DE10331713A1 - Tool esp. for non-cutting forming of internal thread for screw connections has turnable forming part and pressure application parts moving along forming curve - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes, und ein Verfahren zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes, insbesondere unter Verwendung des Werkzeugs.The Invention relates to a tool for chipless production of a thread, in particular for producing an internal thread, and a method for the non-cutting generation of a thread, in particular using of the tool.
Zum Erzeugen von Gewinden, insbesondere Gewinden für Schraubverbindungen, sind verschiedene Werkzeuge bekannt. Ein Großteil der Werkzeuge weist in ihrem Arbeitsbereich Schneidteile oder Schneiden auf zum spanabhebenden Erzeugen der Gewinde. Zu den spanabhebenden Gewindeerzeugungswerkzeuge zählen beispielsweise Gewindeschneidwerkzeuge, Gewindebohrer und Gewindefräser. Eine weitere Form der Gewindeerzeugung basiert auf einer Umformung des Werkstücks. Hierfür sind Gewindeerzeugungswerkzeuge bekannt und im Einsatz, die durch Druck eine Kaltverformung des Werkstückes erzielen. Unter diese spanlosen Gewindeerzeuger fallen die sogenannten Gewindefurcher und die Gewindewalzen. Der Vorteil dieser Werkzeuge ist, dass durch die Verformung der Oberfläche und die damit verbundene Verfestigung, die Härte des Werkstoffs im Bereich des Gewindeprofils ansteigt und somit ein verschleißfesteres Gewinde erzeugt wird.To the Producing threads, in particular threads for screw, are various tools known. Much of the tools are in their work area cutting parts or cutting on for cutting Creating the threads. To the cutting thread generating tools counting For example, threading tools, taps and thread milling cutters. A Another form of threading is based on a transformation of the Workpiece. For this are Thread forming tools known and in use by pressure a cold deformation of the workpiece achieve. Among these non-cutting thread producers fall the so-called Thread rolling and the thread rolling. The advantage of these tools is that due to the deformation of the surface and the associated Solidification, the hardness of the material in the region of the thread profile increases and thus a more wear-resistant Thread is generated.
Bekannte Gewindefurcher, insbesondere zur Innengewindeerzeugung, umfassen einen Schaft und einen Arbeitsbereich. Der Schaft ist in der Regel zylindrisch ausgeführt und mit seinem dem Werkstück abgewandten Ende im Spannfutter einer Gewindeerzeugungseinrichtung aufgenommen und gehalten. Der Arbeitsbereich befindet sich auf der dem Schaft gegenüberliegenden Seite des Gewindefurchers.Known Threaded rollers, in particular for internal thread generation include a shaft and a work area. The shaft is usually cylindrical accomplished and with his the workpiece remote end in the chuck of a threaded generating device recorded and held. The workspace is located on the opposite the shaft Side of the thread rolling.
Der Arbeitsbereich ist mit einem entlang des Umfangs spiralförmig umlaufenden Gewinde versehen, das die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde darstellt. Im Längsschnitt bzw. im Gewindeprofil weist das Gewindeerzeugungswerkzeug also abwechselnd Erhöhungen bzw. Zähne und Vertiefungen bzw. Rillen auf, die normalerweise jeweils denselben Abstand zueinander besitzen, was bedeutet, dass die Steigung der Gewindegänge konstant ist. Die Zähne sind in ihrem Querschnitt im Wesentlichen radial nach außen spitzwinkelig zulaufend ausgebildet. Der Querschnitt eines Gewindeganges am Werkzeug ist in der Regel ein Polygon.Of the Workspace is spirally revolving along the circumference Provided thread, which is the counter-shape to the thread to be produced represents. In longitudinal section or in the thread profile, the thread generating tool thus has alternating increases or teeth and grooves, which are normally the same each Have distance to each other, which means that the slope of the threads is constant. The teeth are acute in their cross-section substantially radially outward designed to taper. The cross section of a thread on the tool is usually a polygon.
Zur Erzeugung eines Gewindes, beispielsweise in einer bereits vorhandenen Bohrung wird der bekannte Gewindefurcher mit dem Arbeitsbereich voran mit einem entsprechenden Vorschub und unter Drehung um die Längsachse des Werkzeugschafts in die Bohrung eingeführt. Dabei werden die Zähne des Gewindefurchers in die Oberfläche des Werkstücks bzw. der Bohrung gedrückt. Der Werkstoff des Werkstücks wird dabei radial, also in Richtung der Längsachse der Bohrung, in die Vertiefungen bzw. Rillen des Arbeitsbereichs des Gewindefurchers gedrängt.to Creation of a thread, for example in an existing one Bore is the well-known thread furrow ahead with the work area with a corresponding feed and with rotation about the longitudinal axis of the tool shaft inserted into the bore. This will be the teeth of Gewindefurchers in the surface of the workpiece or pressed the bore. The material of the workpiece is doing radially, ie in the direction of the longitudinal axis of the bore in the Recesses or grooves of the working area of the thread rolling crowded.
Zur Werkzeugspitze hin verjüngt sich der Arbeitsbereich des Gewindefurchers in der Regel, um das Eindringen der ersten Gewindegänge in die Werkstückoberfläche bzw. die Innenwand der Bohrung zu erleichtern. Die Gewindegänge in dem sich verjüngenden Abschnitt des Arbeitsbereichs, auch Formgebungsteil oder Formgebungsbereich genannt, bewirken die Verformung des Werkstücks bzw. der Innenwand der Bohrung, das bedeutet, sie erzeugen das Gewinde und sind demnach größeren Belastungen ausgesetzt als die Gewindegänge im restlichen Arbeitsbereich. Daher ist es wünschenswert, eine möglichst gleichmäßige Belastung der Gewindegänge in dem sich verjüngenden Abschnitt des Arbeitsbereichs zu erreichen.to Tapered tip of the tool The working range of the thread rolling usually to the Penetration of the first threads into the workpiece surface or to facilitate the inner wall of the bore. The threads in the rejuvenating Section of the work area, also forming part or forming area called cause the deformation of the workpiece or the inner wall of the Bore, that means they create the thread and are accordingly greater loads exposed as the threads in the rest of the work area. Therefore, it is desirable one as possible even load the threads in the rejuvenating Reach the workspace section.
Aus
Um
zu erreichen, dass sich die Verformungsarbeit gleichmäßig auf
die Gewindegänge
des Formgebungsteils verteilt, ist bei dem in
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass trotz dieser konstruktiven Maßnahme die Gewindegänge des Formgebungsteils unterschiedlich stark beansprucht werden, so dass das Werkzeug aufgrund des höheren Verschleißes einzelner Gewindegänge frühzeitig ausgewechselt werden muss.In However, practice has shown that despite this constructive measure the threads the shaping part are subjected to different levels of stress, so that the tool is due to the higher wear single threads early must be replaced.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Gewindeerzeugungswerkzeug und ein Verfahren zu Gewindeerzeugung, insbesondere unter Verwendung des Gewindeerzeugungswerkzeugs, anzugeben, bei denen die vorgenannten Nachteile beim Stand der Technik wenigstens teilweise überwunden oder zumindest vermindert werden.It Now is an object of the invention, a thread-forming tool and a method for threading, in particular using of the thread-forming tool, in which the aforementioned Disadvantages in the prior art at least partially overcome or at least diminished.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des nebengeordneten Patentanspruchs 32 sowie hinsichtlich des Verfahrens zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 34 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 32 bzw. Anspruch 34 jeweils abhängigen Ansprüchen.These Task becomes regarding the tool for chipless production a thread having the features of claim 1 or independent patent claim 32 and in terms of the method for chipless production of a thread with the features of claim 34 solved. Advantageous embodiments and further developments emerge the claim 1 or claim 32 or claim 34 respectively dependent claims.
