist im Allgemeinen eine Drehrichtung oder ein Drehsinn ausgezeichnet, in der bzw. dem das Werkzeug betrieben wird oder für die bzw. den wenigstens ein spanabhebender Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide ausgelegt ist. Der wenigstens eine Gewindeformbereich arbeitet ebenfalls bei diesem Drehsinn. In einer symmetrischen Ausführungsform wäre es auch möglich, dass das Werkzeug in beiden Drehsinnen verwendbar wäre.The cutting areas and the thread forming area (s) are coupled or connected in accordance with the invention so as to be rotatable or rotating together about a tool axis. In this case, a direction of rotation or a direction of rotation in which the tool is operated or for which at least one cutting area or the arrangement of its at least one cutting edge is designed is generally distinguished. The at least one thread forming area also works in this direction of rotation. In a symmetrical embodiment, it would also be possible for the tool to be usable in both turning senses.
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Gewindes gemäß der Erfindung umfasst die Verfahrensschritte:
- a) Drehen eines Werkzeuges gemäß der Erfindung um seine Werkzeugachse und Bewegen des Werkzeugs relativ zu einem Werkstück zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung axial oder parallel zur Werkzeugachse,
- b) Erzeugen einer vorgegebenen oder vorgebbaren Werkstückoberfläche des Werkstückes mit dem ersten (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) spanabhebenden Bereich des Werkzeugs,
- c) Erzeugen eines Vorgewindes in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes mit dem zweiten (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) spanabhebenden Bereich des Werkzeugs,
- d) Nachbearbeiten des Vorgewindes mit dem wenigstens einen (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) Gewindeformbereich durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs in die Werkstückoberfläche im Vorgewinde.
- a) rotating a tool according to the invention about its tool axis and moving the tool relative to a workpiece at least with a feed movement along a feed direction axially or parallel to the tool axis,
- b) generating a predetermined or predefinable workpiece surface of the workpiece with the first (rotating around the tool axis and moving with the feed movement) cutting area of the tool,
- c) generating a preliminary thread in a workpiece surface of a workpiece with the second (rotating about the tool axis and moving with the feed movement) cutting area of the tool,
- d) reworking of the preliminary thread with the at least one (rotating about the tool axis and moving with the feed motion) thread forming area by pressing or molding the thread forming area in the workpiece surface in Vorgewinde.
Das Werkzeug wird gemäß der Erfindung nur mit der axialen oder linearen Vorschubbewegung in der Vorschubrichtung relativ zum Werkstück bewegt.The tool is moved according to the invention only with the axial or linear feed motion in the feed direction relative to the workpiece.
Für diese Bewegung mit ausschließlich axialem Vorschub weist der Gewindeformbereich eine Gestalt auf, die bei der aus Drehbewegung und Vorschubbewegung zusammengesetzten Bewegung des Gewindeformbereichs sich auf das Gewinde im Werkstück abbildet, also eine um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig (oder: helixförmig) laufende Grundgestalt mit gleicher Steigung wie das erzeugte oder zu erzeugende Gewinde. Dieses Formgebungsgewinde des Gewindeformbereichs am Werkzeug stellt annähernd die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde im Werkstück dar und umfasst in der Regel mehrere Gewindegänge. Ein Gewindegang entspricht dabei einem Umlauf bzw. einer Windung der Spirale oder Schraubenlinie um das Werkzeug. Im Längsschnitt bzw. im Gewindeprofil weist der Gewindeformbereich also im Wesentlichen eine Zackenform auf mit sich abwechselnden Zähnen und Rillen. Diese Ausführungsform des Gewindeformbereichs entspricht einem (axialen) Gewindefurchbereich.For this movement with only axial feed, the thread forming region has a shape which, in the case of the movement of the thread forming region composed of rotational movement and advancing movement, images onto the thread in the workpiece, ie a basic shape running helically or helically around the tool axis with the same Slope as the generated or generated thread. This shaping thread of the thread forming area on the tool approximately represents the counter-shape to the thread to be produced in the workpiece and as a rule comprises a plurality of threads. One Thread corresponds to a circulation or a turn of the spiral or helical line around the tool. In the longitudinal section or in the thread profile, the thread forming area thus essentially has a serrated shape with alternating teeth and grooves. This embodiment of the thread forming area corresponds to an (axial) thread pitch area.
