WO2013113312A1 - Method and device for producing metal components with a shank that is deformed along the longitudinal axis thereof into at least one helix - Google Patents
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- WO2013113312A1 WO2013113312A1 PCT/DE2013/100029 DE2013100029W WO2013113312A1 WO 2013113312 A1 WO2013113312 A1 WO 2013113312A1 DE 2013100029 W DE2013100029 W DE 2013100029W WO 2013113312 A1 WO2013113312 A1 WO 2013113312A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/56—Making machine elements screw-threaded elements
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
- B21C23/14—Making other products
Definitions
- the invention relates to a method for the production of metallic components with a shaft which is deformed along its longitudinal axis to at least one helix and a device suitable for carrying out the method.
- fastening and connection technology components made of metal, which consist of a shaft and head portion, wherein the shaft portion is usually formed as a cylindrical pin or pin, which is provided on its lateral surface with a thread.
- screws, threaded bolts, dowels or anchors as fastening or connecting means.
- rotatable screws made of metal, which are used as transport screws, dosing and screw conveyors, and mixing screws or worm gears. These components also have a shaft and a head section. On the lateral surface of the shaft helical or spirally extending elements are arranged. Gear worms are groove-shaped threaded structures in the form of a spiral for power transmission. The head section of these screws is used for clamping in a chuck which is connected to a rotary drive.
- WO 2010/142458 A2 discloses a method for producing elongated metal components with helical grooves, in particular spiral drills or screws.
- a blank is introduced without prior heating in a guide die and subsequently cold formed in a jaw tool with at least two movable jaws whose inner wall has at least one section with a contour designed as a negative to form helical grooves.
- the cold forming process is triggered by an axially movable plunger which engages the free end of the blank located in the guide die. Due to the applied pressing force of the blank is pressed without prior heating at least partially through the central opening of the closed jaw tool. In this case, helical grooves are produced on the lateral surface of the blank during the contact with the tool contour by plastic cold deformation. After completion of the cold pressing process, the baking tool is opened and the formed into a drill or a worm blank removed from this.
- upstream cold forming stages can be provided in which the shank and / or head of the blank are preformed.
- a prefabricated blank is inserted into a multi-part jaw tool with the jaws open in the initial state, so that at least at the points where the jaws are open, located in the axial direction extending recesses.
- the individual jaws of the pressing tool have on their inner side for forming the radial outer contour a corresponding inner profiling as a negative.
- a thread is pressed onto the shaft-shaped section of the finished blank.
- By formed in the shank-shaped portion of the blank recesses prevents material from getting into the jaws of the baking tool during the pressing process. In the region of the recesses extending in the axial direction, no radial outer contour is produced during the pressing process.
- Such a screw is used for connecting semi-rigid materials.
- the preparation of this screw is done by winding a cut wire section.
- the helical pitch at the head end is smaller than at the tip side area.
- the production by winding wire is, especially when more stable screw elements are required, associated with a high cost. In addition, so only screw with a single helix can be produced.
- the invention has for its object to provide a method for the production of components from metallic materials, which is suitable for economical mass production of components with more stable helices and with slight technological changes, the production of different embodiments, especially those with multiple helices or helices , allows. Furthermore, a device suitable for carrying out the method is to be provided.
- a rod-shaped blank made of solid material or a sleeve designed as an elongate component is used.
- the blank may also consist of a sleeve which has at one end a section made of solid material.
- the blank may be prefabricated, e.g. as part of a complex production in a multi-stage press.
- a preformed blank may be used which consists of a shaft-shaped section with one or more longitudinally extending, eccentrically arranged strands. Both a rod made of solid material or the like and a sleeve can be preformed into a blank with one strand or two strands or so-called "legs" or "legs".
- a single rod-shaped strand or a plurality of strands arranged parallel to one another is / are converted into a helix or a plurality of helices twisted into one another.