Das Werkzeug zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes, gemäß Anspruch 1 umfasst wenigstens ei nen um eine Werkzeugachse drehbaren oder drehenden Formgebungsbereich mit entlang einer um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig (oder: helixförmig) umlaufenden Formgebungskurve aufeinanderfolgend angeordneten Drückstollen zum Erzeugen des Gewindes durch Eindrücken in eine Werkstückoberfläche, wobei Eindrückvolumina der Drückstollen im Wesentlichen gleich sind oder, mit anderen Worten, die Eindrückvolumina der Drückstollen über die Formgebungskurve im Wesentlichen konstant sind.The Tool for chipless production of a thread, in particular for Producing an internal thread according to claim 1 comprises at least egg nen about a tool axis rotatable or rotating shaping area along with a spiral or helical (or: helically) circumferential shaping curve successively arranged press studs for generating the thread by pressing into a workpiece surface, wherein Eindrückvolumina the push lug are substantially the same or, in other words, the indentation volumes the press studs over the Shaping curve are substantially constant.
Das Werkzeug zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes gemäß Anspruch 32, der fakultativ auf Anspruch 1 oder einen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche rückbezogen ist, umfasst wenigstens einen um eine Werkzeugachse drehbaren oder drehenden Formgebungsbereich mit entlang einer die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig (oder: helixförmig) umlaufenden Formgebungskurve aufeinanderfolgend angeordneten Drückstollen zum Erzeugen des Gewindes durch Eindrücken in eine Werkstückoberfläche, wobei der Formgebungsbereich so ausgebildet ist, dass auf jeden der aufeinanderfolgenden Drückstollen im Wesentlichen die gleichen Umformkräfte wirken.The Tool for chipless production of a thread according to claim 32, optionally on claim 1 or one of claim 1 dependent claims referred back is at least one rotatable about a tool axis or rotating forming area along with the tool axis spirally or helical (or: helically) circumferential shaping curve successively arranged press studs for generating the thread by pressing into a workpiece surface, wherein the shaping area is designed so that on each of the successive pressing lands act essentially the same forming forces.
Bei dem Werkzeug gemäß der Erfindung ist die Werkzeugachse in der Regel eine Längsachse des Werkzeugs oder eine zentral durch das Werkzeug verlaufende Achse. Der Formgebungsbereich kann auch als ein Arbeitsbereich des Werkzeugzeugs bezeichnet werden. Die Formgebungskurve windet sich in diesem Arbeitsbereich im dreidimensionalen Raum spiralförmig oder schraubenförmig in einem vorgegebenen oder vorgebbaren Abstand um die Werkzeugachse. Die Formgebungskurve kann dann dazu dienen, einen Verlauf und eine Steigung eines im Formgebungsbereich an dem Werkzeug umlaufenden Formgebungsgewindes zum Erzeugen eines Gegengewindes im Werkstück, beispielsweise in einer Bohrung, zu beschreiben.at the tool according to the invention the tool axis is usually a longitudinal axis of the tool or a central axis passing through the tool. The shaping area can also be referred to as a work area of the tool. The forming curve winds in three dimensions in this workspace Space spiral or helical at a predetermined or predeterminable distance around the tool axis. The shaping curve can then serve a course and a Gradient of a circumferential in the forming area on the tool Forming thread for creating a counter-thread in the workpiece, for example in a bore, to describe.
Ein Formgebungsgewinde am Werkzeug stellt annähernd die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde im Werkstück dar. Das Formgebungsgewinde umfasst in der Regel mehrere Gewindegänge. Ein Gewindegang entspricht dabei einem Umlauf bzw. einer Windung der Spirale oder Schraubenlinie um das Werkzeug. Die Steigung des Formgebungsgewindes entspricht in der Re gel der Steigung des zu erzeugenden Gewindes und ist im idealen Fall über den gesamten Formgebungsbereich konstant. Im Längsschnitt bzw. im Gewindeprofil weist der Formgebungsbereich also im Wesentlichen eine Zackenform auf mit sich abwechselnden Zähnen und Rillen.One Formgebungsgewinde on the tool is approximately the counter-shape to the to be created thread in the workpiece The forming thread usually comprises several threads. One Thread corresponds to a circulation or a turn of the Spiral or helix around the tool. The slope of the forming thread corresponds in the Re gel the slope of the thread to be generated and is in the ideal case about the entire forming area constant. In longitudinal section or in the thread profile Thus, the shaping area essentially has a serrated shape on alternating teeth and grooves.
Als Drückstollen oder Formkeile werden im Folgenden die Bereiche des Formgebungsgewindes bezeichnet, die wenigstens teilweise in die Werkstückoberfläche eindringen, um das Gewinde auszuformen. Ein Gewindegang des Formgebungsgewindes kann mehrere Drückstollen bzw. Formkeile umfassen. Im Grenzfall, also bei rundem Querschnitt des Formgebungsbereichs, wäre das Formgebungsgewinde theoretisch aus Gewindegängen mit unendlich vielen, kontinuierlich aufeinanderfolgenden Drückstollen aufgebaut. Das würde bedeuten, der Gewindegang dringt am gesamten Umfang zumindest teilweise in die Oberfläche einer Bohrung ein. In diesem Fall wäre jedoch die Klemmreibung bei einer Drehbewegung des Werkzeugs so hoch, so dass die Gefahr bestünde, dass das Werkzeug beispielsweise durch Abreißen des Formgebungsbereichs zerstört würde. Zudem wäre ein sehr hoher Energieverbrauch die Folge.When pressing lands or shaped wedges are referred to below as the areas of the forming thread, which at least partially penetrate into the workpiece surface to the thread to mold. One thread of the forming thread can several pressing lands or forming wedges. In the borderline case, thus with round cross-section of the Shaping area, would be the forming thread theoretically from threads with infinitely many, built up continuously successive pressure lugs. That would mean, the thread at least partially penetrates the entire circumference the surface a hole. In this case, however, the clamping friction would be with a rotary motion of the tool so high, so that the danger would, that the tool, for example, by tearing off the shaping area would be destroyed. moreover would be a very high energy consumption the result.
