DE3800489C2 - Gewinde-Strehlwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strehlwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Gewindeschneidkopf mit mehreren fortlaufend numerierten Strehlwerkzeugen der oben genannten Art.

Aus US-PS 2 239 736 sind Strehler bekannt, die in einer in dieser Vorveröffentlichung dargestellten Weise in einen Kopf einzusetzen sind. Solche Strehler werden oft in Sätzen benutzt, um Gewinde einer Vielfalt von Typen auf einer großen Vielfalt von Werkstücken aus Eisenmaterial oder Nicht-Eisenmaterial zu schneiden.

Solche Werkzeuge und die zugehörigen Köpfe und Maschinen sind über die Jahre hinaus erfolgreich eingesetzt worden. Jedoch haben sich Probleme bei der Erzeugung von Gewinden, insbesondere Rohrleitungsgewinden, auf sehr weichen oder sonst am Rand bearbeitbaren Materialien ergeben, die aufgrund ihrer relativ geringen Kosten zunehmend in weit verbreitete Benutzung kommen. In vielen Fällen werden beim Gewindeschneiden dann lange fadenförmige Späne erzeugt, die ein Abreißen an den Profilspitzen des Gewindes hervorrufen und die Erreichung der gewünschten Gewindegüte verhindern.

Es hat sich herausgestellt, daß - insbesondere bei NPT-Gewinden (National Pipe Taper), die sich durch scharfe Profilspitzen auszeichnen, - die gegenseitige Einwirkung zwischen den Schneidwerkzeugen und dem Werkstück eine Quetschwirkung hervorruft, die Reißerscheinungen sowohl an den Flanken wie auch an den Profilspitzen verursacht. Es wurde bereits vorgeschlagen, diesen und ähnlichen Problemen dadurch zu begegnen, daß die Werkzeuge so angeordnet werden, daß sie in reibender oder glättender Weise arbeiten. Dies führt jedoch zu Wärmeerzeugung und vermindert die Lebensdauer bzw. Standzeit der Strehler.

Die US-A-1 007 317 beschreibt ein gattungsgemäßes Werkzeug zum Schneiden von Gewinden mit einer Vielzahl von axialen hintereinander angeordneten Schneidzähnen, die derart ausgebildet sind, daß jeweils eine Flanke jedes Schneidzahnes von der Profilspitze bis zum Profilgrund hin zurückgesetzt ist, d. h. das Profil der Schneidzähne asymmetrisch ist. Dadurch werden die Flanken der Schneidzähne entlastet.

Ferner ist es bekannt, Strehler mit entlasteten Flanken in Sätzen zu verwenden. Die Strehlwerkzeuge werden abwechselnd derart angeordnet, daß die Strehler mit ungeradzahliger Nummer, beispielsweise an der vorderen Flanke entlastet sind und die Strehler mit geradzahliger Nummer an der rückwärtigen Flanke entlastet sind.

Es hat sich gezeigt, daß mit den bekannten Schneidwerkzeugen Beschädigungen der Profilspitzen und Flanken insbesondere bei sehr weichen zu fadenförmigen Spänen neigenden Materialien nicht völlig verhindert werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strehlwerkzeug zu schaffen, das es ermöglicht, ein Gewinde mit hoher Güte selbst in ein Werkstück aus sehr weichem Material zu schneiden, ohne daß Risse an den Profilspitzen oder Flanken des Gewindes auftreten. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, einen Gewindeschneidkopf mit mehreren fortlaufend numerierten Strehlwerkzeugen zu schaffen, mit dem sich ein Gewinde hoher Güte selbst in ein Werkstück aus sehr weichem Material schneiden läßt, ohne daß Risse an den Profilspitzen oder Flanken des Gewindes auftreten.

Die Lösung dieser Aufgaben erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. 4.

Durch die Erfindung wird ein verbessertes Strehlwerkzeug geschaffen, das das Schneiden von Gewinden auf einem Werkstück mit vermindertem Kraftaufwand und mit verminderter Wärmeerzeugung gestattet und das den Zutritt von Gewindeschneide oder Kühlmittel zur Eingriffsfläche zwischen Werkzeug und Werkstück erleichtert.

Dabei lassen sich die verbesserten Strehlwerkzeuge praktisch zu gleichem Preis und mit gleichem Kostenaufwand herstellen wie die herkömmlichen Gewindeschneidwerkzeuge bzw. Strehler. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt in wesentlich vergrößertem Maßstab, der das Profil der das Gewinde schneidenden Elemente eines Strehlwerkzeuges gemäß der Erfindung wiedergibt, wobei ein Vergleich mit dem Stand der Technik durch gestrichelte Linien angedeutet ist; und

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung eines abgewandelten Strehlwerkzeuges, bei dem das Profil der die Gewinde schneidenden Elemente spiegelbildlich zu dem Strehler gemäß Fig. 1 ist und wobei ein solcher abgewandelter Strehler in Verbindung mit einem Strehler gemäß Fig. 1 benutzbar ist.

Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die Strehlwerkzeuge gemäß der Erfindung mit einer Anzahl typischerweise 8 bis 10 gleichen das Gewinde schneidenden Zähnen oder Rippen 10 versehen. Jede dieser Rippen 10 hat Profilspitzen 12 und ist über Profilgrundbereiche 14 von benachbarten Rippen in Abstand. Die vorderen und rückwärtigen Flanken der das Gewinde bildenden Rippen sind jeweils bei 16 und 18 dargestellt. Im typischen Fall ist die Breite dieser Rippen 10 im Bereich zwischen 0,635 mm und 2,54 mm. Der Abstand zwischen benachbarten Profilspitzen 12 beträgt zwischen 1 mm und 3,2 mm. Herkömmlicherweise sind die Rippen symmetrisch um eine Achse 20 gebildet, die rechtwinklig zur Schraubenachse des Werkstücks steht, so daß die Gewinde bildenden Elemente Spiegelbilder des auf dem Werkstück zu bildenden Gewindes sind. Das Profil der rückwärtigen Flanke 18 des Strehlers gemäß Fig. 1 ist so in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis ausgebildet. Die vorwärtige Flanke hat jedoch ein neuartiges Profil 16. Das Profil der in herkömmlicher Weise ausgebildeten vorderen Flanke ist in gestrichelten Linien bei 16′ gezeigt.

Im typischen Fall beträgt der Entlastungswinkal, d. h. der Winkel A zwischen der neuartigen Flanke 16 und der in herkömmlicher Weise geformten 16′ zwischen 0° 10′′ und 3°.

Es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese Zurückversetzung der vorderen Flanke um einen Entlastungswinkel A gegenüber dem herkömmlichen normalen Profil 16′ nicht allein ausreicht, um das oben angesprochene Profil der Beschädigung der Profilgrundbereiche, Profilspitzen und Flanken der geformten Gewinde bei sehr weichem, zu fadenförmigen Spänen neigende Material ausreicht und auch nicht bei der Herstellung von Gewinden mit sehr scharfen Profilspitzen. Es wurde daher im Rahmen der Erfindung herausgefunden, daß diese Probleme wesentlich vermindert oder beseitigt werden können, wenn noch eine weitere Modifikation des Profils vorgenommen wird.

Gemäß der Erfindung ist die Flanke 16 noch weiterhin in einem Abschnitt des Profilgrundbereichs dadurch entlastet, daß eine Oberfläche 16′′ vorgesehen wird, die einen noch größeren Entlastungswinkel aufweist; beispielsweise und vorzugsweise kann diese Fläche 16′′ im wesentlichen parallel zur Achse 20 liegen, wodurch der Profilgrundbereich 14 wirksam und asymmetrisch aufgeweitet wird. Die Anordnung der Oberfläche 16′′ ist derart, daß die Weite des Profilgrundbereiches 14 das 1,5-fache bis 3-fache der Weite des Profilgrundbereiches in herkömmlich ausgebildeten Strehlern beträgt. Das Maß der Abwandlung des größeren Teiles der Flanke und die weitere Profilabwandlung des Profilgrundbereiches werden bestimmt durch den Typ des zu bildenden Gewindes und die Art des Materials aus welchem das mit Gewinde zu versehene Werkstück besteht, dabei sind die größten Abwandlungen für die Bearbeitung der weichesten Materialien und der schwierigsten Gewindeformen vorzusehen.

Der Strehler gemäß Fig. 2 hat ein Profil seiner das Gewinde formenden Elemente, das ein Spiegelbild von dem Profil ist, wie es beim Strehler nach Fig. 1 vorgesehen ist. Die vorderen Flanken 22 der das Gewinde formenden Rippen 24 sind in der herkömmlichen, unabgewandelten Form, während die rückwärtigen Flanken 26 in gleicher Weise abgewandelt sind, wie die vorwärtigen Flanken 16 des Strehlers gemäß Fig. 1.

Es können auch Strehler vorgesehen werden, die in abwechselnder Folge die Ausbildung von Schneidelementen gemäß Fig. 1 und Schneidelementen gemäß Fig. 2 aufweisen. Solche Strehler können allein benutzt werden zum Gewindeschneiden an Drehbänken. Häufiger jedoch werden die Strehler in Sätzen benutzt, wie dies beispielsweise auch in US-PS 2 239 736 gezeigt ist. In solchen Fällen, in welchen zwei oder mehr Strehler benutzt sind, werden sie abwechselnd eingesetzt. Die Strehler mit ungeradzahliger Nummer können dann die in Fig. 1 gezeigte Form aufweisen und die Strehler mit geradzahliger Nummer können dann die Form nach Fig. 2 aufweisen.