- the prefabricated or preformed blank is inserted or inserted into a guide and subsequently formed by extrusion in at least one multi-part jaw tool with at least two movable jaws whose inner wall is provided with a helical contour designed as a negative.
- the guide may be a guide die or the jaws of the jaw tool may have a corresponding guide.
- the forming force required for extrusion is generated by means of a force acting on the free end of the blank press ram.
- the shank of the blank is at least formed into a stable strand with a nearly constant cross-section as a helix. This is only made possible by the offset between the centroid of the outlet opening of the jaw tool relative to the outgoing from the centroid of the central opening of the guide normals.
- the jaw tool is opened and the component produced with one or more helix transformed strand / strands taken from this.
- Helices in the aforementioned sense are curves with a constant, increasing, or decreasing radius.
- a preferred variant of the method consists in that, in an extrusion process, two or more strands can be formed synchronously at a distance from one another as helices, the individual strands being wound around each other without contact, in the manner of a two-start screw.
- a variant of the invention may also be that in the middle of the blank, along the longitudinal central axis, a first straight strand is pressed and the second strand, whose longitudinal central axis is offset to the longitudinal central axis of the first strand, is pressed as a single helix, which during the pressing process winds around the first strand.
- the first straight strand may have a tip at its end, the z. B. is used as a centering in the case of a screw.
- the straight strand can also already be produced as part of a prefabrication of the blank.
- a component according to the invention can also consist of at least two mutually parallel, longitudinally extending stable strand-like arms with a constant or in the pressing direction decreasing cross section each in the form of a helix.
- the original shaft of the blank is formed into at least two helical strands starting at the head section.
- the strands are arranged relative to one another in such a way that their areas of center of gravity are at a distance from the longitudinal center line of the head section by a certain amount, that is to say an offset.
- the amount of offset is usually in the millimeter range.
- Such fastening or connecting means allow a variety of different design and applications in industry and construction.
- a stable mandrel can be centrally inserted and fixed in the opening of the jaw tool.
- the helical strands formed during the pressing process wind around the mandrel or surround it.
- the mandrel is removed again and the jaw removal tool is opened.
- the mandrel can protrude into the opening of the baking tool or even protrude from the tool.
- the mandrel When using a sleeve as a blank, the mandrel is pushed to the upper end of the sleeve or even protruding.
- the lower portion of the ram is also formed as a sleeve, which during the pressing process on the mandrel pushes.
- the manufactured component is longer than the blank used after the pressing process. There is a change in length. By the pressing process, a material hardening of the helix strands occurs simultaneously.
- All process steps, starting from a cut rod or wire section, can be carried out in a multi-stage press.
- the blank can be heated before the extrusion process.
- the blanks may be made of different metallic materials, e.g. Aluminum, copper, steel or alloys that can be formed by extrusion.
- the helical strands produced by the extrusion process may have different cross-sectional shapes, e.g. round, oval, elliptical, polygonal (square, hexagon).
- the opening of the baking tool is adapted to the corresponding cross-sectional shape.
- the opening of the jaws can also have a cross-sectional shape which changes in the pressing direction and which is round, for example, at the point of entry into the jaw tool and elliptical or oval at the exit point.
- the shape-forming contour of the jaws may be different, in particular with regard to arc length, curvature and torsion or pitch of the helix.
- the individual helices or strands can be spaced apart from one another in different parallel directions, or it is also possible to form two or more helices which are intertwined and which do not touch one another. Also possible is a design with a straight strand and a helix that is wound around this strand.
- the inner contour of the jaw tools is designed so that the adjacent helices are offset depending on the number of helices in the pitch. In a two-helix version, these are offset by half a turn or pitch.
- a multi-part jaw tool For the production of components according to the invention with a plurality of helix strands, a multi-part jaw tool can be used, which has eccentrically arranged press openings, which are delimited by the peripheral jaws and a central core or insert. It can also be small single jaw tools are used, with a jaw tool is provided for each helix strand.