Aus diesem Grund weist der Formgebungsbereich in der Praxis im Querschnitt annähernd eine Polygone Form auf. Dadurch wird erreicht, dass das Formgebungsgewinde, das dann der ploygonen Form folgend spiralförmig um das Werkzeug verläuft, lediglich mit seinen Eckbereichen in die Werkstückoberfläche eindringt, wodurch die Klemmreibung bei der Drehbewegung stark reduziert wird. Ein Gewindegang eines Polygonen Formgebungsbereichs kann dann beispielsweise so viele kontinuierlich aufeinanderfolgende Drückstollen bzw. Formkeile umfassen wie das Polygon Ecken aufweist.Out For this reason, the molding area in practice in cross section nearly a polygons shape on. This ensures that the shaping thread, which then follows the polygonal shape spirally around the tool, only penetrates with its corner areas in the workpiece surface, whereby the Clamping friction is greatly reduced during the rotational movement. A thread of a polygon shaping area can then be so for example include many continuously consecutive press studs or mold wedges how the polygon has corners.
Als Eindrückvolumen eines Drückstollens wird zum einen der Volumenbetrag im Werkstück, den ein Drückstollen aus einer Gewinderille des zu erzeugenden Gewindes verdrängt, also der Volumenbetrag, um den die Gewinderille durch unmittelbar aufeinanderfolgenden Drückstollen breiter und/oder tiefer in die Werkstückoberfläche eingekerbt wird, bezeichnet.As Eindrückvolumen a Drückstollens is on the one hand, the volume amount in the workpiece, which displaces a pressing lug from a thread groove of the thread to be generated, so the volume amount to the thread groove by immediately consecutive press studs wider and / or deeper in the workpiece surface is notched designated.
In einer komplementären oder alternativen Definition ist der Ausdruck Eindrückvolumen auch definiert als der Volumenanteil eines Drückstollen- bzw.In a complementary one or alternative definition is the term indentation volume Also defined as the volume fraction of a pressing tunnel or
Formkeilvolumens, um den ein Drückstollen bzw. Formkeil in das Material des Werkstücks eindrückt. Das bedeutet, dass das Eindrückvolumen nur der Volumenanteil des Drückstollens ist, um den dieser tiefer und/oder breiter in die Werkstückoberfläche eindrückt als ein unmittelbar vorhergehender Drückstollen. Zum Eindrückvolumen wird dagegen nicht der Volumenanteil eines Drückstollenvolumens gerechnet, der in einen durch einen vorhergehenden Drückstollen bereits ausgeformten Bereich der Gewinderille eintaucht. Damit das konstante Eindrückvolumen bei jedem der aufeinanderfolgenden Drückstollen tiefer und/oder breiter in die Werkstückoberfläche eingedrückt wird, kann bei zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Drückstollen beispielsweise das Drückstollenvolumen um genau diesen Betrag zunehmen – die Volumendifferenz der Drückstollenvolumina unmittelbar benachbarter Drückstollen also gleich sein – und/oder der zweite Drückstollen radial von der Werkzeugachse um soviel weiter beabstandet sein, das er genau dem Betrag des Eindrückvolumens entsprechend am Werkzeug weiter vorsteht.Form wedge volume, around which a pressing lug or Mold wedge presses into the material of the workpiece. That means that pressing-in only the volume fraction of the pressing lug is by which this deeper and / or wider presses into the workpiece surface than an immediately preceding pressure tunnel. To the indentation volume on the other hand, the volume fraction of a spinning lug volume is not calculated, in a already formed by a previous press studs Area of thread groove dips. Thus the constant indentation volume deeper and / or wider on each of the consecutive push lugs is pressed into the workpiece surface, can with two immediately consecutive press studs for example, the pressing lug volume by exactly this amount increase - the volume difference of Pressing lobe volumes immediately adjacent press studs be the same - and / or the second press tunnel radially spaced from the tool axis by so much further he exactly the amount of Eindrückvolumens according to Tool protrudes further.
Im Idealfall, also beispielsweise bei einem Werkstück aus einem inkompressiblen Werkstoff, ist dann das Eindrückvolumen gleich der Differenz der Volumina zweier unmittelbar aufeinanderfolgender Gewinderillen und gleich dem Betrag des eindrückenden Volumenanteils des Drückstollens.in the Ideal case, so for example in a workpiece from an incompressible Material, then the Eindrückvolumen equal to the difference in the volumes of two immediately consecutive thread grooves and equal to the amount of the impressing Volume fraction of the spinning lug.
Bei dem Verfahren zur Erzeugung eines spanlosen Gewindes gemäß Anspruch 34, insbesondere unter Verwendung des Werkzeugs nach Anspruch 1 oder Anspruch 32 oder eines der von Anspruch 1 oder Anspruch 32 abhängigen Ansprüche, wird wenigstens ein Formgebungsbereich um eine Werkzeugachse gedreht, wird der Formgebungsbereich mit entlang einer um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig umlaufenden Formgebungskurve aufeinanderfolgend angeordneten Drückstollen in eine Vorschubrichtung bewegt und werden die Drückstollen während der Bewegung in Vorschubrichtung in eine Werkstückoberfläche eingedrückt zur Erzeugung von Gewinderillen, wobei entgegen der Vorschubrichtung unmittelbar aufeinander folgende Drückstollen eine Gewinderille jeweils um ein konstantes Eindrückvolumen vergrößern und/oder wobei auf jeden Drückstollen im Wesentlichen die gleichen Umformkräfte wirken.at the method for producing a chipless thread according to claim 34, in particular using the tool according to claim 1 or claim 32 or one of claim 1 or claim 32 dependent Claims, will at least one shaping area is rotated around a tool axis, The shaping area is along with one around the tool axis spirally or helical circumferential shaping curve successively arranged press studs moved in a feed direction and become the press studs while the movement in the feed direction pressed into a workpiece surface for the production of thread grooves, wherein opposite to the feed direction immediately consecutive pressing lands a thread groove each to a constant insertion volume enlarge and / or being on each lug act essentially the same forming forces.
Die Vorschubrichtung des Werkzeugs ist die Richtung, in die das Werkzeug während des Gewindeerzeugungsprozesses bewegt wird. Die Vorschubrichtung weist in der Regel stets in Richtung des Werkstücks bzw. weg von dem Futter, in dem der Werkzeugschaft eingespannt ist. Nach Beenden des Gewindeerzeugungsprozesses, wird das Werkzeug in einer Rückholbewegung, die entgegen der Vorschubrichtung erfolgt, aus dem erzeugten Gewinde herausgedreht.The Feed direction of the tool is the direction in which the tool while the thread generating process is moved. The feed direction usually points always in the direction of the workpiece or away from the feed, in which the tool shank is clamped. After completing the thread-forming process, the tool is in a return movement, which takes place counter to the feed direction, unscrewed from the thread produced.
