DE102006015367A1 - Rotary drivable tool for the production of threads - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schafft demnach ein drehangetriebenes Werkzeug zur Herstellung von Gewinden, insbesondere von Innengewinden, mit dem die Gewindegänge spanlos durch Druckumformung aus der Oberfläche des Werkstücks, insbesondere aus der Innenoberfläche einer Werkstückbohrung heraus getrieben bzw. gehämmert werden. Es hat einen Formkopf (18 bis 418) mit zumindest einem, vorzugsweise zumindest zwei nach der Art eines Gewindefräsers ausgebildeten und in konstantem axialen Abstand (T) zueinander stehenden Profilvorsprüngen (20), die zumindest über einen bestimmten Zentriwinkel (WZ) des Werkzeugs eine sich über den Umfang verändernde radiale Erstreckung (ERMIN, ERMAX) haben, so dass im Bereich eines jeden Profilvorsprungs (20) über den Umfang des Werkzeugs zumindest ein Drückstollen (22; 122) entsteht. Die Besonderheit besteht darin, dass der jeweilige Drückstollen (22) zumindest bereichsweise von einem in den Formkopf (18 bis 418) eingesetzten bzw. eingelassenen Stabkörper (50 bis 450) aus hochfestem Schneidstoff-Material, vorzugsweise einem Hartstoff wie z. B. Vollhartmetall (VHM), gebildet ist.The Invention thus provides a rotary driven tool for the production of threads, in particular internal threads, with which the threads spanlos by pressure deformation from the surface of the workpiece, in particular from the inside surface a workpiece bore driven out or hammered out become. It has a forming head (18 to 418) with at least one, preferably at least two designed in the manner of a thread milling cutter and at a constant axial distance (T) mutually standing profile projections (20), the least over a certain central angle (WZ) of the tool a over the Scope changing radial extent (ERMIN, ERMAX) have, so in the range of each profile projection (20) over the periphery of the tool at least one pressing lug (22; 122) is formed. The peculiarity is that the respective press tunnel (22) at least partially from one into the forming head (18 to 418) inserted or recessed rod body (50 to 450) of high strength Cutting material, preferably a hard material such. B. solid carbide (VHM), is formed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von Gewinden, insbesondere von Innengewinden, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Gewindeherstellung unter Nutzung eines solchen Werkzeugs.The The invention relates to a tool for producing threads, in particular of internal threads, according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method for Threading using such a tool.
Ein derartiges Werkzeug und ein entsprechendes Gewinde-Herstellungsverfahren ist aus dem Dokument WO 2004/094094 A1 bekannt.One such tool and a corresponding thread manufacturing method is known from the document WO 2004/094094 A1.
Mit einem solchen Werkzeug bzw. mit dem Verfahren lassen sich wirtschaftlich Gewinde, insbesondere Innengewinde herstellen, deren Tragkraft erheblich gegenüber geschnittenen oder gefrästen Gewinden gesteigert ist. Dabei werden die gefügeverbessernden Vorteile des Gewindeformens mit dem herstellungstechnischen Vorteil kombiniert, dass sich mit ein und demselben Werkzeug Gewinde mit verschiedenen Durchmessern und gleicher Steigung herstellen lassen. Das Gewinde wird mittels des Werkzeugs in die Innenoberfläche der Werkstückbohrung eingeschlagen. Dabei hat sich gezeigt, dass die bei dieser Art der spanlosen Bearbeitung auf der Basis der Fräskinematik auf den Schaft des Werkzeugs einwirkenden Radialkräfte ohne weiteres und ohne den Fertigungsprozess negativ beeinflussende radiale Auslenkung des Formkopfs aufgenommen werden können, und zwar selbst dann, wenn der Formkopf eine Vielzahl von Profilvorsprüngen hat und damit in der Lage ist, selbst relativ lange Gewinde mit einer einzigen Zirkularbewegung von 360° herzustellen. Denn über die Drehzahl des Formkopfs und die davon unabhängige Geschwindigkeit der Zirkularbewegung des Werkzeugs lässt sich die von einem Drückstollen zu leistende Verformungsarbeit gut steuern und damit ausreichend klein halten, um den Schaft des Werkzeugs nicht übermäßig beanspruchen zu müssen. Weitere Möglichkeiten der Eingrenzung der auf den Formkopf einwirkenden Radialkräfte bestehen darin, die Zahl der Drückstollen pro