Der spanabhebende Bereich kann nun die Werkstückoberfläche oder das Vorgewinde simultan mit derselben Arbeitsbewegung wie der Gewindeformbereich erzeugen. Bei einer einzigen Arbeitsbewegung bewegen sich spanabhebender Bereich und Gewindeformbereich synchron. Beispielsweise kann der spanabhebende Bereich als axialer Bohrbereich eine Bohrung oder Werkstückoberfläche durch eine ausschließlich axiale Vorschubbewegung erzeugen unter Drehung des Werkzeugs in dem Schneidsinn des Bohrbereichs.The cutting area can now produce the workpiece surface or the preliminary thread simultaneously with the same working movement as the thread forming area. In a single working movement, the cutting area and tapping area move synchronously. For example, the cutting area may produce as an axial bore area a bore or workpiece surface by an exclusively axial feed motion while rotating the tool in the cutting sense of the drilling area.
In einer Weiterbildung kann auch als r zusätzlicher spanabhebender Bereich ein entgegengesetzt zur Vorschubrichtung zum Gewindeformbereich benachbarter spanabhebender Bereich zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes vorgesehen sein.In a further development, an opposite to the feed direction to the thread forming area adjacent cutting area for generating a, in particular opposite a thread core, enlarged, in particular stepped or chamfered, entrance area or mouth region of the thread can also be provided as r additional cutting area.
Vorzugsweise ist für das Werkzeug, insbesondere dessen wenigstens einen spanabhebenden Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide und dessen wenigstens einen Gewindeformbereich, eine vorgegebene Vorschubrichtung axial zur Werkzeugachse ausgezeichnet. In der Regel bewegt sich ein freies oder stirnseitiges Ende des Werkzeugs in die Vorschubrichtung.Preferably, for the tool, in particular its at least one cutting area or the arrangement of the at least one cutting edge and its at least one thread forming area, a predetermined feed direction axially to the tool axis is excellent. As a rule, a free or frontal end of the tool moves in the feed direction.
Als Drückstollen oder Formkeile oder Formzähne werden im Folgenden die Bereiche des Gewindeformbereiches bezeichnet, die wenigstens teilweise in die Werkstückoberfläche eindringen, um das Gewinde auszuformen. Die Drückstollen oder Formkeile nehmen dabei meist in ihrem Querschnitt nach außen ab oder verjüngen sich radial nach außen. Ein Gewindeformbereich kann mehrere Drückstollen bzw. Formkeile umfassen. Die Drück- oder Wirkprofile aufeinander folgender Drückstollen oder Formkeilen können variieren, beispielsweise in den Breiten und/oder Höhen und/oder in Abstufungen sich ändern und sich insbesondere zu einem gemeinsamen oder überlagerten Wirkprofil ergänzen, das sich auf das Gewindeprofil im Werkstück abbildet.In the following, the areas of the thread forming area which at least partially penetrate into the workpiece surface in order to form the thread are referred to as punching lugs or shaped wedges or forming teeth. The pressing lugs or mold wedges usually take in their cross section to the outside or taper radially outward. A thread forming area may comprise a plurality of press studs or mold wedges. The pressing or impact profiles of successive pressing lugs or shaped wedges may vary, for example, in the widths and / or heights and / or change in gradations and in particular to complement a common or superimposed active profile, which is modeled on the thread profile in the workpiece.
