DE2549147C2

DE2549147C2 - Bohrschraube

Info

Publication number: DE2549147C2
Application number: DE19752549147
Authority: DE
Inventors: Bernd 2000 Hamburg Schenk
Original assignee: ITW Ateco GmbH
Current assignee: ITW Ateco GmbH
Priority date: 1975-11-03
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1985-01-17
Also published as: IT1068663B; ES235778Y; GB1552363A; ES235778U; SE431898B; SE7612230L; CA1035979A; DE2549147A1; FR2329886A1; FR2329886B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrschraube zur Befestigung von Werkstücken miteinander in einem Arbeitsgang von einer Seite, insbesondere zum Verbinden von mindestens zwei Werkstückplatten, mit einem Kopf, einem einstückig mit dem Kopf geformten Schaft aus korrosionsfestem Werkstoff mit selbstschneidendem Gewinde und einem gehärteten Bohransatz, dessen wirksamer Durchmesser maximal dem Kerndurchmesser des Schraubengewindes entspricht

Eine derartige Bohrschraube ist bekannt (US-PS 44 817). Sie kann für die verschiedensten Zwecke mit Vorteil eingesetzt werden. Ihr besonderer Vorteil liegt darin, daß weder ein Bohrloch noch ein Gewinde im tragenden Werkstück vorgefertigt werden müssen. Für viele Anwendungsfälle ist dieser Vorteil indessen theoretischer Natur, weil die Härte der Bohrspitze nicht ausreicht, ein Kernloch zu bohren. Daher wird das Kernlocb häufig vorgebohrt, was naturgemäß mit einem zusätzlichen Montageaufwand verbunden ist Der Grund liegt darin, daß ausreichend hartes Material für eine Bohrspitze schwer bearbeitbar ist und vor allem zur Korrosion neigt Die eingangs genannte bekannte

ίο Bohrschraube versucht hier Abhilfe zu schaffen, indem sie aus Chromnickelstahl geformt wird mit anschließender Oberflächenhärtung. Zu diesem Zweck wird der Rohling mit einer Beschichtung versehen, z. B. aus Kupfer, wobei dann durch spangebende Verformung in dem

is nachträglich zu härtenden Bereich die Schutzschicht wieder entfernt wird. Im nachfolgenden Härteverfahren werden dann die von der Schutzschicht befreiten Bereiche oberflächengehärtet

In der obigen Weise hergestellte Bohrschrauben wei-

sen nur geringe oberflächengehärtete Schichtdicken auf, wodurch der Einsatz der Bohrschraube auf ein kleines Anwendungsgebiet beschränkt bleibt Insbesondere reicht die Festigkeit der Bohrspitze oft nicht aus, das Kernloch zu bohren. Die geringe Schichtdicke kann be reits während des Bohrvorganges abgerieben werden, so daß an den Schneiden keine ausreichende Härte vorhanden ist Darüber i·inaus ist auch das Verfahren zur Herstellung der bekannten Bohrschraube außerordentlich aufwendig, da die Formung des selbstschneidenden Gewindes einerseits und des Bohransatzes andererseits zeitlich getrennt durchgeführt werden.

Es ist auch ein Schraubenbolzen mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter bekanntgeworden, bei dem am freien Ende des Bolzenschaftes ein Bohransatz über eine Zapfenverbindung angebracht ist (GB-PS 5 85 887). Der Bohransatz, der im Durchmesser größer ist als das Gewinde des Bolzens dient zur Herstellung eines Loches, vorwiegend in Holz, so daß der Bolzen ohne Widerstand in das Loch eingeschoben werden kann. Anschließend wird der lose aufgesetzte Bohransatz entfernt damit eine Mutter aufgeschraubt werden kann. Ein derartiger Schraubenbolzen ist nicht für eine sogenannte Blindverschraubung geeignet, bei der eine Befestigung nur von einer Seite des Werkstücks erfolgt Bei dem bekannten Schraubenbolzen wird auch kein Festsitz des Bolzenschaftes im Werkstückloch erreicht da der Schaft mehr oder weniger lose durchgesteckt wird, im Gegensatz zur eingangs beschriebenen Bohrschraube, bei der der Schaft mit dem selbstschneiden- den Gewinde im Festsitz im Werkstück gehalten ist Bei derartigen Bohrschrauben bedarf es daher keiner Mutter, um zwei oder mehr Werkstückteile miteinander fest zu verbinden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ein gangs genannte Bohrschraube dahingehend zu verbes sern, daß sie einfacher herstellbar ist und eine höhere Standfestigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Bohransatz und der Gewindeschaft aus zwei verschiedenen, getrennt geformten Bauteilen von bezüglich der Härtbarkeit unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, die über eine form- und/oder reibschlüssig wirkende Zapfenverbindung fest miteinander verbindbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Bohrschraube bestehen Gewindeschaft einerseits und Bohransatz andererseits aus getrennten Teilen und unterschiedlichen Werkstoffen. Der Gewindeschaft mit Kopf wird aus einem korro-

sionsfesten Werkstoff geformt, während der Werkstoff für den Bohransatz eine genügende Härte und Festigkeit aufweist, um auch in Extremfällen ein Loch in die Werkstückplatten zu bohren. Zweckmäßigerweise werden zunächst die Rohlinge von Gewindeschaftteil und Bohrschaftteil miteinander verbunden, wonach dann Gewinde und Bohransatz geformt werden, zweckmäßigerweise durch Kaltverformung.