Profilvorsprung zu variieren und/oder die Drückstollen benachbarter Profilvorsprünge in Umfangsrichtung zu versetzen.With Such a tool or with the method can be economical Produce thread, especially internal thread whose capacity significantly across from cut or milled Threads is increased. Here are the microstructural benefits of Thread forming combined with the manufacturing advantage, that with the same tool threaded with different Have diameters and equal pitch produced. The thread is by means of the tool in the inner surface of the workpiece bore taken. It has been shown that in this type of non - cutting machining on the basis of the milling kinematics on the shank of the Tool-acting radial forces without further ado and without the production process negatively influencing radial Deflection of the forming head can be recorded, even then, when the forming head has a plurality of profile projections and thus able is, even relatively long thread with a single circular motion of 360 °. Because about the speed of the mold head and the independent speed of the circular motion of the tool itself from a press tunnel Good control of deformation work to be performed and thus sufficient Keep small so as not to overstress the shank of the tool. Further options the limitation of acting on the forming head radial forces exist in it, the number of press studs to vary per profile projection and / or the pressing lugs of adjacent profile projections in the circumferential direction too offset.
Neben der Sicherstellung einer verbesserten Tragkraft des Gewindes aufgrund besserer Gefügestrukturen hat die Verwendung des bekannten Werkzeugs den zusätzlichen Vorteil, dass über die Maschinensteuerung die Möglichkeit geschaffen wird, auf die Durchmesser-Toleranzen im Bereich des Nenn- und/oder des Flankendurchmessers bei der Gewindeherstellung Einfluss zu nehmen.Next ensuring an improved load capacity of the thread due better microstructures has the use of the known tool the additional Advantage that over the machine control the possibility is created to the diameter tolerances in the range of nominal and / or the pitch diameter during threading influence to take.
Der herstellungstechnische Aufwand bei der Fertigung herkömmlicher Werkzeuge dieser Art ist allerdings beachtlich. Insbesondere dann, wenn zur Bearbeitung des Werkstücks extrem verschleißfeste Werkstoffe, wie z.B. Hartmetalle, eingesetzt werden müssen, wird der Fertigungsaufwand zur Herstellung des Werkzeugs extrem hoch. Denn es können nur noch teure Profilschleifverfahren mit entsprechend großem Zeitaufwand zum Einsatz kommen. Auch ist das Einsatzgebiet dieser Werkzeuge auf Werkstückmaterialien mit guter Kaltverformbarkeit, d.h. gutem Fließverhalten beschränkt geblieben.Of the manufacturing technical effort in the production of conventional Tools of this kind, however, is considerable. In particular, then when working on the workpiece extremely wear-resistant materials, such as. Carbides, must be used, is the production cost for making the tool extremely high. Because it can only expensive profile grinding process with a correspondingly large amount of time be used. Also, the field of application of these tools on workpiece materials with good cold workability, i. good flow behavior remained limited.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Werkzeug zu schaffen, das sich unter Beibehaltung der oben aufgezeigten Vorteile der spanlosen Werkstück-Kaltverformung für die Bearbeitung von Werkstücken aus äußerst schwer umformbaren bzw. bearbeitbaren Werkstoffen eignet und dennoch wirtschaftlich herstellbar ist.task The present invention is a generic tool to create that while maintaining the benefits outlined above the non-cutting workpiece cold deformation for editing of workpieces made of extremely difficult to shape or workable materials and yet economical can be produced.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs ist Gegenstand des Anspruchs 17, ein vorteilhaftes Verfahren zur Gewindeherstellung unter Verwendung eines solchen Werkzeugs ist Gegenstand der Ansprüche 18 bis 23.These The object is solved by the features of claim 1. One advantageous method for producing such a tool is the subject of claim 17, an advantageous method for Threading using such a tool is Subject of the claims 18 to 23.