Bei dem zweiten spanabhebenden Bereich zum Erzeugen eines Vorgewindes können sich auch die Gewindezahn-Wirkprofile benachbarter Zähne unterscheiden und zu einem gemeinsamen Wirkprofil überlagern. Durch geeignete Abstimmung der Wirkprofile von Gewindezähnen eines Gewindeschneidbereichs und der Wirkprofile von Gewindeformzähnen eines nachfolgenden Gewindeformbereichs kann auch gezielt eine selektive Erzeugung des Gewindeprofils mit nur geschnittenen oder nur geformten Abschnitten erreicht werden. So können beispielsweise beim schneidenden Erzeugen des Vorgewindes bereits die Flanken des fertigen Gewindeprofils und beim nachfolgenden Formen nur noch der Gewindegrund weiter eingeformt werden.In the second cutting area for producing a preliminary thread, the thread-tooth action profiles of adjacent teeth may also differ and be superposed to form a common action profile. By suitable coordination of the effective profiles of thread teeth of a thread cutting area and the action profiles of thread forming teeth of a subsequent thread forming area, selective production of the thread profile with only cut or only shaped sections can also be achieved in a targeted manner. Thus, for example, the cutting edges of the finished thread profile and during subsequent forming only the thread root can be further formed when cutting the Vorgewindes.
Im Allgemeinen weist der Gewindeformbereich im Querschnitt annähernd eine polygonale oder von einem Polygon abgeleitete Gestalt auf. Dadurch wird erreicht, dass der Gewindeformbereich lediglich mit den Eckbereichen des Polygons in die Werkstückoberfläche eindringt, wodurch die Klemmreibung bei der Drehbewegung stark reduziert wird.In general, the thread forming area in cross section has approximately a polygonal or polygon-derived shape. This ensures that the thread forming area only penetrates into the workpiece surface with the corner regions of the polygon, whereby the clamping friction during the rotational movement is greatly reduced.
In den meisten Anwendungen wird das Werkzeug, meist nach Erzeugen des Gewindes, in einer entgegen der Vorschubrichtung gerichteten Rückholrichtung wieder aus dem Werkstück zurückgeholt oder zurückgefahren, um ein neues Werkstück oder ein neues Gewinde bearbeiten zu können. Dabei wird das Werkzeug meist weiterhin um seine Werkzeugachse gedreht, um keine Bearbeitungszeit für das Anfahren des Drehantriebs zu verlieren.In most applications, the tool, usually after generating the thread, in a direction opposite to the feed direction return direction again retrieved from the workpiece or retracted to edit a new workpiece or a new thread can. In this case, the tool is usually continued to be rotated about its tool axis in order not to lose any processing time for starting the rotary drive.
Bei der Rückholbewegung darf aber das bereits erzeugte Gewinde nicht durch den wenigstens einen spanabhebenden Bereich, insbesondere den axial vorgelagerten Bohrbereich, beschädigt werden. Dies kann durch die folgende Maßnahme verhindert werden.During the return movement, however, the already produced thread must not be damaged by the at least one cutting area, in particular the axially upstream drilling area. This can be prevented by the following measure.
Die radiale Ausdehnung oder der Durchmesser des spanabhebenden Bereichs wird nur so groß gewählt, dass er maximal dem Kerndurchmesser des vom Gewindeformbereich zu formenden Gewindes entspricht, so dass der spanabhebende Bereich axial aus dem Gewinde herausgezogen werden kann und dabei immer innerhalb des von dem Gewindegang umlaufenen Kernbereich (Mutterkern) des Gewindes bleibt. Hierdurch kann ein ungewollter Eingriff der Schneide(n) des spanabhebenden Bereichs in das bereits erzeugte Gewinde vermieden werden.The radial extent or the diameter of the cutting area is only selected to be at most equal to the core diameter of the thread to be formed by the thread forming area, so that the cutting area can be pulled axially out of the thread and always within the core area which is rotated by the thread (Parent) of the thread remains. In this way, an unwanted engagement of the cutting edge (s) of the cutting area can be avoided in the already created thread.
Diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei dem Bohrbereich als spanabhebendem Bereich, der die Bohrung für das Gewinde mit einem dem Kerndurchmesser des Gewindes entsprechenden Durchmesser erzeugt, nämlich als axialer Bohrbereich durch eine axiale Bewegung des Werkzeugs entlang seiner Werkzeugachse koaxial zur Gewindeachse und unter Drehung um die Werkzeugachse im Drehsinn des Bohrbereichs. Bei einem axialen Gewindefurchbereich als axial auf den spanabhebenden Bereich folgendem Gewindeformbereich wird dann das Gewinde mit derselben axialen Vorschubbewegung oder einer weiteren axialen Bewegung in die Kernbohrung gedrückt.This measure is particularly advantageous in the drilling area as a cutting area, which produces the bore for the thread with a diameter corresponding to the core diameter of the thread, namely as an axial bore area by an axial movement of the tool along its tool axis coaxial with the thread axis and with rotation about the tool axis in the direction of rotation of the drilling area. In an axial Gewindefurchbereich as axially following the cutting area following thread forming area then the thread with the same axial Feed movement or another axial movement pressed into the core hole.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden zwischen den benachbarten Formzähnen oder Formkeilen insbesondere in axialer Richtung Vertiefungen oder Freistiche oder zusätzliche Aufnahmeräume im Werkzeug vorgesehen, um das verdrängte Material aufzunehmen. Die entsprechenden nach innen in den Gewindeinnenraum ragenden Vorsprünge des Werkstückmaterials, die sich als Komplement der Vertiefungen im Werkzeug ergeben, werden nun vorzugsweise anschließend entfernt, vorzugsweise mit einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs, der als Kernreibbereich oder Kernschneide(n) ausgebildet ist und einen glatten sauberen Gewindekern erzeugt.In a particularly advantageous embodiment, recesses or undercuts or additional receiving spaces are provided in the tool between the adjacent form teeth or shaped wedges, in particular in the axial direction, in order to receive the displaced material. The corresponding protrusions of the workpiece material projecting inwards into the interior of the thread, which result in the complement of the recesses in the tool, are then preferably subsequently removed, preferably with a cutting area of the tool, which is designed as a core friction area or core cutting edge (s), and a smooth, clean Thread core generated.
Die Werkzeugachse ist in der Regel eine Längsachse und/oder Hauptträgheitsachse des Werkzeugs und/oder eine zentral durch das Werkzeug verlaufende Achse. Ein Werkzeugschaft des Werkzeugs ist in der Regel im Wesentlichen zylindrisch, also im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig, geformt, und ist an einem Ende in eine Einspannvorrichtung oder einen Werkzeughalter oder ein Werkzeugfutter einer Werkzeugmaschine gehaltert oder eingespannt oder einspannbar. Der Werkzeugschaft kann neben der Kreisform auch beliebige andere Querschnittsformen aufweisen. Der Werkzeugschaft kann entlang der Werkzeugachse einen sich vergrößernden oder verkleinernden und/oder einen sich in seiner Form verändernden Querschnitt aufweisen.As a rule, the tool axis is a longitudinal axis and / or main axis of inertia of the tool and / or an axis running centrally through the tool. A tool shank of the tool is generally substantially cylindrical, ie substantially circular in cross-section, shaped, and is held or clamped or clamped at one end in a clamping device or a tool holder or a tool chuck of a machine tool. The tool shank can also have any other cross-sectional shapes in addition to the circular shape. The tool shank can have an enlarging or reducing and / or a cross section that changes in shape along the tool axis.