- the outer boundary of the helices may be greater than or less than or equal to the outer diameter of the blank or the outer periphery of the head portion.
- screws, threaded bolts and anchoring elements such as concrete anchor dowels or the like, can be produced by the process according to the invention.
- the helical strands are slightly compressed.
- rotatable screws can be produced according to this procedure, which are used in mixing, conveying and metering units or are used as gear worms for power transmission.
- the components produced according to the invention can subsequently be replaced by further forming operations, e.g. for the formation of the head section, to be treated. If necessary, the strand (s) formed into a helix can also be subsequently transformed.
- Fig. 1 three different embodiments of the invention produced components in perspective view
- Fig. 2 different variants of blanks in a simplified representation as a longitudinal section
- FIG. 3 shows the individual method steps A, B and C for producing a screw with a helical strand, in a simplified representation
- FIG. 4 shows a section along the line A-A in Fig. 3 in an enlarged view
- Fig. 6 is a section along the line A-A in Fig. 5, in an enlarged view, and Fig. 7 shows the individual process steps A, B and C for producing a dowel with two helical strands, in a simplified representation.
- FIG. 1 shows various components 1 produced by the method according to the invention.
- Figure a) shows a countersunk screw
- Figure b) a fixing anchor
- Figure c) a dowel.
- Each of these metallic components 1 consists of a head section 2 and two strands 3 and 4 adjoining it in the axial direction, which are formed as helixes or helices.
- the two parallel spaced, longitudinally extending stable strands 3, 4 are intertwined without touching each other.
- Each strand 3, 4 is arranged on the head portion 2, that the centroid of the respective strand 3, 4 is shifted to the center line M in an offset direction Z, as shown in Figure 2 for the strand 4.
- the individual components according to FIG. 1 differ only in the cross-sectional shape and the pitch of the strands 3, 4 and the head section 2.
- the extrusion process for the countersunk screw shown in Fig. A) was carried out starting from a blank of solid material.
- the head section 2 thus also consists of solid material. This is converted at the upper end to a countersunk head 5.
- the countersunk head is connected to a drive, not shown in more detail, e.g. Slot or Torx, equipped for a screw-in.
- the head portion 2 of the anchor according to Fig. B) is formed as a sleeve 6.
- the two strands 3 and 4 have an oval cross-sectional shape and are comparatively stable.
- Such an anchor may e.g. be used as a concrete anchor.
- the head portion 2 of the anchor according to Fig. C) is also formed as a sleeve 6.
- the pitch of the helices or the two strands 3, 4 of the anchor according to Fig. C) is significantly smaller than that of the anchor shown in Fig. B).
- the sleeve 6 of the anchor may be provided with an internal thread for receiving a screw.
- Fig. 2 various variants of prefabricated blanks are shown, which can be used for extruding the components 1 according to the invention.
- the blanks 7, T consist of a shank portion 8 and a head portion 2.
- a first blank 7 made of solid material, e.g. as a cylindrical rod. This can be made in an upstream Umformlay by upsetting a wire section.
- a second blank T is also shown, which differs from the blank 7 according to Fig. A) in that the shaft portion 8 already has two cross-sectionally oval strands 8a and 8b, which were formed in upstream forming stages.
- the two strands 8a, 8b are straight.
- the center axes M1 of the two strands 8a and 8b are outside the central axis M of the blank 7 '.
- the two strands 8a, 8b are respectively formed by extrusion into a helix.
- the third blank 7 shown in Figure c) is a prefabricated metal sleeve 6.
- the shank portion 8 of the metal sleeve 6 has already been shaped into two strands 8a and 8b which are oval in cross-section, in a manner analogous to that shown in FIG.
- the preformed strands 8a and 8b may also be referred to as so-called "legs.”
- the strands 8a and 8b may also have other cross-sectional shapes.
- the advantage of using blanks with preformed strands is that it is possible to work with lower press forces.