Erfindungsgemäß wird ein Werkzeug geschaffen, mit dem das Gewinde in das Werkstück mit hoher Schlagfrequenz quasi hinein "gehämmert" wird. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen und ausreichend formhaltigen Gewindes bei ausreichend hoher Schlagfrequenz, welche über die Drehzahl des Werkzeugs und/oder die Anzahl der in den Formkopf eingelassenen Stabkörper, deren axiale Erstreckung vorzugsweise mindestens so groß ist wie der Abstand zweier Profilvorsprünge, steuerbar ist, ein kontinuierlicher Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück aufgegeben werden kann. Die auf die Stabkörper aus Hartstoff einwirkenden Schlagkräfte können über die Verbindungsflächen und den in der Regel wesentlich duktileren Werkstoff des Formkopfs, der in der Regel aus Stahl, vorzugsweise Werkzeugstahl besteht, ausreichend gut abgefangen werden. Die größere Duktilität des Materials, das für den Formkopf und somit in der Regel auch für den Schaft des Werkzeugs verwendet wird, sorgt dafür, dass das Werkzeug trotz der im Schaft auftretenden Biegewechselspannungen eine hohe Standzeit hat.According to the invention is a Tool created with which the thread in the workpiece with high Beat frequency is quasi "hammered" into it. The invention is based on the knowledge that to produce a high quality and sufficiently form-containing thread at sufficiently high beat frequency, which over the speed of the tool and / or the number of embedded in the mold head Rod body, the axial extent of which is preferably at least as great as the distance between two profile projections, is controllable, a continuous contact between tool and workpiece can be abandoned. The acting on the rod body of hard material impact forces can over the connection surfaces and the generally much ductile material of the forming head, which is usually made of steel, preferably tool steel, be sufficiently well intercepted. The greater ductility of the material, that for the forming head and thus usually for the shank of the tool used, ensures that the tool despite the alternating bending stresses occurring in the shaft has a long service life.
Es können demgemäß für die Stabkörper hochfeste, aber in der Regel konkaktempfindliche Werkstoffe, wie Hartmetalle, Cermets oder Keramikwerkstoffe, verwendet werden, ohne auch im Dauerbetrieb Überbeanspruchungen bzw. Abplatzungen des Hartstoffs befürchten zu müssen. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, dass die mit hoher Genauigkeit am Werkzeug auszubildende Profilierung auf die Stabkörper begrenzt werden kann, wodurch der Fertigungsaufwand verringert werden kann. Da der Stabkörper so in den Formkopf eingelassen bzw. eingesetzt ist, dass er den Drückstollen ausbildet, ergibt sich beim Einschleifen der Profilierung in den Stabkörper ein Profil, das sich in Umfangsrichtung des Werkzeugs betrachtet allmählich vertieft. Dadurch werden die auf den Stabkörper einwirkenden Beanspruchungen zusätzlich besser beherrschbar.It can accordingly for the rod body high-strength, but usually konkaktempfindliche materials, such as hard metals, cermets or ceramics, can be used without having to fear overuse or flaking of the hard material in continuous operation. This results in the additional advantage that the profile to be formed with high accuracy on the tool can be limited to the rod body, whereby the manufacturing cost can be reduced. Since the rod body so embedded in the mold head or is inserted, that it forms the pressing lug, results in the grinding of the profiling in the rod body, a profile that gradually decreases in the circumferential direction of the tool considered. As a result, the stresses acting on the rod body are also easier to control.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.