Spanabhebende(r) Bereich(e) und/oder Gewindeformbereich(e) können einstückig mit dem Werkzeugschaft ausgebildet sein oder auch als vorgefertigte(s) Teil(e) mit diesem verbunden sein, beispielsweise aufgeschrumpft oder aufgelötet oder aufgeschweißt oder aufgeklebt oder aufgeschraubt werden. Ferner können zusätzliche Verschleißschutzschichten auf das Werkzeug oder dessen Arbeitsbereichen aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Werkzeugschaft aus einem Werkzeugstahl, insbesondere einem Schnellarbeitsstahl gefertigt ist. Das kann beispielsweise ein Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl) oder ein cobaltlegierter Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) sein. Die Arbeitsbereiche sind vorzugsweise aus Hartmetall oder aus einer Hartmetalllegierung, insbesondere P-Stahl oder K-Stahl oder Cermet, oder aus Sinterhartmetall, insbesondere aus Wolframkarbid oder Titannitrid oder Titankarbid oder Titankarbonitrid oder Aluminiumoxid, oder aus einer Schneidkeramik, insbesondere polykristallines Bornitrid (PKB), oder aus polykristallinem Diamant (PKD) gefertigt.Chip removing area (s) and / or thread forming area (s) may be integrally formed with the tool shank or may be connected thereto as a prefabricated part (s), for example, shrunk or soldered or welded or glued or screwed on. Furthermore, additional wear protection layers can be applied to the tool or its working areas. It is particularly advantageous if the tool shank is made of a tool steel, in particular a high-speed steel. This can be, for example, a high-speed steel (HSS steel) or a cobalt-alloyed high-speed steel (HSS-E steel). The working areas are preferably made of hard metal or of a hard metal alloy, in particular P-steel or K-steel or cermet, or of cemented carbide, in particular of tungsten carbide or titanium nitride or titanium carbide or titanium carbonitride or aluminum oxide, or of a cutting ceramic, in particular polycrystalline boron nitride (PKB), or made of polycrystalline diamond (PCD).
Wenigstens ein Gewindeformbereich weist in einer besonderen Ausführungsform vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich einen entgegen der Vorschubrichtung, vorzugsweise konisch oder linear, zunehmenden Außendurchmesser auf. Dass sich der Gewindeformbereich in Vorschubrichtung verjüngt, hat zum Beispiel den Vorteil, dass das Eindringen der ersten Drückstollen in die Werkstückoberfläche bzw. die Innenwand der Bohrung erleichtert wird. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich einen entgegen einer Vorschubrichtung gleichbleibenden Außendurchmesser aufweist.At least one thread forming area has in a particular embodiment preferably at least in a partial area a counter to the feed direction, preferably conical or linear, increasing outer diameter. The fact that the thread forming area tapers in the feed direction has the advantage, for example, that the penetration of the first press studs into the workpiece surface or the inner wall of the bore is facilitated. It may also be advantageous if at least one thread forming area has an outer diameter which is constant in the opposite direction to a feed direction.
Besonders bevorzugt ist es, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich entgegen der Vorschubrichtung einen Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser, auch als Formgebungsbereich oder Anlaufbereich bezeichnet, und anschließend einen Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser, auch als Führungsbereich oder Kalibrierbereich bezeichnet, aufweist. Der Führungsbereich dient vornehmlich zur Führung des Werkzeugs in dem Gewinde, so dass die für die Gewindeerzeugung bereitgestellte Kraft im Formgebungsbereich gleichmäßig und dadurch möglichst verlustfrei auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen wird. Gleichzeitig kann der Führungsbereich die Funktion haben, die erzeugte Gewindeoberfläche bzw. die Gewindeflanken zu glätten und zu kalibrieren. Dadurch kann das Gewinde sehr genau gefertigt werden.It is particularly preferred if at least one thread forming area, contrary to the feed direction, has a region with increasing outer diameter, also referred to as shaping area or starting area, and then a region with constant outside diameter, also referred to as guide area or calibration area. The guide area serves primarily to guide the tool in the thread, so that the force provided for the thread generation in the shaping area is transmitted evenly and thereby as lossless as possible to the surface of the workpiece. At the same time, the guide area can have the function of smoothing out and calibrating the generated thread surface or thread flanks. This allows the thread to be made very accurately.