Um nun ein Gewinde in einem Werkstück bzw. in einer in das Werkstück eingebrachten Bohrung zu erzeugen, wird also das Werkzeug mit dem Formgebungsbereich voran, mit einem entsprechenden Vorschub und unter Drehung um die Werkzeugachse in die Bohrung eingeführt. Die Drückstollen im Formgebungsbereich haben die Aufgabe, das Gewinde in der Oberfläche der Bohrung auszuformen. Wenigstens mit dem letzten Drückstollen des Formgebungsbereichs wird dann die gewünschte Tiefe des Gewindes bzw. der Gewinderille erreicht. Die Drückstollen dringen dazu über ihre gesamte Höhe oder auch nur teilweise in die Oberfläche des Werkstücks ein.Around now a thread in a workpiece or in one in the workpiece To create introduced bore, so is the tool with the shaping area ahead, with a corresponding feed and while turning around the Tool axis introduced into the hole. The pressing lugs in the forming area have the task of forming the thread in the surface of the hole. At least with the last punch of the forming area is then the desired depth of the thread or the thread groove achieved. The press studs penetrate over their entire height or even partially into the surface of the workpiece.
Die Drückstollenhöhe ist der Abstand vom Drückstollengrund bzw. von der Außenfläche eines Werkzeugkerns bis zur Drückstollenspitze, wobei die Drückstollenspitze durch den Punkt bzw. die Punkte eines Drückstollens gebildet wird, der bzw. die radial am weitesten von der Werkzeugachse beabstandet ist bzw. sind. Der tiefste Punkt bzw. die tiefsten Punkte der Rille des Formgebungsgewindes stellt bzw. stellen den Drückstollengrund dar. Die seitlichen Flächen der sich in der Regel in Richtung von der Werkzeugachse weg verjüngenden Drückstollen werden als Drückflanken bezeichnet.The Threshing height is the Distance from the press stud bottom or from the outer surface of a tool core to the tip of the push-stalk, with the pusher tip is formed by the point or points of a spinning lug, the or which is spaced radially farthest from the tool axis or are. The lowest point or the lowest points of the groove of the forming thread provides or provide the Stückstollengrund dar. The lateral surfaces usually tapering away from the tool axis pressing lands be as trailing edges designated.
Beim Eindrücken in die Werkstückoberfläche übertragen die Drückstollen Verformungskräfte auf das Werkstück. Diese Kräfte bewirken, dass der Werkstoff des Werkstücks aus dem Eindrückvolumen verdrängt wird und an den Drückflanken des Werkzeugs zur Gewindeerzeugung ansteigt. Der Werkstoff wird also radial und/oder tangential in die Vertiefungen bzw. Rillen des Formgebungsgewindes des Werkzeugs zur Gewindeerzeugung gedrängt.At the push in transferred to the workpiece surface the punching lugs deformation forces on the workpiece. These forces cause the material of the workpiece is displaced from the Eindrückvolumen and at the press edges of the tool for threading increases. The material becomes ie radially and / or tangentially in the recesses or grooves the forming thread of the tool for thread generation urged.
Die Drückstollen bzw. Formkeile sind bei diesem Vorgang den als Umformkräfte bezeichneten Kräften bzw. Belastungen ausgesetzt. Die Ausdrücke Umformkraft und Belastung bezeichnen hier und auch im Folgenden die resultierende Kraft aus den beim Eindrückvorgang erzeugten Kräften, die auf die jeweilige Drückflanke oder Drückfläche wirkt. Die Höhe der Umformkraft ist abhängig von der Festigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffs und von der Eindringtiefe des Werkzeugs bzw. vom verdrängten Werkstoffvolumen. Die Drückflanken nehmen bei der Gewindeerzeugung normalerweise den Großteil der auf die Drückstollen wirkenden Umformkräfte auf, da die radial nach außen weisende Drückfläche an der Drückstollenspitze normalerweise sehr viel kleiner als die Fläche der Drückflanken ist.The press studs or mold wedges are exposed in this process to the forces or loads called forming forces. The terms forming force and load here and in the following designate the resulting force from the forces generated during the pressing-in process which acts on the respective pushing flank or pressing surface. The amount of the forming force is dependent on the strength of the material to be machined and the penetration depth of the tool or the displaced volume of material. The trailing edges usually take on the majority of the forming forces acting on the spinning lugs during threading, since the radially outwardly facing pressing surface on the pusher tip is normally much smaller than the area of the pusher flanks.
Ein der Erfindung gemäß Anspruch 1 zugrundeliegender Gedanke ist also, dass die aufeinanderfolgenden Drückstollen des Formgebungsbereichs beim Eindringen in die Oberfläche des Werkstücks stets das gleiche Eindrückvolumen verdrängen, bis die gewünschte bzw. vorgegebene Gewindetiefe erreicht ist. Jeweils unmittelbar aufeinander folgende Drückstollen sind dazu so abgestimmt, dass sie stets genau um das vorbestimmte, konstante Eindrückvolumen tiefer in die Gewinderille eindringen. Dabei sind sie also entweder jeweils um dieses Volumen größer oder sie stehen um dieses Volumen am Formgebungsbereich radial weiter vor. Da jeder Drückstollen des Formgebungsbereichs im Wesentlichen das gleiche Eindrückvolumen verdrängt, wirken im Allgemeinen auch auf jeden Drückstollen des Formgebungsbereichs betragsmäßig oder im Mittel wenigstens annähernd die gleichen Umformkräfte.One the invention according to claim 1 underlying thought is thus that the successive pressing lands the shaping area when penetrating the surface of the workpiece always the same insertion volume repress until the desired or predetermined thread depth is reached. Each immediately consecutive press studs are tuned to always match the predetermined, constant insertion volume penetrate deeper into the thread groove. So they are either each larger or larger by that volume they are radially further by this volume at the forming area in front. Because every punching lug the shaping area substantially the same insertion volume repressed, In general, they also act on each press stud of the forming area in amount or at least approximately on average the same forming forces.