Grundsätzlich kann der Stabkörper bereits vor dem Einsetzen eine – beispielsweise vor dem Sintern hergestellte bzw. in einem Rohling-Formpressvorgang gewonnene – Vorprofilierung aufweisen, wodurch das bei der Fertigung auf Endmaß spanend abzutragende Volumen minimiert werden kann. Zur Vereinfachung der Vormontage des Stabkörpers in den Formkopf ist es von Vorteil, wenn der Stabkörper in der Formgebung als einfacher geometrischer Körper, wie z.B. eines Zylinders, vorzugsweise eines Kreiszylinders, in den Formkopf eingelassen bzw. eingesetzt wird. Die Stabkörper können in diesem Fall mit relativ grober Positionierung in den Formkopf eingesetzt werden.Basically the rod body even before inserting one - for example produced before sintering or in a blank molding process obtained - pre-profiling have, which means that during production to final gauge To be removed volume can be minimized. To simplify the Pre-assembly of the rod body in the mold head, it is advantageous if the rod body in the shape as simple geometric body, such as. a cylinder, preferably a circular cylinder, in the mold head is inserted or used. The rod bodies can in this case with relatively coarse positioning in the mold head used become.
Die Weiterbildung des Anspruchs 3 hat den Vorteil, dass die Bearbeitung auf Endmaß einfacher und exakter wird. Denn es liegt im Bereich der auf Präzision zu bearbeitenden Werkzeugoberfläche kein Werkstoffübergang vor.The Further development of claim 3 has the advantage that the processing to final gauge easier and becomes more precise. Because it is in the field of precision too no editing tool surface Material transfer in front.
Die Variante des Anspruchs 4 hat demgegenüber den Vorteil, dass die auf die eingelassenen bzw. eingesetzten Stabkörper einwirkenden Schwellkräfte langsamer ansteigen, was bei Verwendung extrem stabiler, jedoch häufig weniger duktiler Hartstoffe für die Stabkörper von Vorteil sein kann, aber auch dann, wenn die herzustellende Gewindetiefe besonders groß ist oder der Werkstoff des Werkstücks eine besonders große Verformungsarbeit verlangt.The Variant of claim 4 has the advantage that on the recessed or inserted rod body acting threshold forces slower increase, which in use extremely stable, but often less ductile hard materials for the rod bodies may be beneficial, but also if the thread depth to be produced is especially big or the material of the workpiece a very big one Deformation work required.
Grundsätzlich kann die Gestaltung der Stabkörper und der diese aufnehmenden Ausnehmungen im Formkopf in weiten Grenzen variiert werden. Von Vorteil hinsichtlich einer günstigen Kraftaufnahme und -übertragung in den Formkopf ist es, wenn die Stabkörper formschlüssig in einer Tasche des Formkopf aufgenommen und darin entweder direkt oder über eine Zwischenschicht verklebt oder verlötet werden.Basically the design of the rod body and the receiving recesses in the mold head within wide limits be varied. Of advantage in terms of a cheap Force absorption and transmission in the forming head, it is when the rod body form fit in taken a bag of the forming head and in it either directly or over an intermediate layer glued or soldered.
Es hat sich gezeigt, dass die Stabkörper dann größere Standzeiten haben, wenn das die Stabkörper aufnehmende Trägermaterial aus zähem und bruchfestem Material besteht, beispielsweise aus gehärtetem oder weichen Stahl (oder Schwermetall), Schnellarbeitsstahl (HSS) oder HSSE, insbesondere HSS-E/PM. Es können jedoch – je nach Einsatzgebiet des Werkzeugs, auch andere Materialien, wie etwa Aluminiumlegierungen, aber auch Hartmetalle oder andere Sinterwerkstoffe, deren Gefüge im Hinblick auf eine Verringerung der Sprödigkeit optimiert ist, eingesetzt werden.It has been shown that the rod body then longer life if that's the rod body receiving carrier material from tough and unbreakable material, such as hardened or soft steel (or heavy metal), high speed steel (HSS) or HSSE, in particular HSS-E / PM. It can, however - depending on Field of application of the tool, including other materials such as aluminum alloys, but also hard metals or other sintered materials whose structure in terms of on a reduction of brittleness optimized, are used.