- here also the strength of the material used and their compressibility play a role.
- the device required for the extrusion process consists of a jaw tool 10 with four movable jaws 1 1, a guide die 12 and a ram 13 over which the required pressing force is applied.
- Baking tools with movable jaws for extrusion of metals are known in the art.
- the tools may be equipped with a different number of jaws, e.g. B. two, three, four or five jaws.
- Such a jaw tool consists of an outer, displaceable in the axial direction ring 16, in which the jaws 1 1 are mounted radially movable.
- the ring 16 is guided on a conical circumferential surface of the jaws 1 1, which tapers in the direction of the opening movement, as seen in step C.
- the ring 16 has a corresponding with this conical inner surface.
- the ring 16 For opening and closing the jaw tool, the ring 16 is moved either in the pressing direction or in the opposite direction. In the arrangement of the baking tool within a multi-stage press, the movement of the ring 16 is triggered by an unspecified engagement element by the feed movement of the carriage of the multi-stage press.
- the opening and closing movement of the jaws 1 1 can also be done in other ways.
- the sleeve-shaped guide die 12 has a central opening 12 a, whose cross-sectional shape is adapted to the cross-sectional shape of the blank 7.
- the blank 7 having a head portion 2 and a shaft portion 8 is inserted into the central opening 12a of the guide die 12 (step A).
- the press die 13 is delivered and brought into contact with the blank 7.
- the jaw tool 10 is structurally designed so that the centroid F of the limited by the inside of the jaws 1 1 outlet opening relative to the longitudinal centerline M of the tool or the blank 7 or component 1 is displaced in an offset direction Z, as shown in FIG. 4. Only by this offset, it is possible during the extrusion process on the formed as a negative inner contour 1 1 a of the jaws 1 1 to deform the shaft portion 8 of the blank 7 to at least one stable strand 4 as a helix.
- the deformation of the shaft portion to a Coiled strand 4 is shown in simplified form as process step B. Due to the high pressing forces a length change takes place during the extrusion process.
- the finished component 1 is longer than the blank used 7.
- the finished helical component 1 is removed (step C).
- the punch 13 still takes over the function as an ejector.
- FIG. 5 shows the method steps A, B and C for producing a screw with two helical strands starting from a cylindrical blank as a solid material.
- the jaw tool differs from that according to FIG. 3 in that it has two outlet openings 15.
- the centroid F (indicated by a dashed line) of each of the two outlet openings 15 is displaced with respect to the center line of the tool or of the component in a respective offset direction Z, as shown in FIG.
- a stable mandrel 14 is also arranged centrally, which extends up to the end face of the blank 7 pushed into the guide die 12 (method step A).
- FIG. 7 shows the method steps A, B and C for producing a dowel.
- the blank 7 consists of a sleeve 6, which corresponds to the embodiment shown in Fig. 2, Fig. C).
- the sleeve 6 is inserted into the guide die 12 and from the bottom, a mandrel 14 is inserted centrally into the sleeve.
- the outer diameter of the dome 14 is matched to the inner diameter of the sleeve 6, so that it is inserted with the usual game up to the upper end of the sleeve 6.
- the mandrel 14 additionally acts as a stabilizing element for the sleeve 6 during the pressing process.
- the lower portion of the ram 13 is also formed as a sleeve, as seen in the figure for step A.
- the pointing in the pressing direction annular end face of the punch engages the upper end of the sleeve 6 and pushes it slowly through the tool opening 15. This pushes the sleeve-shaped portion of the ram 13 over the fixed mandrel 14.
- the shaft portion 8 of the sleeve 6 is formed into two helical strands 3 and 4, which wind around the mandrel 14 (step B).
- the mandrel 14 is completely retracted and the jaw tool 10 for demolding of the component 1, the anchor, opened.
- a sleeve with two strands 8a and 8b, so-called “legs" according to FIG. 2, d), can also be used as the blank.