Bei der Erfindung wurdt erkannt, daß eine Verbindung von Gewindeschaft und Bohransatz über eine form- oder reibschlüssige Zapfenverbindung durchaus ausreicht, das beim Bohren erforderliche Drehmoment zu übertragen. Dieses Drehmoment ist bekanntlich geringer als das Drehmoment, das beim Gewindeschneiden aufgebracht wird. Die Verbindungsstelle zwischen Gewindeschaft und Bohransatz wird mithin nicht extrem belastet

Die erfindungsgemäße Bohrschraube ist überall dort mit Vorteil einsetzbar, wo Korrosionsfestigkeit von einer Bohrschraube verlangt wird, beispielsweise beim Verbinden von Aluminiumblechen oder ähnlichen korrosiven Metallen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor daß der Zapfen auf der Außenseite aufgerauht, gerillt oder in ähnlicher Weise geformt ist Mittels einer derartigen Oberfläche des Zapfens läßt sich ein wirksamer Reibschluß in der Verbindung zwischen Gewindeschaft und Bohransatz erzielen.

Es sind verschiedene Werkstoffe bzw. Werkstofflegierungen für den Gewindeschaft denkbar. Eine Ausgestaltung der Erfindung schlägt hierzu vor, daß der Schaft aus Chromnickelstahl geformt ist mit vorzugsweise einem Chromanteil von mindestens 17% und einem Nickelanteil von mindestens 7%.

Als Werkstoff für den Bohransatz sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Bohransatz aus härtbarem Kohlenstoffstahl besteht Dieser Werkstoff wird zumeist bei Bohrschrauben verwendet, die nicht korrosionsfest zu sein brauchen.

Damit das Gewinde einwandfrei geschnitten werden kann, sieht e^;ne Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Bohransatz einen seibstschneidenden Gewindeabschnitt aufweist im Anschluß an Spannuten. Es versteht sich, daß der auf dem Bohransatz befindliche Gewindeabschnitt nicht in demjenigen Werkstück verbleibt, das gegen Korrosion empfindlich ist

Die Länpe der ärfindungsgemäßsn Bohrschraube wird naturgemäß auf die jeweilige Werkstückdicke abzustimmen sein. Es ist dabei von Vorteil, wenn die Länge des Bohransatzes größer ist als die Dicke des zu durchbohrenden Werkstücks. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß stets ein einwandfreies Loch in der Werkstückplatte gebohrt vird und kein Festklemmen oder sonstige Störungen auftreten. Der Gewindeabschnitt des Gewindeschafts ist zweckmäßigerweise ebenfalls länger als die Dicke des Werkstücks. Bei mehreren Werkstückplatten wird oft nur eine Platte als tragendes Werkstück herangezogen, so daß es ausreichen kann, wenn lediglich in diesem Bereich ein Gewinde in der Bohrschraube vorhanden ist

Eine alternative Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe bei einer Bohrschraube der eingangs genannten Art besteht darin, daß der Bohransatz und der Gewindeschaft aus zwei verschiedenen, getrennt geformten Bauteilen aus bezüglich der Härtbarkeit unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und der Bohransatz ein Schneidplättchen ist, das in einem axialen oder achsparallelen Schlitz des Schaftes eingesetzt und vorzugsweise durch Schweißung darin befestigt ist

Bei dieser Ausführungsform besteht lediglich das Schneidplättchen aus sehr hartem Werkstoff, wie z. B. Kohlenstoffstahl, während der übrige Teil der Bohrschraube aus einem korrosionsfesten Werkstoff besteht Schneidplättchen sind in Verbindung mit Spiralbohrern an sich bekannt (DE-OS 16 52 675 oder DE-OS 16 02 947). Bei Spiralbohrern werden harte Schneidplättchen zumeist aus dem Grunde gewählt, um den übrigen Bohrer aus weniger hartem Werkstoff zu formen. Eine harte Bohrspitze erhöht die Bohrleistung eines Spiralbohrers, welcher Vorteil jedoch auch mit einem Spiralbohrer erzielt würde, der insgesamt aus Hartmetall besteht Bekanntlich ist jedoch Hartmetall weniger elastisch, so daß ein Bohrwerkzeug, das insgesamt aus Hartmetall besteht leichter bricht als ein Bohrer aus etwas elastischerem Werkstoff. Im Gegensatz zu Bohrschrauben wird bei Spiralbohrern kein Schneidgewinde vorgesehen, im Gegenteil, die schraubenlinienförmigen Spannuten werden so ausgeführt, daß ein Festklemmen und Brechen des Bohrwerkzeuges und eine Beeinträchtigung des Bohrloches ■.•.y-rmieden wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert

Fig. la und Ib zeigen in Seitenansicht und in Druntersicht eine erste Ausführungsform der Bohrschraube nach de; Erfindung.

F i g. 2a bis 2c zeigen in Seitenansicht Druntersicht und Teilansicht eine zweite Ausführungsform der Bohrschraube nach der Erfindung.

F i g. 3 zeigt eine erste Ausführungsiorm einer Verbindung von Bohransatz und Gewindeschaft einer Bohischraube nach F i g. 1 oder 2.

F i g. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Verbindung von Bohransatz und Gewindeschaft einer Bohrschraubenach F i g. 1 oder 2.

Fig.5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Bohrschraube nach der Erfindung.

Fig.6 zeigt Bohransatz und Gewindeschaft der Bohrschraube nach F i g. 5 in auseinandergezogener Darstellung.

Zunächst sei auf die Fig. la und Ib Bezug genommen. Sie zeigen eine Bohrschraube, die einen Linsenkopf 10 mit Kreuzschlitz und einen Gesamtschaft Il umfaßt. Letzterer setzt sich zusammen aus einem Gewindeschaft 12 und einem Bohransatz 13, wobei der Bohransatz mit Bohrschneiden 14 und Spannuten 15 versehen ist. Der Gewindeschaft 12 weist ein eingängiges selbstschneidendes Gewinde 16 auf. Kopf 10 und so Gewindeschaft 12 einerseits und Bohransatz 13 andererseits sind zunächst getrennte Teile, die bei 17 miteinander verbunden sind, und zwar durch Form- oder Reibschluß der im Durchmesser reduzierten zugekehrte? Enden dieser Teile. Der riduzierte Durchmesser ist etwas geringer als der Kerndurchmesser des Gewindeschafts 12, so daß sich im Verbindungszustand eine Hohlkehle ergibt.

Kopf 10 und Gewindeschaft 12 bestehen aus einem

nicht rostenden keinerlei Korrosion in einem korrosiven Werkstoff verursachenden Material, beispielsweise aus Chromnickelstahl mit Chrom- bzw. Nickelanteilen von 17 bzw. 7% und mehr. Der Bohransatz 13 hingegen besteht aus einem harten Werkstoff, beispielweise Kohlenstoffstahl, damit die Bohrschneiden 14 ausreichend standfest gemacht werden können.

Die F i g. 2a bis 2c -,eigen eine ähnliche Schraube wie Fig. la und Ib. Sie setzt sich wiederum zusammen aus einem Schraubenkopf 20 und einem Gesamtschaft 21,

wobei letzterer wiederum in einen Gewindeschaft 22 und einen Boliransatz 23 unterteilt ist. Der Bohransatz 23 besitzt Schneiden 24 und Spannuten 25. Außerdem weist der Bohransatz 23 im Anschluß an die Spannuten 25 einen Gewindeabschnitt 26 auf mit eingängigem, selbstschneidendem Gewinde. Der Gewindeschaft 22 ist ebenfalls mit einem selbstschneidenden eingängigen Gewinde 27 versehen, das im übrigen die gleichen Abmessungen hat wie das des Gewindeabschnitts 26 vom Bohransatz 231. Die Teile 22 und 23 werden wiederum bei 28 miteinander durch Form- oder Reibschluß verbunden, wobei die miteinander zu verbindenden Enden einen etwas geringeren Durchmesser haben als der Kerndurchmeifser des Gewindeschafts 22. Bezüglich der Werkstoffe gilit das gleiche wie zu der Ausführungsform nach den F i g. 1 a und I b.

Aus F i g. 2c ist die Verbindungsstelle 28 von Gewindeschaft 22 und Bohransatz 23 klarer erkennbar, insbesondere, daß i!ss Gewinde vom .Abschnitt 26 und d?s Gewindeschafts 22 mit gleicher Steigung und Ganghöhe ineinander übergehen. Die Hohlkehle an der Verbindungsstelle gemäß F i g. 2a ist nicht gezeigt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 besteht eine Bohrschraube aus einem Kopf 40 und einem Gewindeschaft 41, der am freien Ende jedoch als Bohrspitze ausgebildet ist mit Spannuten 44 und Schneiden 45. Der Gewindeschaft 41 weist einen axialen Schlitz 42 auf, in den ein Schneidplättchen 43 eingesetzt und darin verschweißt, verklebt oder verlötet ist. Der eigentliche Schneidvorgarig beim Bohren eines Loches durch zwei Platten 46, 47 aus Aluminium oder einem anderen Werkstoff erfolgt durch das Schneidplättchen 43 aus gehärtetem Stahl. Der Gewindeschaft 41 besteht wiederum aus weicherem, jedoch nicht korrosivem Material.

