DE2901059C2 - Durch spanlose Verformung hergestellte Bohrschraube - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine durch spanlose Verformung hergestellte Bohrschraube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Einbohrendteil oder eine Bohrspitze einer Bohrschraube. Diese Bohrschrauben haben einen länglichen Schaft mit daran angeformten Schraubengewindegängen von im wesentlichen gleichem Außen- und gleichem Kerndurchmesser und mit ihm einstückig am einen Schaftende einen mit Mitteln zum Eingriff eines Schraubendrehers versehenen Kopf und am anderen Schaftende das Einbohrteil.

Diese Bohrschrauben haben die Funktion, in einem einzigen Arbeitsgang ein Loch in ein Werkstück zu bohren, Muttergewindegänge in der Wand eines Loches einzuschneiden und das Werkstück an seinem Platz festzuschrauben. Gewöhnlich benutzt man bei dieser Befestigungsart eine große Anzahl von Bohrschrauben in einer kurzen Zeitspanne. Hierbei stößt man auf die Aufgabe, die Arbeit dadurch möglichst wirtschaftlich auszuführen, daß man die Bohrfähigkeit der Bohrschraube optimal gestaltet. Der für das Eindringen des Bohrendes in das Werkstück erforderliche Druck, die für das Bohren erforderliche Zeit und die Effektivität, mit der der Schraubenteil das Werkstück befestigen kann, hängen letztlich von der Fähigkeit der Bohrschraube ab, ein Loch zu bohren. Die Bohrschraube hat nur eine geringe Wirksamkeit, wenn ein höherer Druck und eine längere Zeitspanne als gewöhnlich erforderlich sind, damit die Bohrschraube in das Werkstück eindringt. Dann treten bei der Befestigung eines Werkstücks Schwierigkeilen auf und folglich ist die Wirtschaftlichkeit der Bohrschraube unbefriedigend.

Gewöhnlich umfaßt der Einbohrendteil oder die Bohrspitze einer Bohrschraube einen mit dem Schraubenschaft koaxialen Teil, zwei Spanabflußflächen, die in dem Zylinderteil so ausgebildet sind, daß sie in bezug auf die Mittelachse dieses Teils geneigt und aufeinander gegenüberliegenden Seiten dieser Achse angeordnet sind, sowie Endflächen des Zylinderteils in der Form eines Daches.

Zur Herstellung einer Bohrschraube sind zwei Verfahren üblich:

Spanabhebende Formgebung oder Warmpressen und Spitzkneifen. Die durch eine Schneidbearbeitung hergestellten Bohrschrauben sind zwar in ihrer Bohrleistung gut aber teuer. Durch Warmpressen und Spitzkneifen kann man sie billiger herstellen; sie sind den erstcrwähnten aber an Bohrleistung unterlegen.

Durch die DE-AS 15 75 167 sind z. B. durch Warmpressen hergestellte Bohrschrauben bekannt, bei denen in der Bohrspitze einander gegenüberliegende Nuten eingeformt sind, die in der Schraubenlängsrichtung durch zueinander rechtwinklig stehende Flächen eingefaßt werden. Jedoch können diese Schrauben vermutlich auch wegen der engen Spannuten die durch Schneidbearbeitung hergestellten in ihrer Bohrleistung nicht erreichen.

Bei der Bohrschraube nach der US-PS 37 89 725 werden die durch spanabhebende Formung entstandenen Spannuten jeweils von zwei rechtwinklig aufeinander stehenden Flächen begrenzt, von denen eine konkav zylindrisch gekrümmt sein kann. Am Zusammenstoß der Begrenzungsflächen tritt jedoch ungünstigerweise eine Ecke auf; außerdem verengen sich die Nuten zum Schraubenkopf hin.

Bei den aus der DE-GM 66 09 113 und der FR-OS 20 12 405 bekannten Bohrschraube,!! sind die Spannuten ebenfalls durch zwei im wesentlichen aufeinander senkrecht stehenden und zwischen einander eine Ecke bildenden Flächen begrenzt, von denen eine in nicht näher beschriebenen Weise »etwa gekrümmt« sein kann. Auch diese durch spanlose Verformung hergestellten Nuten verengen sich offenbar zum Kopfende der Schraube hin.

Aus der DE-OS 20 60 051 sind Bohrschrauben mit spiralförmigen Spannuten 14 von anscheinend zylindrischem Querschnitt bekannt, bei denen ebenfalls Gefahr besteht, daß die Nuten durch Späne verstopft werden.

Die DE-AS 13 03 320 zeigt Bohrschrauben, bei denen auch die ebenen Begrenzungsflächen der durch spanabhebende Formung erzeugten Spannuten senkrecht aufeinander stehen. Die hierbei auftretende Ecke ist ungünstig für den Spanabfluß.

Schließlich ist durch das DE-GM 69 15 322 eine Bohrschraube bekanntgeworden, bei der die Spannuien zwischen einer vorderen und einer hinteren Seitenwand einen ebenen Nutengrund aufweisen, so daß in den

Spannuten sogar zwei Ecken entstehen.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher darin gesehen, eine Bohrschraube zu schaffen, bei der die Späne möglichst glatt entlang der Abflußflächen abgeführt werden, um das Eindringen der Bohrschraube zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bohrschraube der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalendes Anspruchs I.