Dabei ist es auch denkbar den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser und den Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser aus unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen. Beispielsweise kann für den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser ein härteres und damit verschleißfesteres Material verwendet werden und für den Führungsbereich ein kostengünstigeres, weniger hartesIt is also conceivable to manufacture the area with increasing outer diameter and the area with constant outer diameter of different materials. For example, a harder and thus more wear-resistant material can be used for the area with increasing outer diameter and a less expensive, less hard for the guide area
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind am Umfang wenigstens eines Gewindeformbereichs und/oder wenigstens eines spanabhebenden Bereichs eine oder mehrere Nuten oder im Werkzeug Kanäle vorgesehen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels und/oder Luft wie Druckluft oder Kaltluft, um die Reibung und/oder die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die entstehende Wärme abzuführen, und/oder zur Abführung der erzeugten Späne (Spannuten). Die Nuten oder Kanäle können gerade und/oder parallel oder axial zur Werkzeugachse und/oder oder schräg zur Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufen oder auch um die Werkzeugachse gedrallt oder schraubenförmig (Drallnuten), also verdrillt bzw. mit einer Drehung um den Umfang des Werkzeugs oder der Werkzeugachse, ausgebildet sein.In a particularly advantageous embodiment, one or more grooves or provided in the tool channels for guiding a fluid medium, in particular a coolant and / or lubricant and / or air such as compressed air or cold air at the periphery of at least one thread forming area and / or at least one cutting area, to reduce the friction and / or heat generation and dissipate the heat generated, and / or to dissipate the generated chips (flutes). The grooves or channels may extend straight and / or parallel or axially to the tool axis and / or obliquely to the tool axis and / or in the longitudinal direction of the tool or twisted around the tool axis or helical (twist grooves), ie twisted or with a rotation about the tool Scope of the tool or the tool axis to be formed.
In den Spannuten können nun zumindest die Schneide(n) des oder jedes spanabhebenden Bereichs und/oder der oder die Drückstollen des oder jedes Gewindeformbereichs von der Nut zurückversetzt sein zum Schutz vor einer Beschädigung oder Abnutzung durch die Späne.In the flutes, at least the cutting edge (s) of the or each cutting area and / or the pressing lug (s) of the or each thread forming area of the groove to be set back to protect against damage or wear by the chips.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
-
1 in perspektivischer Darstellung ein kombiniertes Zirkulargewindeform- und -bohrwerkzeug mit einem Bohrformkopf, -
2 den Zirkulargewinde-Bohrformkopf des Werkzeugs aus1 in einer perspektivischen Darstellung, -
3 das Werkzeug nach1 in einem Längsschnitt mit angelötetem Bohrformkopf, -
4 das Werkzeug nach1 und3 in einer Frontansicht auf die Stirnseite, -
5 in einem Längsschnitt eine zu3 und4 alternative Ausführungsform des Werkzeugs nach1 , mit einem am Schaft verschraubten Bohrformkopf, -
6 das Werkzeug gemäß5 in einer Frontansicht auf die Stirnseite, -
7 in perspektivischer Darstellung einen alternativen Zirkularbohrgewindeformer, -
8 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes desWerkzeugs nach 7 , -
9 das Werkzeug nach 7 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück, -
10 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer, -
11 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes einer Weiterbildung des Werkzeugs nach10 , -
12 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer , -
13 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mitdem Werkzeug nach 12 vergleichbaren Werkzeugs, -
14 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularfasbohrgewindeformer, -
15 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mitdem Werkzeug nach 14 vergleichbaren Werkzeugs, -
