DE2649766C2

DE2649766C2 -

Info

Publication number: DE2649766C2
Application number: DE2649766A
Authority: DE
Inventors: Horace Deal Farmington Hills Mich. Us Holmes
Original assignee: Individual
Current assignee: Detroit Tool Industries Corp
Priority date: 1976-01-15
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1987-08-27
Also published as: CA1043957A; IT1064044B; JPS574450B2; GB1524285A; SE7613729L; FR2338103B1; FR2338103A1; SE427807B; US4023914A; DE2649766A1; JPS5288899A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum spanenden Herstellen eines Gewindes nach dem Oberbegriff des Haupt anspruches.

Werkzeuge zum spanenden Herstellen eines Gewindes umfassen Gewindebohrer zur Herstellung von Innengewinden und Schneid eisen zur Herstellung von Außengewinden. Solche Werk zeuge sind aus der US-PS 31 25 772 bekannt und weisen drei unterschiedliche Gewindeabschnitte auf. Zwischen den beiden äußeren Gewindeabschnitten sind - also etwa mittig - einige Gewindegänge vorgesehen, die eine geringere Höhe aufweisen. Statt der Gewindespitzen sind umlaufende, zur Achse um 60° geneigte Rampen angeordnet. Jede dieser Rampen hat im Be zug auf die Achse des Werkzeuges einen unterschiedlichen Abstand, so daß jede Rampe eine andere Abmessung aufweist. Dieses Werkzeug dient nur dazu, einwandfreie Gewinde mit einem V-förmigen Gewindegang - im Querschnitt gesehen - auch bei schwerbearbeitbaren Werkstoffen durch Schnittaufteilung herzustellen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Art so zu verbessern, daß mit dem Werkzeug ein Gewinde mit optimaler Sperrung bei entsprechender Belastung der Gewin deverbindung hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Werkzeug in der im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Weise ausgebildet.

Wenn beispielsweise in einem Werkstück ein Gewinde mit dem erfindungsgemäßen Gewindebohrer hergestellt wird, und wenn in dieses Gewinde ein Bolzen mit Normgewinde eingeschraubt wird, kann der Bolzen frei laufend in das Gewinde einge schraubt werden, bis eine axiale Kraft vorgegebener Größe zwischen Bolzen und Werkstück auftritt. Bei Auftreten die ser Kraft kommt der Gewindescheitel des Bolzens in Berüh rung mit der Rampe des Gewindeganges in dem Werkstück, so daß dem weiteren Einschrauben des Bolzens eine entsprechen de Haftreibung entgegengesetzt wird. Wird die Kraft bei einem völligen Festziehen des Bolzens an dem Werkstück wei ter erhöht, so greifen die hinteren Flanken des Gewinde gangs an dem Bolzen an den gegenüberliegenden Flanken des Gewindes am Werkstück an, so daß eine vollständige Sper rung der beiden Teile gegeneinander erreicht wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeuges nimmt der Winkel der Rampe mit der Härte des Werkstückes zu. Damit ist eine optimale Abstimmung der Sperrung des Gewindes auf die Härte des verwendeten Materials möglich.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin dungsgemäßen Werkzeugs beträgt der Winkel bei American Stan dard- und Unified Standard-Gewinden zwischen ³/₈ und ³/₄ Zoll zwischen 15° und 35°. Durch eine geeignete, im folgenden näher erläuterte Wahl des Winkels kann eine maximale Sper rung zwischen den beiden Teilen erzielt werden, ohne daß die Bruchfestigkeit der Teile beeinträchtigt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gewindebohrers als Aus führungsbeispiel des Werkzeuges;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung, die in dem Kreis 4 von Fig. 3 gezeigt ist; und

Fig. 5 eine ausschnittsweise Querschnittsansicht einer mit einem Gewinde versehenen Bohrung, die mit dem Gewindebohrer hergestellt wurde und in die ein Gewindebolzen eingeschraubt ist.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel für das erfindungsge mäße Werkzeug ein Gewindebohrer 10 zum Bohren eines Schrau bengewindes gezeigt, der einen zylindrischen Schaft 12 mit einem Endabschnitt 14 an einem seiner Enden zum Eingriff eines Betätigungswerkzeugs aufweist. Das gegenüberliegende Ende des Schaftes 12 ist mit einem Hauptabschnitt 16 verse hen, der mit einem Gewinde 18 versehen ist. Mehrere, mit Umfangsabstand zueinander angeordnete, sich in Längsrich tung erstreckende Spannuten 20, 22, 24 sind im Hauptab schnitt 16 ausgebildet. Das vordere (linke) Ende des Ge windebohrers 10 ist mit einem Anschnittabschnitt 26 mit verjüngtem oder verringertem Durchmesser zum Ausrichten des Gewindebohrers 10 innerhalb einer geeigneten Bohrung verse hen, in der das Gewinde geschnitten werden soll.