Bei einer erfindungsgemäßen Bohrschraube kann

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man dem S^panwinkel des Einbohrendes dadurch einen verhältnismäßig großen Wert geben, daß man eine konische oder in vorteilhaften Abwandlungen zusätzlich eine zylindrische oder ebene SpanabfluBfläche einführt. Das hai den Vorteil, daß man bei hervorragenden Bohrleislungen nur einen verhältnismäßig niedrigen Bohrdruck aufwenden muß. Durch entsprechende Änderung des durch die konische Spaufiäche und die Endfläche gebildeten Spsswinkels oder des Spanwinksfs, der durch die zylindrische Spanfläche und die Endfläche gebildet wird, und des Krümmungsradius der Zylinderfläche kann man einen Spanwinkel mii jedem gewünschten Wert auswählen. Dadurch, daß man für den Spanwinkel jeden gewünschten Wert aussuchen kann, ist es auch möglich, erfindungsgemäße Bohrschrauben dann höchst wirksam zu werden, wenn Werkstücke aus sehr hartem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl, zu befestigen sind.

Die beim Bohren entstehenden Späne können glatt entlang der Abflußflächen abgeführt werden, die, weil sie aus ironischen Rächen gebildet sind, sich in dem Maße erweitern, wie sie sich von der Mittelachse des Einbohrendes entfernen. Sogar wenn ein Werkstück aus zähflüssigem Material besteht, ist keine Gefahr, daß die Spanflächcn durch Späne verstopft werden, und die Bohrschraube dringt leicht in das Werkstück und befestigt es an seinem Ort. Eine erfindungsgemäße Bohrschraube läßt sich billig durch Spitzkneifen herstellen, so daß die Herstellungskosten viel niedriger Hegen als bei denen, die durch spanabhebende Arbeitsverfahren hergestellt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungsfigurötii in denen die Erfindung an Ausführungsbeispielen ausführlich erläutert und schematisch dargestellt ist. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Kopf einer Bohrschraube;

F i g. 2 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bohrschraube;

F i g. 3 eine Ansicht zur Erklärung der Spanabflußfläche:

F i g. 4 und 5 eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht uuf das Einbohrende einer erfindungsgemäßen Bohrschraube;

F i g. b eine Seitenansicht des Einbohrendes;

F i g. 7 eine Ansicht eines eine Bohrung ausführenden Bohrendes;

F i g. 8 eine Seitenansicht ähnlich der F i g. 6 aber von einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig.9 und 10 eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht der Ausführungsform von Fig.8 zur Erklärung der Spanfläche;

F i g. 11 und 12 eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht ähnlich der Fig.4 und 6 von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Wie in den Fi g. I und 2 dargestellt, umfaßt die Bohrschraube einen Kopf 1, einen mit Gewindegängen, die Mulicrgcwindegänge in ein Werkstück einschneiden ao können, versehenen Schaft 2 und einen Einbohrendteil 3. Am Kopf 1 sind Mittel für den Eingriff eines Schraubendrehers vorgesehen, die bei der vorliegenden Ausführungsform als Kreuzschlitz 9 ausgebildet sind. Die SchraubengewindegSnge in dem Schaft 2 haben einen im wesentlichen gleichmäßigen Außen- und Kerndurchmcsscr. Das Einbohrende 3 umfaßt einen zylindrischen Teil 4 mit einem im Bezug auf den Schaftdurchmesser vorbestimmten Wert, zwei nahe dem vorderen Ende des ZylinderteiB 4 angeordnete Spanabflußflächen 5 und.5', die hinsichtlich der Mittelachse des Einbohrendes geneigt und auf einander gegenüberliegenden Seiten dieser Achse angeordnet sind, sowie zwei Endflächen 6 und 6', die sich in der Mittelachse in Form eines Daches schneiden. , . ,

Wie F i g. 3 zeigt, umfaßt die Spanfläche 5 einen zylindrischen Rächenteil 5a von jedem gewünschten Zylinderdurchmesser, wobei der Rächenteil 5a in bezug auf eine Schneidkante 7 einen Spanwinkel (rake angle} bildet und einen konischen Flächenteil 56, der an den zylindrischen Flächenteil 5a angrenzt Die Spanfläche 5 ist so geformt daß sie in demjenigen ihrer Teile einen konstanten Krümmungsradius aufweist in dem die Schneidkante 7 gebildet wird, und in dem konischen Rächenteil 5b der Spärifläche 5 wächst der Krammürigsradius in dem Maße, wie der Abstand von der Mittelachse des Zylinderteils 4 wächst Wie aus den F i g. 4, 5 Und 6 erkennbar, ist die Mittelachse eines Zylinders C (siehe F i g. 3), der die zylindrische Spanflächc 5a bildet parallel zu der Endfläche 6. Daher ist die Schneidkante 7, die einen in dem Schnitt zwischen der Zylinderfläche 5a und der Endfläche 6 angeordneten Grat bildet ebenfalls zur Mittelachse des Zylinders C parallel. Die Endfläche 6 bildet in bezug auf die Schneidkante 7 einen Anstellwinkel (relief angle) von angemessener Größe.