16 das Werkzeug nach 14 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück, -
17 das Werkzeug nach 14 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück, -
18 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer mit Fase zum Schaft zum zirkularen Anfasen eines-Durchgangsloches, -
19 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularbohrgewindeformer mit Fase zum Schaft zum axialen Anfasen eines Durchgangsloches, -
20 das Werkzeug nach 18 bzw.19 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück, -
21 das Werkzeug nach 18 beim zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches, -
22 das Werkzeug nach 19 beim axialen Anfasen eines Durchgangsloches, -
23 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularbohrgewindeformer mit einer zusätzlichen Fase zwischen Arbeitskopf und Schaft zum beidseitigen zirkuläres Anfasen eines Durchgangsloches -
24 das Werkzeug nach 23 beim beidseitigen zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches, -
25 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkulargewindeformer ohne Bohrbereich, aber mit einer Fase zum Schaft, -
26 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher, -
27 in einer schematischen Draufsichtdas Werkzeug nach 26 beim Einsatz an einem Werkstück, -
28 einen Teilschnitt entlang der LinieA -A in27 , -
29 einen Vollschnitt entlang der LinieA -A in27 , -
30 einen Teilschnitt entlang der LinieB -B in27 , -
31 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher mit Fase zum Schaft zum Anfasen, -
32 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher mit Entlastungsnut, -
33 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher ausgebildet für eine axiale Rückzugsbewegung, -
34 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes des Werkzeugs nach33 , -
35 anhand einer Schnittdarstellung die Funktionsweise des Werkzeugs nach33 und 34 , und zwar hier nach dem Arbeitsschritt Vorbohren, -
36 im Anschluss an35 das Werkstück nach dem Arbeitsschritt Zirkularformern, -
37 im Anschluss an36 das Werkstück nach dem Arbeitsschritt Kernreiben, -
38 in perspektivischer Darstellung ein weiteres Werkzeug, -
39 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mit dem Werkzeug nach38 vergleichbaren Werkzeugs, -
40 in einem Längsschnitt einen zu39 alternativen Arbeitskopf eines mit dem Werkzeug nach38 vergleichbaren Werkzeugs, und -
41 in perspektivischer Darstellung ein weiteres Werkzeug.
-
1 a perspective view of a combined circular thread forming and drilling tool with a Bohrformkopf, -
2 the circular thread drill head of the tool1 in a perspective view, -
3 the tool after1 in a longitudinal section with soldered drill head, -
4 the tool after1 and3 in a front view on the front side, -
5 in a longitudinal section one to3 and4 alternative embodiment of the tool according to1 , with a drill head bolted to the shaft, -
6 the tool according to5 in a front view on the front side, -
7 in perspective view an alternative circular drill thread former, -
8th in a longitudinal section of a part of the working head of thetool 7 . -
9 the tool after7 during work on a workpiece, -
10 in perspective view another circular drill thread former, -
11 in a longitudinal section a part of the working head of a development of thetool 10 . -
12 in perspective view another circular drill thread former, -
13 in a longitudinal section, a part of the working head of a with the tool after12 comparable tool, -
14 in a perspective view a circular fiber drill thread former, -
15 in a longitudinal section, a part of the working head of a with the tool after14 comparable tool, -
16 the tool after14 during work on a workpiece, -
17 the tool after14 during work on a workpiece, -
18 1 is a perspective view of a further circular drill thread former with chamfer to the shank for the circular chamfering of a through-hole, -
19 1 is a perspective view of a circular drill thread former with chamfer to the shank for axially chamfering a through hole; -
20 the tool after18 respectively.19 during work on a workpiece, -
21 the tool after18 in the circular chamfering of a through hole, -
22 the tool after19 during axial chamfering of a through-hole, -