Eine besonders wirtschaftliche Fertigung ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 8, denn die an den Querschnitt des Stabkörpers angepasste und entsprechend geformte Tasche im Formkopf kann durch ein wenig aufwändiges Fräswerkzeug (Formfräser) hergestellt werden. Außerdem kann der Stabkörper einfach montiert werden, indem er axial in die Tasche eingeschoben wird.A Particularly economical production results with the training of claim 8, because adapted to the cross section of the rod body and appropriately shaped bag in the forming head can by a little bit consuming milling tool (Form cutters) getting produced. In addition, can the rod body simply be mounted by pushing it axially into the pocket becomes.
Mit der Weiterbildung entsprechend Anspruch 9 werden die Punkte höchster Verformungsarbeit axial benachbarter Profilvorsprünge in Umfangsrichtung zueinander versetzt, wodurch die Gesamt-Radialkraft, die beim Hämmervorgang des Innengewindes auf den Formkopf einwirkt, weiter verringert werden kann. Die Wendelabschnitte können in entsprechend geformte hinterschnittene Taschen ohne Weiteres eingeschoben werden, selbst wenn die axiale Länge der Stabkörper beträchtlich sein sollte.With The development according to claim 9, the points of highest deformation work axially adjacent profile projections offset in the circumferential direction, whereby the total radial force, the hammering process of the internal thread acting on the mold head, be further reduced can. The spiral sections can in appropriately shaped undercut pockets readily inserted even if the axial length the rod body considerably should be.
Eine vereinfachte Herstellung ergibt sich mit rotationssymmetrischen oder zumindest achsensymmetrischen Stabkörpern, wie z.B. Kreiszylinderkörpern. Die Weiterbildung des Anspruchs 10 hat allerdings den Vorzug, dass damit die Beanspruchungen von Stabkörper und Formkopf im Hinblick auf eine gute Standzeit optimiert werden können. Die Asymmetrie des Querschnitts bezüglich einer durch die Achse des Werkzeugs gehenden Ebene wird in der Regel in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Werkzeugs festgelegt.A simplified production results with rotationally symmetric or at least axially symmetric rod bodies, such as e.g. Circular cylindrical bodies. The However, development of claim 10 has the advantage that so the stresses of rod body and mold head are optimized in terms of a long service life can. The asymmetry of the cross section with respect to one through the axis the tool going level is usually dependent determined by the direction of rotation of the tool.
Über die Anzahl der Profilvorsprünge, d.h. der Stabkörper kann in Verbindung mit der Drehzahl des Werkzeugs die Leistung des Werkzeugs, aber auch die Beanspruchung der Stabkörper und des Gesamtwerkzeugs optimiert werden. Vorzugsweise sind über den Umfang zwischen 3 und 10 Stabkörper verteilt.About the Number of profile projections, i.e. the rod body can in conjunction with the speed of the tool, the performance of the Tooling, but also the stress of the rod body and the overall tool be optimized. Preferably, over the circumference between 3 and 10 rod bodies distributed.
Die Drückstollen bzw. Stabkörper können über den Umfang gleichmäßig, aber auch ungleich verteilt sein, was den Vorteil der Verringerung der Schwingungsneigung hat.The pressing lands or rod body can over the Extent evenly, but also be unevenly distributed, which has the advantage of reducing the tendency to oscillate Has.
Die Weiterbildung des Anspruchs 13 führt zu einem Werkzeug, mit dem das Gewinde mit einer einzigen Zirkularbewegung von 360° fertig gestellt werden kann. Dabei hat es den zusätzlichen Vorteil, dass die axiale Einfahrberwegung in eine Werkstückbohrung zur Zentrierung des Werkzeugs genutzt werden kann.The Further development of claim 13 leads to a tool with which the thread with a single circular motion finished by 360 ° can be made. It has the additional advantage that the axial Einfahrberwegung in a workpiece bore for centering the Tool can be used.