Eine Spanabflußfläche 5' und eine Endfläche 6', die symmetrisch mit der Spanabflußfläche ξ bzw. Endfläche 6 in bezug auf die Mittelachse des Einbohrendes 3 angeordnet sind, bilden zwischen sich eine Schneidkante T in derselben Weise, wie die Spanfläche 5 und die Endfläche 6 zwischen sich die Schneidkante 7 bilden. Die beiden Endflächen 6 und 6' sind im Zentrum des Bohrendes 3 einander benachbart und bilden, wie F i g. 5 zeigt einen Grat 8 von kurzer Länge, der als Meißel dient

Im Betrieb gräbt sich das Einbohrende 3 sogleich in ein Werkstück 11 (F i g. 7) ein und formt ein Loch, wobei wegen der erfindungsgemäßen zylindrischen Spanflächen 5a und 5a'der Bohrdruck nur klein zu sein braucht Mit anderen Worten: ein erfindungsgemäßes Einbohrende ist scharfkantig. Während eines Einbohrvorganges an einem Werkstück gebildete Späne können in Form einer Spirale 10, wie in F i g. 7 gezeigt oder in Stücken entlang der Spanflächen, hier auf den Flächenteilen Sb und 5b', die mit der Entfernung von der Mittelachse des Einbohrendes 3 in der Breite zunehmen, weil diese Spanflächenteile als konische Flächen ausgebildet sind, abgeführt werden.

F i g. 8 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spanflächen 5 und 5' des Einbohrendes 3 jede die Form eines Konusteils haben, wobei die Mittelaci.'je 12 eines jeden eine Spanfläche 5 bzw. 5' bildenden Teilkonus, wie in F i g. 9 gezeigt, die Mittelachse 13 des Einbohrendes ί unter einem Winkel tx schneidet, der kleiner ist als die Hälfte des die Schneidkante an der Spitze des Einbohrendes 3 bildenden Winkels. Wie aus Fig. 10 ersichtlich, kommt die Mittelachse 12 des Konus nicht mit der Mittelachse 13 des Einbohrendes 3 in Berührung und liegt geringfügig außerhalb der Verlängerung dieser Achse. Außerdem liegt die Konusspitze, wie in F i g. 10 zu sehen, vor dem Grat 8, wenn man in Eindringrichtung des Einbohrendes 3 sieht. Die Endfläche 6 bildet einen Anstellwinkel von passendem Wert in bezug auf die Schneidkante 7.

Die F i g. 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Spanflächen 5 und 5' des Einbohrendes 3 einen ebenen Flächenteil 5c und einen

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konischen Flächenteil 5b umfassen, wobei der Schnitt des ebenen Flächenteils 5c mit einer der Endflächen 6 oder 6' eine Schneidkante 7 oder T bildet. Die ebene Spanfläche 5c bildet einen Spanwinkel und die Endflächen 6, 6' bilden einen Anstellwinkel in bezug auf die Schneidkante.

Die in den F i g. 8 und 11 gezeigten Ausführungsformen leisten Hervorragendes bei der Abfuhr der während des Einbohrvorgangs erzeugten Späne, was zu eimer Erhöhung der Bohrgeschwindigkeit und infolgedessen zu einer Beschleunigung des Befestigungsvorgangs führt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

15

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50

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Claims (3)

29 Ol 059 Patentansprüche:

1. Durch .spanlose Verformung hergestellte Bohrschraube mit einem Gewindeschaft, einem Schraubenkopf und mit ihnen einstückig einem bohrfähigen, zylindrischen Endteil, der zwei zu seiner Mittelachse geneigte, in bezug auf diese auf einander gegenüber liegende Seiten angeordnete, eine Dachform miteinander bildende Endflächen und zwischen ihnen am Zylinder angeformte," zur Mittelachse geneigte, teilweise konkav gekrümmte Spanabflußflächen aufweist, wobei der Schnitt jeder Spanabfhißfläche mit der entgegen der Schneidrichtung benachbarten Endfläche eine Schneidkante bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder der Spanabflußflächen (5,5') ein im wesentlichen konischer Rächenteil (56, 5b') gehört, dessen Krümmungsradius bi dem Maße wächst wie der Abstand des FlächeEteils von der Mittelachse (13) wächst.

2. Bohrschraube nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder der Spanabflußflächen (5,5') außer dem konischen Flächenteil (5b, 5b') noch ein im wesentlichen zylindrischer Flächenteil (5a, 5a') mit einer zu einer der Endflächen (6,6') parallel angeordneten Achse gehört, wobei die beiden Flächenteile in Richtung Schneidkante glatt ineinander übergehen.

3. Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder der Spanabschlußflächen (5,5') ein ebener, in den konischen Flächenteil (5b, 5b') fibergehender Flächenteil (5c) gehört, wobei der Schnitt jedes ebenen Ftächen*dls mit der dazugehörigen, benachbarten Endfläche (6, 6') die Schneidkante (7,7') bildet.