23 in perspective view a circular drill thread forming with an additional chamfer between the working head and shaft for double-sided circular chamfering a through hole -
24 the tool after23 in the two-sided circular chamfering of a through hole, -
25 in perspective view another circular thread former without drilling area, but with a chamfer to the shaft, -
26 in perspective view a spiral drill thread guide, -
27 in a schematic plan view of thetool 26 when used on a workpiece, -
28 a partial section along the lineA -A in27 . -
29 a full cut along the lineA -A in27 . -
30 a partial section along the lineB -B in27 . -
31 in a perspective view a spiral drill thread chamfer with chamfer to the shaft for chamfering, -
32 in a perspective view a spiral drill tap with relief groove, -
33 in a perspective view a spiral drill thread guide designed for an axial retraction movement, -
34 in a longitudinal section of a part of the working head of thetool 33 . -
35 based on a sectional view of the operation of thetool 33 and34 , here after the pre-drilling step, -
36 in connection to35 the workpiece after the step circular formers, -
37 in connection to36 the workpiece after the step core rubbing, -
38 in perspective another tool, -
39 in a longitudinal section, a part of the working head of a with the tool after38 comparable tool, -
40 in a longitudinal section one to39 alternative working head one with the tool38 comparable tool, and -
41 in perspective another tool.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in
Der Arbeitskopf
Die Nuten
In der Ausführungsform nach
Eine Befestigungsalternative zeigen
In dem in
Den spanenden Bereich
Mit diesem Werkzeug
auf, d.h. am Übergang des spanenden Bereichs
on, ie at the transition of the
Der Zirkularfasbohrgewindefurcher nach
Zunächst wird, wie in
Der Aufbau des Arbeitskopfes
Der Unterschied der Werkzeuge
Als weitere Besonderheit, die ebenfalls in
Das Verfahren gemäß
Wie aus
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- WerkzeugTool
- 33
- spanender Bereich, spanabhebender Bereichmachining area, machining area
- 44
- GewindeformbereichTapping area
- 55
- freies bzw. stirnseitiges Werkzeugendefree or frontal tool end
- 66
- Bohrbereichdrilling
- 77
- Fräsbereichmilling
- 88th
- Stirnschneideend cutting edge
- 99
- Umfangsschneideperipheral cutting edge
- 1010
- Zwischenbereichintermediate area
- 1111
- KernreibbereichKernreibbereich
- 1212
- Kernschneidecore cutting
- 1313
- Werkzeugschaft, SchaftTool shank, shank
- 1414
- Formkeil, Drückstollen, FurchzähneMold wedge, punching lugs, furrows
- 1717
- Arbeitskopfworking head
- 1818
- Nutgroove
- 1919
- Verbindungsflächeinterface
- 20a, 20b20a, 20b
- Bohrungdrilling
- 2121
- Schraubescrew
- 2222
- Gewindeformabschnitt, -unterbereich, -bereichThread forming section, sub-area, area
- 2323
- Zirkular-FasschneideCircular chamfer cutting blade
- 2424
- VorschneidzahnVorschneidzahn
- 2525
- ZirkularfasbohrteilZirkularfasbohrteil
- 2626
- Fase, FasenschneidenbereichChamfer, bevel cutting area
- 26a26a
- FasenschneideFasenschneide
- 2727
-
äußerer Bereich der Fase
26 outer area of thechamfer 26 - 2828
- zusätzliche Faseadditional bevel
- 2929
- SpiralbohrteilSpiralbohrteil
- 3030
- Bohrschneidedrilling edge
- 3131
- Werkzeugkerntool core
- 3232
-
Außenradius des Werkzeugs
2 Outer radius of thetool 2 - 3333
- Entlastungsnut, SchutznutRelief groove, protection groove
- 3434
- Austrittsöffnung einer innere KühlmittelzufuhrOutlet opening of an internal coolant supply
- 3535
- FreistichFreeway
- 3636
- Kernreibteil Kernreibteil
- 5050
- Gewindethread
- 5151
- Gewindekernthreaded core
- 5252
- Eingangsbereichentrance area
- 5353
- Gewindegangthread
- 5555
- Werkstückworkpiece
- 5656
- DurchgangslochThrough Hole
- 5757
- Fasechamfer
- 5858
- Gewindebohrungthreaded hole
- 5959
- Ausgangsbereichoutput range
- 6060
- Sacklochblind
- 6161
- Überstände supernatants
- AA
- Werkzeugachse, WerkzeuglängsachseTool axis, tool longitudinal axis
- BB
- zentrale Drehachsecentral axis of rotation
- VV
- Vorschubrichtungfeed direction
- LL
- Längenmaßmeasure of length
- x, bx, b
- AbmessungenDimensions
- e1 e 1
- Exzentrizitäteccentricity
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