Ein wesentlicher Vorteil der Ausgestaltung der Drückstollen im Formgebungsbereich gemäß der Erfindung ist, dass infolge der gleichmäßigen Verteilung der Umformkräfte bzw. der Belastung auf die Drückstollen bzw. Formkeile ein gleichmäßiger Verschleiß an den Drückstollen bzw. Formkeilen eintritt, wodurch sich die Standzeit des Werkzeugs verlängert.One significant advantage of the design of the press studs in the shaping area according to the invention is that as a result of even distribution the forming forces or the load on the pressure lugs or wedge even wear on the pressing lands or forming wedges occurs, resulting in the life of the tool extended.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung nimmt der radiale Abstand aufeinanderfolgender Drückstollenspitzen von der Werkzeugachse entgegen der Vorschubrichtung des Werkzeugs zu. Dass sich der Formgebungsbereich in Vorschubrichtung verjüngt, hat zum Beispiel den Vorteil, dass das Eindringen der ersten Drückstollen in die Werkstückoberfläche bzw. die Innenwand der Bohrung erleichtert wird.In a particularly advantageous embodiment of the tool according to the invention takes the radial distance of successive pusher tips from the tool axis against the feed direction of the tool too. That the shaping area tapered in the feed direction, has For example, the advantage that the penetration of the first press studs into the workpiece surface or the inner wall of the bore is facilitated.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Werkzeug zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes einen Werkzeugkern umfasst und die Drückstollen auf der Außenfläche des Werkzeugkerns angeordnet sind. Die Außenfläche des Werkzeugkerns bildet dann den Drückstollengrund. Der Außendurchmesser des Formgebungsbereichs, der als Durchmesser einer die Drückstollenspitzen umhüllenden Fläche beschrieben werden kann, setzt sich dann aus dem Durchmesser des Werkzeugkerns und der Höhe der auf diesem angeordneten Drückstollen zusammen.Especially It is advantageous if the tool for chipless production of a Thread includes a tool core and the press studs on the outer surface of the Tool core are arranged. The outer surface of the tool core then forms the pushing lug ground. The outer diameter of the forming area, which is the diameter of one of the press stud tips enveloping Surface described can then be made up of the diameter of the tool core and the height the arranged on this stile together.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung weist der wenigstens eine Formgebungsbereich in seinem Querschnitt annähernd eine Polygone Form auf, vorzugsweise mit einer Eckenzahl e in der Polygonen Form von drei oder vier oder fünf oder sechs. Der Vorteil der Polygonen Form besteht darin, dass sich die Kraftübertragung von den Drückstollen auf das Werkstück nur auf die Eckbereiche des Polygons beschränkt, wobei an den Ecken die Drückstollen jeweils radial den größten Abstand von der Werkzeuglängsachse besitzen. Dadurch ist insgesamt weniger Kraft zur Drehung des Werkzeugs erforderlich.In a particularly advantageous embodiment of the tool according to the invention the at least one shaping area in its cross-section approximately one Polygonal shape, preferably with a corner number e in the polygons Form of three or four or five or six. The advantage of polygons form is that the power transmission from the press studs on the workpiece limited only to the corner areas of the polygon, where at the corners pressing lands each radially the largest distance from the tool longitudinal axis have. As a result, there is less force overall for rotating the tool required.
Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise jeweils jede e-te der unmittelbar aufeinanderfolgenden Drückstollenspitzen auf einer Drückstollenachse angeordnet, wobei die Drückstollenachse in der Draufsicht auf das Werkzeug parallel zur Werkzeugachse verläuft oder um einen vorgegeben Winkel zur Werkzeugachse geneigt ist. Im Längsschnitt des Formgebungsbereichs bzw. im Formgebungsgewindeprofil steigt die Drückstollenachse mit steigendem radialen Abstand der Drückstollenspitzen von der Werkzeugachse in Bezug auf die Werkzeugachse entgegen der Vorschubrichtung an.at this embodiment is preferably every e-th of the immediately consecutive Pressing lobe tips on a press tunnel axis arranged, wherein the spinning lug axis in the plan view of the tool parallel to the tool axis runs or tilted by a predetermined angle to the tool axis. In the longitudinal section of the Shaping area or in the forming thread profile increases the Pressing lobe axis with increasing radial distance of the spinning stud tips from the tool axis with respect to the tool axis against the feed direction.
In einer Ausführungsform weist der Formgebungsbereich einen konstanten Werkzeugkerndurchmesser auf. Der Werkzeugkerndurchmesser ist generell gleich dem größten Durchmesser der Querschnittform des Werkzeugkerns, gemessen vom Drückstollengrund wenigstens eines Drückstollens. Der Werkzeugkerndurchmesser ist stets kleiner als der Durchmesser der Bohrung in der das Innengewinde erzeugt werden soll.In an embodiment the forming area has a constant tool core diameter on. The tool core diameter is generally equal to the largest diameter the cross-sectional shape of the tool core, measured from the press stud bottom at least one push-stud. The tool core diameter is always smaller than the diameter of the hole in the internal thread should be generated.
Um einen zunehmenden Formgebungsbereichaußendurchmesser zu erreichen, ist es in diesem Fall vorteilhaft, wenn die Drückstollenhöhen und/oder die Drückstollenquerschnittflächen der Drückstollen im Formgebungsbereich entgegen der Vorschubrichtung zunehmen. Die Drückstollenquerschnittfläche ist die Fläche eines Drückstollens im Formgebungsgewindeprofil bzw. im Längsschnitt des Werkzeuges entlang der Drückstollenachse.Around to achieve an increasing forming area outside diameter, in this case, it is advantageous if the press stud heights and / or the press tunnel cross-sectional areas of the press studs increase in the shaping area against the feed direction. The Pressing tunnel cross-sectional area is the area a pushing lug in the shaping thread profile or in the longitudinal section of the tool along the pinch roller axis.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn Drückstollenvolumina der Drückstollen dann entgegen der Vorschubrichtung zunehmen. Der Betrag um den die Drückstollenvolumina benachbarter Drückstollen zunehmen kann dann vorzugsweise dem Betrag des Eindrückvolumens entsprechen. Dabei kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn das Eindrückvolumen das Volumen eines ersten Drückstollens ist.Especially it is also advantageous if Stollen Stollen volumes the push lug then increase counter to the feed direction. The amount around the the Pressing lobe volumes neighboring press tunnel can then increase preferably the amount of Eindrückvolumens correspond. It may also be advantageous if the pressing-in the volume of a first lug is.
Ist die Form bzw. die Größe der Querschnittfläche eines Drückstollens bekannt, so lässt sich das Volumen eines Drückstollens mit geeigneten mathematischen Verfahren oder Funktionen berechnen oder abschätzen. Umgekehrt kann dann mit den gleichen oder einen anderen Verfahren oder Funktionen die Querschnittfläche des darauffolgenden, um ein konstantes Volumen vergrößerten Drückstollens berechnet oder abgeschätzt werden.is the shape or size of the cross-sectional area of a pressing lobe known, so lets the volume of a lug calculate with suitable mathematical methods or functions or estimated. Conversely, then, with the same or a different method or functions the cross-sectional area of the following a constant volume of enlarged lugs calculated or estimated become.
Wenigstens ein Drückstollen dringt vorzugsweise über die gesamte Drückstollenhöhe in ein Werkstück ein. Das kann beispielsweise ein letzter Drückstollen, also der Drückstollen am größten Formgebungsbereichaußendurchmesser des Formgebungsbereichs bzw. mit dem größten radialen Abstand der Drückstollenspitze von der Werkzeugachse sein.At least a punching lug preferably passes over the entire pressure lug height in a workpiece. This can, for example, a last press studs, so the press studs at the largest forming area outside diameter the shaping area or with the greatest radial distance of the spinning stud tip be from the tool axis.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung weist der Formgebungsbereich einen entgegen der Vorschubrichtung zunehmenden Werkzeugkerndurchmesser auf. Die Drückstollen können dann zum einen wie vorangehend beschrieben in ihren Volumina und/oder in ihren Querschnittsflächen und/oder in ihren Höhen entgegen der Vorschubrichtung größer werden.In a particularly advantageous embodiment of the tool according to the invention the shaping area increasing counter to the feed direction Tool core diameter on. The pressure lugs can then on the one hand as before described in their volumes and / or in their cross-sectional areas and / or in their heights become larger against the feed direction.