In F i g. 6 ist der getrennte Zustand der Bohrschraube nach F i g. 5 dargestellt.

In den Fig.3 und 4 sind zwei Möglichkeiten dargestellt, wie Gewindeschaft einerseits und Bohransatz andererseits bei Ausführungsformen gemäß F i g. 1 und F i g. 2 miteinander verbunden werden können.

In F i g. 3 ist das Ende eines Gewindeschafts 70 mit einer konischen Ausnehmung 72 versehen, während ein Bohransatz 71 einen dazu entsprechend geformten konischen Zapfen 73 aufweist, der formschlüssig in der Ausnehmung 72 einsetzbar ist

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 weist ein Gewindeschaft 80 im Abschnitt mit reduziertem Durchmesser eine zylindrische Ausnehmung 82 auf, während ein Bohransatz 81 einen dazu entsprechend geformten konischen Zapfen ?3 aufweist Der Zapfen 83 ist geriffelt und kann mittels Reibschluß fest in der Ausnehmung 82 eingebracht werden.

Zur Herstellung der dargestellten Bohrschrauben sind grundsätzlich zwei Fertigungsverfahren möglich. 5s

1. Bei der Schraube gemäß Fig. 1 werden der Schraubenrohling, der bereits mit Kopf und Gewinde versehen ist, und ein separat gefertigter, geschlagener oder gefräster Bohransatz miteinander verbunden. Schrauben nach dieser Ausführung finden Anwendung in relativ weichen und dünnen Materialien, da an den gewindeformenden Schaft keine allzu großen Anforderungen gestellt werden können.

2. Für Verschraubungen in festeren bzw. dickeren Materialien wird ein Schraubenrohling mit vorgeformtem Kopf und einem Schaft, welcher noch kein

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65 Gewinde aufweist, mit einem Bohransatz fest verbunden (F i g. 2). Anschließend wird das Gewinde aufgerollt, so daß sowohl im Gewindeschaft als auch im Bohransatz ein stetiges Gewinde mit gleicher Steigung geformt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bohrschraube zur Befestigung von Werkstükken miteinander in einem Arbeitsgang von einer Seite, insbesondere zum Verbinden von mindestens zwei Werkstückplatten, mit einem Kopf, einem einstückig mit dem Kopf geformten Schaft aus korrosionsfestem Werkstoff mit selbstschneidendem Gewinde und einem gehärteten Bohransatz, dessen wirksamer Durchmesser kleiner als der Außendurchmesser des Schraubengewindes ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß der Bohransatz und der Gewindeschaft aus zwei verschiedenen, getrennt geformten Bauteilen von bezüglich der Härtbarkeit unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, die über eine form- und/oder reibschlüssig wirkende Zapfenverbindung (72,73) fest miteinander verbindbar sind.

Z Bohrschraube nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnc^daß der Zapfen (82) auf der Außenseite aufgerauht geriüt oder in ähnlicher Weise geformt ist.

3. Schraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (12,22) aus Chromnikkeistahl geformt ist, mit vorzugsweise einem Chromanteil von mindestens 17% und einem Nickelanteil von mindestens 7%.

4. Bohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohransatz (13, 23, i3a,23a)aus härtbarem Kohlenstoffstahl besteht

5. Bohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohransatz (23, 23a) einen selbstschneidend^.. Gewindeabschnitt (26,26a,) aufweist im Anschluß an Spannuten (25).

6. Bohrschraube zur Befestigung von Werkstükken miteinander in einem Arbeitsgang von einer Seite, insbesondere zum Verbinden von mindestens zwei Werkstückplatten, mit einem Kopf, einem einstückig mit dem Kopf geformten Schaft aus korrosionsfestem Werkstoff mit selbstschneidendem Gewinde und einem gehärteten Bohransatz, dessen wirksamer Durchmesser maximal dem Kerndurchmesser des Schraubengewindes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohransatz und der Gewindeschaft aus zwei verschiedenen, getrennt geformten Bauteilen aus bezüglich der Härtbarkeit unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und der Bohransatz ein Schneidplättchen (43) ist, das in einem axialen oder achsparallelen Schlitz (42) des Schaftes (41) eingesetzt und vorzugsweise durch Schweißung darin befestigt ist