Das Gewinde 18 weist einen schraubenförmigen Gewindegang 28 auf, der, wie in Fig. 3 und 4 zu sehen ist, radial nach außen konvergierende Flanken 30, 32 aufweist, die einen Fußbereich 34 und einen Kammbereich 36 begrenzen. Der Kamm bereich 36 des Gangs 28 ist mit einer Rampe 38 ausgebildet, die unter einem vorgegebenen Winkel A zu der Achse des Ge windebohrers 10 angeordnet ist, wobei der Winkel derart ge wählt ist, daß er einen wirksamen Eingriff des Gewindekamms des zugeordneten Gewindebolzens mit dem Gewinde sicher stellt, das mit dem Gewindebohrer 10 hergestellt wird. Es hat sich gezeigt, daß eine optimale Sperrung zwischen Bol zen und Muttergewinde erzielt werden kann, ohne daß diese Teile an Bruchfestigkeit verlieren, indem man die axiale Länge der Rampe 38 auf etwa 0,508 mm fest setzt und deren Winkel zu der Achse des Gewindebohrers 10 derart ausbildet, daß ungefähr die Hälfte der maximalen Toleranz zwischen Bolzen und Muttergewinde sowie ein Si cherheitsspiel von ungefähr 0,0508 mm auf der Rampenlänge von 0,508 mm aufgenommen wird.

Beispielsweise ist für eine Standardmutter mit Bolzen mit ³/₈- Zoll-Gewinde und einer Gangzahl von 16 pro Zoll das zu lässige Durchmessergrößtmaß 9,525 mm und das zulässige Durchmesserkleinstmaß 9,1313 mm. Die Differenz zwischen diesen beiden Grenzen, d. h. 9,525 - 9,1313, ergibt 0,3937 mm. Wenn dazu das obengenannte Sicherheitsspiel von 0,0508 mm addiert wird (das einen Ausgleich für Werkzeugabnutzung und dergleichen schafft), ergibt sich 0,4445 mm. Die Hälfte hiervon ist 0,22225 mm. Der Winkel A, dessen Tangens 0,22225 dividiert durch 0,508 entspricht, ist 23,5°. Des halb ist der optimale Winkel, mit dem die Rampe 38 be züglich der Achse des Gewindebohrers 10 angeordnet ist, gleich 23,5°. Bei American Standard- oder Unified Standard- Gewinden ist demnach der Rampenwinkel bei einem ³/₈-Zoll- Normgewinde mit einer Gangzahl von 16 pro Zoll in der To leranzklasse 1 gleich 23,5 ± 0,5°, in der Toleranzklasse 3 gleich 15,9 ± 0,5° und bei einem ³/₄-Zoll-Normgewinde mit einer Gangzahl von 10 pro Zoll in der Toleranzklasse 1 gleich 30,1 ± 0,5°.

Die vorstehend erläuterte Berechnung für den Rampen winkel gilt nicht nur für American Standard- oder Unified Standard-Gewinde, sondern auch für andere Normgewinde oder auch für Sägengewinde. Die Rampenwinkel können auch auf die Härte des Materials des Werkstückes abgestimmt werden, in dem das Gewinde hergestellt wird, wobei der Winkel A mit der Härte des Werkstückes zunimmt, um eine optimale Sperrung zu erreichen.

Fig. 5 zeigt ein Werkstück 50, das mit einer Bohrung 52 ausgebildet ist, die ein Gewinde 54 aufweist, das mit dem Gewindebohrer 10 hergestellt wurde. Insbesondere weist das Gewinde 54 einen Schraubengang 56 mit einem Fußbereich 58 auf, der mit einer Rampe 60 ausgebildet ist, die komple mentär zur Rampe 38 des Gewindebohrers 10 ist, und von die ser gebildet wurde. Die mit Gewinde versehene Bohrung 52 nimmt einen Gewindebolzen 62 mit einem Standardaußenge winde 64 auf, das einen schraubenförmigen Kammbereich 66 aufweist. Wenn der Gewindebolzen 62 in die Bohrung 52 der art eingeschraubt ist, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Gewindebolzen 62 frei drehbar, bis das Werkstück 50 und der Gewindebolzen 62 einer vorbestimmten axialen Kraft aus gesetzt werden. Dann kommt der Kammbereich 66 des Gewindes 64 in Berührung mit der Rampe 60, und der Gewindebolzen 62 wird in der Bohrung 62 durch Haftreibung gesperrt. Wird ein höheres Drehmoment beispielsweise auf den Gewindebolzen 62 aufgebracht, dann tritt eine noch größere Kraft und damit eine größere Haftreibung zwischen dem Kamm 66 und der Rampe 60 auf, bis die Flanken des Ganges 56 mit den gegenüberlie genden Flanken des Ganges 64 in Eingriff kommen, worauf jede Relativbewegung zwischen dem Werkstück 50 und dem Gewinde bolzen 62 gesperrt ist.

Claims

1. Werkzeug zum spanenden Herstellen eines Gewindes mit einem Hauptabschnitt und einem Anschnittabschnitt zur Zentrierung des Werkzeuges am Werkstück, wobei der Haupt abschnitt und der Anschnittabschnitt einen schrauben förmigen Gewindegang mit jeweils einer vorderen und einer hinteren Gewindeflanke, die im Fall eines Gewindebohrers radial nach außen und im Fall eines Schneideisens radial nach innen konvergieren, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle eines Gewindebohrers der radial äußere Rand und im Fall eines Schneideisens der radial innere Rand der vorderen Gewindeflanke (32) mit der hinteren Gewindeflan ke (30) mittels einer Rampe (38) verbunden ist, die sich unter einem vorgegebenen Winkel (A) zur Achse des Werk zeuges erstreckt.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (A) der Rampe (38) mit der Härte des Werkstücks (50) zunimmt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (A) bei American Standard- oder Unified Standard-Gewinden von ³/₈ Zoll bis ³/₄ Zoll zwischen 15° und 35° beträgt.