Während des Gewindeschneidens wirken die oben erläuterten Entlastungsmaßnahmen dann dahingehend, daß die Schneidwirkung der abwechselnd eingesetzten Strehler im wesentlichen an den gegenüberliegenden Seiten der einander zugeordneten Form erfolgt, um die oben erwähnte verbesserte Arbeitsweise, insbesondere eine Verbesserung in der Oberflächengüte und Formgüte des Gewindes zu erreichen.

Wegen der Modifizierung der Gewindeform bearbeiten die Strehler gleichzeitig im wesentlichen eine Flanke des Gewindes auf einem Werkstück und vermeiden so eine Abhebe- und Reißwirkung an der Gewindespitze des Werkstücks, wie dies bei den herkömmlichen Werkzeugen unvermeidlich war. Durch die Entlastungsmaßnahmen werden lange Späne vermieden, die bisher das Reißen der Profilspitze am Gewinde verursacht hat. Die erfindungsgemäßen Entlastungsmaßnehmen lassen ferner eine Rohbearbeitungs- und Fertigbearbeitungswirkung eintreten, durch die die Fertigbearbeitungs-Güte erhöht wird. Die Entlastungsmaßnahmen gestatten auch, daß Kühlmittel durch denjenigen Teil des Werkzeugs verteilt wird, der Wärmeerzeugung hervorruft. Hierdurch wird die Schmierung verbessert und es wird zum Entfernen der Späne und abgeriebener Teilchen beigetragen, die sonst zum Ausfall des Werkzeugs beitragen könnten.

Außer den dargestellten Ausführungsbeispielen sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, im Rahmen der in den Patentansprüchen wiedergegebenen Merkmale und deren Äquivalenten.

Bei den erfindungsgemäßen Strehlwerkzeugen bzw. Gewindeschneidköpfen mit mehreren Strehlwerkzeugen können die das Gewinde schneidenden Elemente, d. h. Zähne oder Rippen in an sich bekannter Weise zu tiefem gestaffeltem Arbeiten oder seitengestaffeltem Arbeiten angeordnet sein. In beiden Fällen sind die erfindungsgemäßen Entlastungsmaßnahmen unverändert oder entsprechend äquivalent anzuwenden.

Claims (4)

1. Gewinde-Strehlwerkzeug, das eine Mehrzahl von das Gewinde schneidenden Zähnen (10, 24) mit sich zwischen den jeweiligen Profilspitzen (12) und den jeweiligen Profilgrundbereichen (14) erstreckenden Schneidflanken (18, 22) aufweist, wobei nur eine der Schneidflanken (18, 22) jedes Zahnes (10, 24) spiegelbildlich zu dem auf dem Werkstück zu bildenden Gewindeprofil ist und die gegenüberliegende Schneidflanke (16, 26) auf einen wesentlichen Teil ihrer Länge von der Profilspitze (12) aus zum Profilgrund (14) hin um einen ersten Entlastungswinkel (A) zurückgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Schneidflanke (16, 26) in einem dem Profilgrund (14) benachbarten Abschnitt um einen zweiten, größeren Entlastungswinkel (16′′) zurückgesetzt ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Entlastungswinkel (A) zwischen 0 Grad, 10 Minuten und 3 Grad beträgt.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weite des Profilgrundbereiches (14) durch die beiden Entlastungswinkel (A, 16′′) der einen Schneidflanke (16, 26) auf das im wesentlichen 1,5-fache bis im wesentlichen 3-fache Maß gegenüber dem Spiegelbild des zu bildenden Gewindeprofils verbreitert ist.

4. Gewindeschneidkopf mit mehreren fortlaufend numerierten Strehlwerkzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Werkzeugen mit ungeradzahliger Nummer die rückwärtigen Schneidflanken (18) der Schneidzähne (10) spiegelbildlich zu dem auf dem Werkstück zu bildenden Gewindeprofil und die vorwärtigen Schneidflanken (16) von einem der Profilspitze (12) benachbarten Punkt aus nach dem Profilgrund (14) hin um den ersten Entlastungswinkel (A) und in dem dem Profilgrund (14) benachbarten Abschnitt um den zweiten, größeren Entlastungswinkel (16′′) zurückgesetzt ist, während bei den Werkzeugen mit geradzahliger Nummer die vorwärtigen Schneidflanken (22) der Schneidzähne (24) spiegelbildlich zu dem auf dem Werkstück zu bildenden Gewindeprofil und die rückwärtigen Schneidflanken (26) von einem der Profilspitze benachbarten Punkt aus nach dem Profilgrund hin um den ersten Entlastungswinkel und in dem dem Profilgrund benachbarten Abschnitt um den zweiten, größeren Entlastungswinkel zurückgesetzt sind.