Vorzugsweise
ist der Formkopf zumindest im Bereich der Stabkörper mit einer Beschichtung
versehen. Es können
alle gängigen
Beschichtungen verwendet werden, mit denen eine Reibungsverminderung
und/oder eine Verschleißminderung
erzielbar ist. Besonders bevorzugt ist eine Hartstoffschicht, wie z.B.
aus Diamant, vorzugsweise nanokristallinem Diamant, aus TiN, TiAlN
oder aus TiCN, oder eine Mehrlagen-Schicht. Solche Verschleißschutzschichten
sind beispielsweise in den Patentveröffentlichungen WO 2005/038089
A2,
Auch eine Schmierschicht, beispielsweise aus dem unter der Bezeichnung "MOLYGLIDE" bekannten MoS2 kann – je nach Anwendungsfall beispielsweise auch zusätzlich zu einer Hartschicht – eingesetzt werden.Also a smear layer, for example from the known under the name "MOLYGLIDE" MoS2 can - depending on Use case, for example, in addition to a hard layer - used become.
Das erfindungsgemäße Werkzeug wird vorzugsweise in Verbindung mit einem Verfahren nach Anspruch 18 eingesetzt, wodurch die Werkzeugbelastung beim Eintauchen in das Werkstück am niedrigsten wird.The inventive tool is preferably in conjunction with a method according to claim 18 used, whereby the tool load when immersing in the workpiece is lowest.
Die Verfahrensparameter können entsprechend dem zu bearbeitenden Werkstoff in weiten Grenzen optimiert werden. Durch die Kinematik der Ansprüche 22 bzw. 23 lassen sich in Verbindung mit wechselnder axialer Vorschubbewegung des Werkzeugs links- bzw. rechtsgängige Gewinde mit ein und demselben Werkzeug herstellen.The Process parameters can optimized within wide limits according to the material to be processed become. By the kinematics of claims 22 and 23 can be in connection with changing axial feed movement of the tool left or right handed Make threads with one and the same tool.
Selbständiger Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Sinterrohling für einen Stabkörper des vorstehend beschriebenen Gewindeformers, der im gleichmäßigen Axialabstand zueinander liegende vorgeformte Profilvorsprünge hat, so dass bei der Endbearbeitung des Stabkörpers nach dem Fertigsintern – in der Regel das Schleifen auf Endmaß – nur noch wenig Material abgetragen werden muss. Diese von Sinterrohlingen gebildeten Stabkörper können vom Hersteller als Halbzeuge bezogen werden. Vorteilhafter Weise werden diese Stabkörper dann mit Aufmaßen in der Größenordnung von lediglich 0.5 mm bezogen auf Nennmaß geschliffen.Independent object the invention is above In addition, a sintered blank for a rod body of the Thread former described above, the uniform axial distance to each other lying preformed profile projections, so that during the finishing of the rod body after finishing sintering - in usually the grinding to final dimensions - only a small amount of material removed must become. These rod bodies formed by sintered blanks can be of the Manufacturers are sourced as semi-finished products. Be beneficial these rod bodies then with measurements in the order of magnitude ground of only 0.5 mm in relation to nominal size.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:below will be explained in more detail with reference to schematic drawings embodiments of the invention. It demonstrate:
In
den
Es
handelt sich um einen um eine Schaftachse
Das
Werkzeug
Der
Formkopf
Die
Profilvorsprünge
Man
erkennt, dass der jeweilige Drück-
bzw. Hämmerbereich
Der
Formkopf
Der
Stabkörper
Der
die Stabkörper
Man
erkennt aus der
Das
Werkzeug wird entsprechend dem folgenden Verfahren eingesetzt, welches
unter Bezug auf die
Das in dieser Figur schematisch gezeigte Werkzeug hat
mehr Profilvorsprünge
The tool shown schematically in this figure has more profile projections
Das
Gewinde wird dadurch gebildet, dass das nach der Art eines Gewindefräsers mit
den zumindest zwei in konstantem Abstand T zueinander stehenden
Profilvorsprüngen
Anschließend wird
das Werkzeug
Die
Bahn, auf der das Werkzeug
Nachdem
das Werkzeug
Dabei
wird das Material des Werkstücks durch
die sukzessive in Eingriff tretenden Drückstollen im Bereich der Stabkörper
Durch
die Abstimmung der Werkzeugdrehzahl auf die Anzahl und/oder die
Geometrie der Stabkörper
und deren Profilierung einerseits und der Materialien von Stabkörper
Wenn
diese Zirkularbewegung (BZ) abgeschlossen ist, ist das Gewinde fertig
eingeformt. Durch Korrektureingriffe im Bereich der Steuerung für die Zirkularbewegung
kann während
des Ausformvorgangs gezielt und laufend Einfluss auf die Toleranz
des Flanken- und des Nenndurchmessers genommen werden, was der Einsatzdauer
des Werkzeugs
Wenn
das Werkzeug
Vorstehend
wurde das "spanlose
Gewindehämmern" mittels eines Werkzeugs
Um
diese Kräfte
noch gleichmäßiger auf
das Werkzeug
Das vorstehend beschriebene Werkzeug kann gleichermaßen für die Herstellung von Rechts-, wie von Linksgewinden verwendet werden, wobei diesbezüglich nur die Vorschubrichtung BV und ggf. die Drehrichtung des Werkzeugs umgekehrt werden muß, so dass im Gleichlauf- und/oder Gegenlauf verformt bzw. gehämmert werden kann.The The tool described above can equally for the production of legal, such as used by left-hand threads, in this respect only the feed direction BV and possibly the direction of rotation of the tool must be reversed, so that in synchronism and / or Mating deformed or hammered can be.