Zum anderen ist es insbesondere vorteilhaft, wenn bei zunehmenden Werkzeugkerndurchmesser die Drückstollen im Formgebungsbereich eine gleiche Drückstollenhöhe und/oder eine gleiche Drückstollenquerschnittfläche besitzen. Durch die Zunahme des Werkzeugkerndurchmessers nimmt der Formgebungsbereichsaußendurchmesser bzw. der radiale Abstand der Drückstollenspitze zur Werkzeugachse zu, so dass die aufeinanderfolgenden Drückstollen immer tiefer in die Werkstückoberfläche eindrücken. Um ein konstant zunehmendes Eindrückvolumen der Drückstollen zu erreichen, kann der Verlauf der Außenfläche des Werkzeugkerns mit Hilfe geeigneter mathematischer Funktionen oder numerischer Approximationen entsprechend angepasst werden.To the Others, it is particularly advantageous if with increasing tool core diameter the pressing lands have in the shaping area a same pressure lug height and / or a same pressing tunnel cross-sectional area. Due to the increase in the tool core diameter, the forming area outer diameter decreases or the radial distance of the spinning stud tip to the tool axis, so that the successive press studs Press deeper and deeper into the workpiece surface. Around a constantly increasing indentation volume the push lug To achieve the course of the outer surface of the tool core with the help suitable mathematical functions or numerical approximations be adjusted accordingly.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Drückstollenquerschnitte wenigstens annähernd eine polygone Form aus der Dreiecke und Vierecke, vorzugsweise Trapeze, umfassenden Gruppe von polygonen Formen aufweisen. Die Form des Drückstollenquerschnitts kann beispielsweise durch das Fertigen des Werkzeugs oder anwendungstechnische Anforderungen und Erkenntnisse vorgegeben sein, sie kann aber auch beliebig festgelegt werden.Especially It is advantageous if the pressing tunnel cross sections at least approximately a polygonal shape of the triangles and quadrilaterals, preferably trapeze, comprehensive group of polygonal forms. The shape of the Pressing lobe section For example, by making the tool or application-related Requirements and knowledge may be given, but it can also be be set arbitrarily.
In der Praxis wird vorzugsweise annähernd die Form eines Dreiecks oder eines Trapezes mit einer sehr kurzen Seite an der Drückstollenspitze, ausgewählt. Die Form der Drückstollenquerschnitte im Formgebungsbereich kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sich mit dem Formgebungsgewinde ein metrisches ISO-Gewinde gemäß DIN 13-1 mit einer Kernausrundung erzeugen lässt.In The practice is preferably approximately the Shape of a triangle or a trapezoid with a very short side at the tiller point, selected. The shape of the press tunnel cross sections For example, in the shaping area, it may be designed such that with the forming thread a metric ISO thread according to DIN 13-1 can generate with a Kernausrundung.
Die Drückstollen können im Formgebungsbereich gleiche Drückstollenquerschnittformen aufweisen. Sie unterscheiden sich dann lediglich in der Größe der Querschnittfläche. Das kann vor allem bei der Fertigung der Werkzeuge von Vorteil sein, da beispielsweise alle Drückstollen mit einem Schleif- oder Fräswerkzeug erzeugt werden können.The pressing lands can in the shaping area, the same pressure tunnel cross-sectional shapes exhibit. They then differ only in the size of the cross-sectional area. The may be particularly advantageous in the manufacture of tools, for example, all the press studs with a grinding or milling tool can be generated.
Des Weiteren kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Drückstollen im Formgebungsbereich unterschiedliche Drückstollenquerschnittformen aufweisen. Dadurch lässt sich zum Beispiel die Verteilung der Kräfte auf die aufeinanderfolgenden Drückstollen sehr genau anpassen. Unterschiedliche Querschnittformen lassen sich in der Praxis beispielsweise dadurch erzielen, dass über den gesamten Arbeitsbereich gleich ausgebildete Drückstollen an der dem Werkzeugschaft abgewandten Seite in Vorschubrichtung abfallend abgeschliffen werden.Of Further, it may also be appropriate when the press studs in the shaping area different press tunnel cross-sectional shapes exhibit. By doing so leaves For example, the distribution of forces on the successive ones pressing lands to adapt very precisely. Different cross-sectional shapes can be in practice, for example, achieve that on the entire work area equally trained press studs on the tool shank Be turned away abrading side in the feed direction.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Drückstollen im Formgebungsbereich annähernd trapezförmige Querschnittformen aufweisen und der Quotient aus einer Außenbreite einerseits und einer gegenüberliegenden Gewindefußbreite andererseits entgegen der Vorschubrichtung abnimmt. Die Gewindefußbreite ist die Länge der an den Werkzeugkern angrenzenden Seite des Trapezes. Die Außenbreite ist die Länge der Trapezseite an der Drückstollenspitze, wobei hiermit die theoretische Länge der Trapezseite, also der Abstand der seitlichen Trapezseiten bezeichnet ist.Especially is appropriate it when the pushers approximate in the area of shaping trapezoidal Have cross-sectional shapes and the quotient of an outer width on the one hand and an opposite one Gewindefußbreite on the other hand decreases against the feed direction. The thread foot width is the length the side of the trapezoid adjacent to the tool core. The outer width is the length the trapezoid side at the push-stalk tip, hereby the theoretical length the trapezoid side, that is the distance between the side walls of the trapezium is.