Zur
zusätzlichen
Verbesserung der Bearbeitungsqualität kann der Formkopf zumindest
im Bereich der am höchsten
beanspruchten Abschnitte, d.h. im Bereich der Drückstollen
In
den weiteren Figuren sind Abwandlungen des Gewindeformwerkzeugs
beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind dabei diejenigen Bauteile,
die den Komponenten der Ausführungsform der
Das
Werkzeug
Die
beim Vorgang des Gewindeformens – mit der Drehbewegung BD und
Zirkularbewegung BZ des Werkzeugs – in das Werkstückmaterial
eintauchenden Abschnitte
In
der rechten unteren Ecke der
Entsprechend
kann der Formprozess des Gewindes auch über die Kontur des Nutgrundes
Eine
weitere Variante des Werkzeugs ist in
Bei
der Variante gemäß
Schließlich zeigt
die
Bei
der Herstellung Herstellung der vorstehend beschriebenen Werkzeuge
geht man vorzugsweise so vor, dass zunächst in den Formkopfkörper
Parallel
dazu wird ein zylindrischer Stabkörper
Anschließend erfolgt
das Einsetzen und Fixieren des Stabkörpers
Schließlich werden
die Profilvorsprünge
und -nuten
Selbstverständlich sind Abwandlungen von den beschriebenen Ausführungsformen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen.Of course, modifications of the described embodiments are possible without departing from the spirit of the invention sen.
Die
die Drück-
bzw. Hämmerabschnitte
ausbildenden Stabkörper
sind nicht auf zylindrische oder wendelförmige Körper beschränkt. Es können auch Stabsengmente bzw.
stabsegmentähnliche
Körper – wie in
Der
Formkopf
Die
Stabkörper
Grundsätzlich soll die Erfindung die Verwendung aller herkömmlichen Hartstoffe einschließen, und zwar der metallischen Hartstoffe, wie Metallkarbide (WC, TiC, u.s.w.) oder Metallnitride (TiN, TiC/TiN, Metallboride) und nichtmetallischen Hartstoffe, wie Diamant, kubisches Bornitrid (BN), Borcarbid (B4C), SiC und Al2O3 oder AlN, sowie der Hartstoffsysteme, wie Mischkarbide (TiC-WC-Mischkristalle), Karbonitride (TiC/TiN, Karbid-Borid-Kombinationen, Mischkeramik und Nitridkeramik.Basically the invention includes the use of all conventional hard materials, and Although the metallic hard materials, such as metal carbides (WC, TiC, u.s.w.) or metal nitrides (TiN, TiC / TiN, metal borides) and non-metallic ones Hard materials such as diamond, cubic boron nitride (BN), boron carbide (B4C), SiC and Al2O3 or AlN, as well as the hard material systems, such as mixed carbides (TiC-WC solid solutions) Carbonitrides (TiC / TiN, carbide-boride combinations, mixed ceramics and nitride ceramics.
Der Werkstoff für den Schaft kann entsprechend einer Variante auch so ausgewählt werden, dass sich eine geringe Schwingungsneigung ergibt. Hier können deshalb auch herkömmliche Vergütungsstähle und Werkzeugstähle zur Anwendung kommen, beispielsweise der Vergütungsstahl 42CrMo4 mit Zugfestigkeiten 1000 N/mm2 < sigma < 1500 N/mm2.The material for the shaft can also be selected according to a variant that results in a low tendency to oscillate. Conventional tempering steels and tool steels can therefore also be used here, for example tempered steel 42CrMo4 with tensile strengths of 1000 N / mm 2 <sigma <1500 N / mm 2 .
Die Verbindung zwischen Formkopf und Stabkörper kann zusätzlich durch Vorsehen eines Kraftschlusses, d.h. durch Verklemmung oder Verstemmung im Formkopf verbessert werden. Auch eine Schraubverbindung ist möglich oder eine Schrumpfverbindung.The Connection between the forming head and rod body can additionally through Providing a frictional connection, i. by jamming or caulking be improved in the mold head. Also a screw connection is possible or a shrink connection.
Das Gewindeformverfahren lässt sich am besten mit einer Dreiachsensteuerung einer 3-D-CNC-Werkzeugmaschine verwirklichen.The Tapping process leaves best with a three-axis control of a 3-D CNC machine tool realize.
Selbständiger Gegenstand der Erfindung ist darüber hinaus ein Sinterrohling für einen Stabkörper des vorstehend beschriebenen Gewindeformers, der im gleichmäßigen Axialabstand zueinander liegende vorgeformte Profilvorsprünge hat, so dass bei der Endbearbeitung des Stabkörpers nach dem Fertigsintern – in der Regel das Schleifen auf Endmaß – nur noch ein Minimum an Material abgetragen werden muss. Diese von Sinterrohlingen gebildeten Stabkörper können vom Hersteller als Halbzeuge bezogen werden. Vorteilhafter Weise werden diese Stabkörper dann mit Aufmaßen in der Größenordnung von lediglich 0.5 mm bis 1 mm bezogen auf Nennmaß geschliffen.Independent object the invention is above In addition, a sintered blank for a rod body of the Thread former described above, the uniform axial distance to each other lying preformed profile projections, so that during the finishing of the rod body after finishing sintering - in usually the grinding to final dimensions - only a minimum of material must be removed. These rod bodies formed by sintered blanks can be of the Manufacturers are sourced as semi-finished products. Be beneficial these rod bodies then with measurements in the order of magnitude ground from only 0.5 mm to 1 mm in relation to nominal size.
In weiterer Abwandlung der beschriebenen Vrianten kann die Kinematik der Bewegung des Werkzeugs bezüglich des Werkstücks selbstverständlich umgekehrt werden, so dass beispielsweise das Werkstück die Bewegung der Einfahrschleife und/oder der Zirkularbewegung ausführt.In Further modification of the variants described may kinematics the movement of the tool with respect to of the workpiece Of course be reversed, so that, for example, the workpiece movement the retraction loop and / or the circular motion performs.
Ferner ist es möglich, eine Kühl- und Schmiermittel-Versorgung – auch innenliegend – vorzusehen.Further Is it possible, a cooling and lubricant supply - also on the inside - provide.
Die
Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn die axiale Länge des
zu formenden Gewindes die Länge
des Formkopfes
Grundsätzlich ist das Formprinzip auch auf die Herstellung von Außengewinden anwendbar.Basically the mold principle also applicable to the production of external threads.
Die
Erfindung schafft demnach ein drehangetriebenes Werkzeug zur Herstellung
von Gewinden, insbesondere von Innengewinden, mit dem die Gewindegänge spanlos
durch Druckumformung aus der Oberfläche des Werkstücks, insbesondere
aus der Innenoberfläche
einer Werkstückbohrung
heraus getrieben bzw. gehämmert
werden. Es hat einen Formkopf (
Claims (23)
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