Beim Eindrücken der aufeinanderfolgenden Drückstollen wird bei dieser Ausführungsform der Drückstollen also zunächst eine breite Basis der Gewinderille gebildet und die folgenden Drückstollen bilden dann die Gewinderille vornehmlich in ihrer Tiefe aus. Dabei kann entweder die Gewindefußbreite konstant bleiben, die endgültige Breite der Gewinderille wird dann bereits mit dem ersten Drückstollen vorgegeben, oder sie kann entgegen der Vorschubrichtung zunehmen. Die Außenbreite kann dann ebenfalls entweder konstant sein oder entgegen der Vorschubrichtung abnehmen. In der Praxis ist es besonders bevorzugt, wenn die Außenbreite entgegen der Vorschubrichtung so stark abnimmt, dass die Drückstollen im Bereich des größten Formgebungsbereichaußendurchmessers eine annähernd dreieckige Querschnittsform aufweisen.At the push in the successive press studs is in this embodiment the push lug So first a broad base of thread groove formed and the following press studs then form the thread groove mainly in their depth. there can either the thread foot width stay constant, the final Width of the thread groove is then already with the first pressing lug predetermined, or it may increase counter to the feed direction. The outer width can then either be constant or contrary to the feed direction lose weight. In practice, it is particularly preferred if the outer width contrary to the feed direction decreases so much that the pressure lugs in the area of the largest area outside diameter an approximate have triangular cross-sectional shape.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Drückstollenachse als Funktion der Werkzeugachse im Längsschnitt des Werkzeugs und/oder die Außenfläche des Werkzeugkerns als Funktion der Werkzeugachse entgegen der Vorschubrichtung streng monoton ansteigt. Das Werkzeug lässt sich somit gleichförmig in die Bohrung einführen, da keine Stufen oder Kanten zu überwinden sind, die einen höheren Kraftaufwand erfordern. Der Verlauf der Drückstollenachse als Funktion der Werkzeugachse und/oder der Verlauf der Außenfläche des Werkzeugkerns als Funktion der Werkzeugachse ist bzw. sind vorzugsweise beschreibbar durch eine mathematische Funktion, insbesondere eine rationale oder gebrochen rationale Funktion n-ter Ordnung, eine Wurzel- oder Potenzfunktion, eine Exponentialfunktion oder eine logarithmische Funktion, oder durch eine numerische Approximation, insbesondere durch Lagrange'sche Interpolationspolynome oder Spline-Funktionen, oder durch ein Punktraster. Durch diesen optimierten Verlauf kann zusätzlich die Verteilung der Umformkräfte auf die Drückstollen optimiert werden.It is particularly advantageous if the pinch roller axis as a function of the tool axis in the longitudinal section of the tool and / or the outer surface of the tool core as a function of the tool axis against the feed direction increases strictly monotonically. The tool can thus be uniformly introduced into the hole, since no steps or edges are to be overcome, which require a greater effort. The course of the press tunnel axis as a function of the tool axis and / or the course of the outer surface of the tool core as a function of the tool axis is or are preferably describable by a mathematical function, in particular a rational or ge rupt function of the nth order, a root or power function, an exponential function or a logarithmic function, or by a numerical approximation, in particular by Lagrangian interpolation polynomials or spline functions, or by a bitmap. Through this optimized course, the distribution of the forming forces can be optimized in addition to the pressing lugs.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform des Werkzeugs gemäß der Erfindung grenzt der Formgebungsbereich an einen Werkzeugschaft zum Befestigen des Werkzeugs in einer Gewindeerzeugungseinrichtung an.In an expedient embodiment of the Tool according to the invention the shaping area adjoins a tool shank for fastening of the tool in a thread generating device.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist am Werkzeug wenigstens ein Führungsbereich mit entlang einer um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig umlaufenden Kurve aufeinanderfolgend angeordneten Drückstollen am Werkzeug vorgesehen. Der Führungsbereich grenzt vorzugsweise entgegen der Vorschubrichtung an den Formgebungsbereich an. Das bedeutet, dass der Führungsbereich normalerweise zwischen dem Werkzeugschaft und dem Formgebungsbereich angeordnet ist.In a particularly advantageous embodiment is on the tool at least one management area with along a curve about the tool axis spiral or helical curve successively arranged pressing lugs provided on the tool. The management area is limited preferably counter to the feed direction to the shaping area at. That means the leadership area usually between the tool shank and the forming area is arranged.
Der radiale Abstand aufeinaderfolgender Drückstollenspitzen von der Werkzeugachse im Führungsbereich ist vorzugsweise gleich oder nimmt entgegen der Vorschubrichtung um einen vorbestimmten Betrag ab und ist am Übergang vom Formgebungsbereich in den Führungsbereich gleich dem größten radialen Abstand der Drückstnllenspitzen von der Werkzeugachse des Formgebungsbereichs.Of the Radial distance of successive pusher tips from the tool axis in the management area is preferably the same or takes against the feed direction by a predetermined amount and is at the transition from the shaping area in the management area equal to the largest radial Spacing of the tip of the syringe the tool axis of the shaping area.
Der Formgebungsbereich dient zur Formgebung des Gewindes. Der sich anschließende 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 hat der Führungsbereich die Funktion die erzeugte Gewindeoberfläche bzw. die Ge windeflanken zu glätten und zu kalibrieren. Dadurch kann das Gewinde sehr genau gefertigt werden.Of the Shaping area is used to shape the thread. The subsequent management area primarily serves as a guide of the tool in the thread so that provided for threading Force in the shaping area evenly and thus lossless as possible on the surface transferred the workpiece becomes. At the same time, the management area has the function the generated thread surface or the Ge windeflanken to smooth and to calibrate. As a result, the thread can be made very accurately become.
Insbesondere vorteilhaft ist es demnach, wenn die spiralförmig oder schraubenförmig umlaufende Kurve die gleiche Steigung der Spirale oder Schraube wie die Formgebungskurve aufweist, die in der Regel der Steigung des zu erzeugenden Gewindes entspricht. Besonders in dem Übergangsbereich zwischen Formgebungsbereich und Führungsbereich sind die Drückstollen entsprechend anzupassen, so dass eine konstante Steigung der Kurve erreicht wird. Insbesondere vorteilhaft ist es wenn zudem die Drückstollenquerschnitte aller Drückstollen im Führungsbereich gleich sind und wenn die Drückstollenquerschnitte aller Drückstollen im Führungsbereich gleich den Querschnitten der Gewinderillen des zu erzeugenden Gewindes sind. Die Drückstollen im Führungsbereich bilden dann also genau die Gegenform zu dem zu erzeugenden bzw. erzeugten Gewinde.Especially Accordingly, it is advantageous if the spirally or helically revolving Curve the same slope of the spiral or screw as the shaping curve which, as a rule, the slope of the thread to be generated equivalent. Especially in the transition area between Shaping area and guidance area are the pushers adjust accordingly, allowing a constant slope of the curve is reached. It is particularly advantageous if, in addition, the pressing tunnel cross sections all pegs in the guide region are the same and if the press tunnel cross sections all the press studs in the management area equal to the cross sections of the thread grooves of the thread to be generated are. The press studs in the management area form then exactly the opposite form to be generated or produced threads.
Nimmt der radiale Abstand aufeinanderfolgender Drückstollenspitzen von der Werkzeugachse bzw. der Führungsbereichaußendurchmesser entgegen der Vorschubrichtung ab, so hat das den Vorteil, dass das Gewindeerzeugungswerkzeug ohne das Gewinde zu beschädigen und mit geringerem Kraftaufwand in dieses hinein und aus diesem wieder herausgedreht werden kann. Der Führungsbereichaußendurchmesser nimmt in dem an den Formgebungsbereich angrenzenden Bereich um einen minimalen Betrag ab, so dass beispielsweise bei elastischer Rückverformung des erzeugten Gewindes der Kraftaufwand beim Vorschub des Werkzeugs in die Bohrung vermindert wird und gleichzeitig die Gewindeoberfläche geglättet wird.takes the radial distance of successive pusher tips from the tool axis or the guide area outer diameter contrary to the feed direction, it has the advantage that the Threading tool without damaging the thread and with less effort into this and out of this again can be turned out. The guide area outside diameter decreases in the area adjacent to the forming area minimum amount, so that, for example, with elastic recovery the generated thread of the force during the feed of the tool is reduced in the bore and at the same time the thread surface is smoothed.
In dem an den Werkzeugschaft angrenzenden Bereich des Führungsbereichs, der vorzugsweise nur wenige Drückstollen umfasst nimmt der Führungsbereichaußendurchmesser vorzugsweise sehr stark ab. Das hat den Voteil, dass ein Rückfahren bzw. Rückdrehen des Werkzeugs nach Beendigung des Gewindeerzeugungsprozesses erleichtert und eine Beschädigung des erzeugten Gewindes, beispielsweise durch Verklemmen der Drückstollen beim Herausdrehen, verhindert wird. Durch die kontinuierliche Zunahme der Drückstollenhöhe bzw. des Führungsbereichbereichaußendurchmessers vom Schaft bis zum Formgebungsbereich wird das Werkzeug beim Zurückdrehen sauber und ohne zu Verkanten in dem bereits erzeugten Gewinde geführt.In the area of the guide area adjoining the tool shank, preferably only a few pressing lugs includes the guide area outer diameter preferably very strong. This has the Voteil that a return or reversion facilitates the tool after completion of the thread-forming process and damage the thread produced, for example, by jamming the pressing lugs when Unscrew, is prevented. Due to the continuous increase the pushing lug height or of the guide area outside diameter from the shaft to the shaping area, the tool is turning back clean and without tilting in the already produced thread out.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind am Umfang des Werkzeugs, vorzugsweise am Formgebungsbereich und/oder am Führungsbereich in Längsrichtung verlaufende Nuten vorgesehen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels. Beim Gewindeerzeugungsprozess kann sich der Arbeitsbereich durch die Reibung zwischen dem Werkzeug und der Oberfläche des Werkstücks stark erwärmen. Um die Reibung und/oder die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die entstehende Wärme abzuführen kann dann ein Kühl- und/oder Schmiermittel in den Nuten vom Werkzeugschaft an die Spitze des Werkzeugs geführt werden und von dort aus den Formgebungsbereich und den Führungsbereich überströmen. Die in Längsrichtung verlaufenden Nuten können vorzugsweise auch als Drallnuten, also verdrillt bzw. mit einer Drehung um den Umfang des Werkzeugs, ausgebildet sein.In a particularly advantageous embodiment are on the periphery of Tool, preferably at the molding area and / or at the guide area longitudinal extending grooves provided for guiding a fluid medium, especially a cooling and / or lubricant. When threading process can the working area due to the friction between the tool and the surface of the workpiece warm up a lot. To the friction and / or the heat development can then reduce and dissipate the heat generated a cooling and / or Lubricant in the grooves from the tool shank to the top of the tool Tool guided and from there overflow the shaping area and the guidance area. The longitudinal extending grooves can preferably also as swirl grooves, ie twisted or with a Rotation around the circumference of the tool to be formed.
Eine weitere Möglichkeit ein fluides Medium an die Werkzeugspitze oder zu Formgebungsbereich und/oder Führungsbereich zu leiten, ist im Innern des Werkzeugs, vorzugsweise entlang der Längsachse einen Kanal vorzusehen, der vorzugsweise an dem dem Werkzeugschaft abgewandten Ende des Werkzeugs, also an der Werkzeugspitze, oder seitlich vor oder nach dem wenigstens einen Formgebungsbereich und/oder Führungsbereich austritt.A another possibility a fluid medium to the tool tip or to shaping area and / or guide region to guide is inside the tool, preferably along the Longitudinal axis one Provide channel, preferably facing away from the tool shank on the End of the tool, ie at the tool tip, or laterally in front of or after the at least one shaping area and / or guiding area exit.
Um zu gewährleisten, dass auf die einzelnen Drückstollen des Formgebungsbereichs im Wesentlichen dieselben Umformkräfte wirken, kann das Werkzeug zur Gewindeerzeugung in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform so ausgebildet sein, dass die Drückstollen mit Kraft-Aktuatoren in Wirkverbindung stehen zum Steuern oder Regeln der Umformkräfte. Es ist bekannt, die Präzision eines Werkzeugs über Sensoren einzustellen, die sich unmittelbar an der Wirkstelle befinden (BMBF-Forschungsprojekt: Accomat).Around to ensure, that on the individual press studs of the shaping area have essentially the same forming forces, can the tool for threading in a particularly advantageous embodiment be formed so that the press studs with force actuators in operative connection are for controlling or regulating the forming forces. It is known the precision a tool over Adjust sensors that are located directly at the point of action (BMBF research project: Accomat).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es beispielsweise denkbar, Piezo-Elemente in das Werkzeug insbesondere in die Drückstollen zu integrieren, die einerseits die auf die Drückstollen wirkenden Umformkräfte, im Speziel len Druckkräfte, in elektronische Signale umwandeln könnten, die zur Steuerung und Regelung des Prozesses dienen können. Die Piezo-Elemente könnten andererseits durch Anlegen einer Spannung auch Druck-Impulse über die Drückstollen auf die Werkzeugoberfläche übertragen.in the For example, it is conceivable within the scope of the present invention Piezo elements in to integrate the tool in particular in the press studs, the on the one hand, on the press studs acting forming forces, in particular, compressive forces, could turn into electronic signals that are used to control and Regulation of the process can serve. The Piezo elements could on the other hand by applying a voltage and pressure impulses on the pressing lugs transferred to the tool surface.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert.The Invention will be described below with reference to embodiments and below With reference to the accompanying drawings further explained.
Es zeigen jeweils:It show each:
Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in den
Der
Werkzeugschaft
Im
Formgebungsbereich
Die
Drückstollen
Wird
nun der Gewindefurcher
Bei
weiterer rotierender Bewegung des Gewindefurchers
Auch
ist der
Der
Werkstoff wird beim Eindringen der Drückstollen
In
In
dem in
In
In
- 11
- Gewindefurcherforming taps
- 22
- Werkzeugschafttool shank
- 33
- Formgebungsbereichshaping area
- 44
- Führungsbereichguide region
- 55
- Werkzeugkerntool core
- 66
- Formgebungsgewindeforming thread
- 77
- Drückstollenpressing lands
- 88th
- Drückflankenpushing flanks
- 99
- äußere Drückflächenouter pressing surfaces
- 1010
- DrückstollenspitzePressing lobe tip
- 1111
- Werkstückworkpiece
- 1212
- FormgebungsgewinderillenForming thread grooves
- 1313
- Außenbreiteexternal width
- 1414
- GewindefußbreiteGewindefußbreite
- AA
- Werkzeugachsetool axis
- DD
- DrückstollenachsePressing lobe axis
- GG
- Querschnitte einer Gewinderillecross sections a thread groove
- PP
- Steigung des Formgebungsgewindespitch of the forming thread
- UU
- Umformkräfteforming forces
Claims (35)
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| DE2003131713 DE10331713A1 (en) | 2003-07-11 | 2003-07-11 | Tool esp. for non-cutting forming of internal thread for screw connections has turnable forming part and pressure application parts moving along forming curve |
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| FR2941507A1 (en) * | 2009-01-29 | 2010-07-30 | Lisi Aerospace | THREADING WITH DISTRIBUTION OF CONSTRAINTS |
| EP3646977A1 (en) * | 2018-10-29 | 2020-05-06 | EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co.KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge | Thread former with flange beams |
| CN113365770A (en) * | 2019-04-08 | 2021-09-07 | 瓦尔特公开股份有限公司 | Thread forming machine |
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Legal Events
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Effective date: 20121211 |