- the head section 2 of the dowel shown can be subsequently transformed.
- the free ends of the helices can be subsequently deformed to a point. All steps can be carried out in a particularly economical manner on a multi-stage press.
- components according to the invention can also be produced with three or four helices.
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Bauteilen mit einem Schaft, der entlang seiner Längsachse zu mindestens einer Helix verformt ist Method and device for producing metallic components with a shank which is deformed along at least one helix along its longitudinal axis
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen mit einem Schaft, der entlang seiner Längsachse zu mindestens einer Helix verformt ist und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. The invention relates to a method for the production of metallic components with a shaft which is deformed along its longitudinal axis to at least one helix and a device suitable for carrying out the method.
Aus der Befestigungs- und Verbindungstechnik sind Bauteile aus Metall bekannt, die aus einem Schaft- und Kopfabschnitt bestehen, wobei der Schaftabschnitt in der Regel als zylinderförmiger Bolzen oder Stift ausgebildet ist, der auf seiner Mantelfläche mit einem Gewinde versehen ist. Hierbei handelt es sich um Schrauben, Gewindebolzen, Dübel oder Anker als Befestigungs- oder Verbindungsmittel. From the fastening and connection technology components made of metal are known, which consist of a shaft and head portion, wherein the shaft portion is usually formed as a cylindrical pin or pin, which is provided on its lateral surface with a thread. These are screws, threaded bolts, dowels or anchors as fastening or connecting means.
Bekannt sind auch rotierbare Schnecken aus Metall, die als Transportschnecken, Dosier- und Förderschnecken, sowie Mischschnecken oder Getriebeschnecken zum Einsatz kommen. Auch diese Bauteile besitzen einen Schaft- und einen Kopfabschnitt. Auf der Mantelfläche des Schaftes sind wendelartige bzw. spiralförmig verlaufende Elemente angeordnet. Bei Getriebeschnecken handelt es sich um nutenförmige Gewindestrukturen in Form einer Spirale zur Kraftübertragung. Der Kopfabschnitt dieser Schnecken dient zum Einspannen in ein Futter, das mit einem Rotationsantrieb in Verbindung steht. Also known are rotatable screws made of metal, which are used as transport screws, dosing and screw conveyors, and mixing screws or worm gears. These components also have a shaft and a head section. On the lateral surface of the shaft helical or spirally extending elements are arranged. Gear worms are groove-shaped threaded structures in the form of a spiral for power transmission. The head section of these screws is used for clamping in a chuck which is connected to a rotary drive.
Aus der WO 2010/142458 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung länglicher Bauteile aus Metall mit wendeiförmigen Nuten, insbesondere Spiralbohrer oder Schnecken, bekannt. Ein Rohling wird ohne vorherige Erwärmung in eine Führungsmatrize eingeführt und nachfolgend in einem Backenwerkzeug mit mindestens zwei beweglichen Backen, deren Innenwandung mindestens einen Abschnitt mit einer als Negativ ausgebildeten Kontur zur Bildung wendeiförmiger Nuten aufweist, kalt umgeformt. Der Kaltumformvorgang wird durch einen in axialer Richtung bewegbaren Pressstempel, der am freien Ende des in der Führungsmatrize befindlichen Rohlings angreift, ausgelöst. Aufgrund der anliegenden Presskraft wird der Rohling ohne vorherige Erwärmung mindestens teilweise durch die zentrale Öffnung des geschlossenen Backenwerkzeuges gepresst. Dabei werden während des Kontaktes mit der Werkzeugkontur durch plastische Kaltverformung wendeiförmige Nuten auf der Mantelfläche des Rohlings erzeugt. Nach Beendigung des Kaltpressvorganges wird das Backenwerkzeug geöffnet und der zu einem Bohrer oder einer Schnecke umgeformte Rohling aus diesem entfernt. WO 2010/142458 A2 discloses a method for producing elongated metal components with helical grooves, in particular spiral drills or screws. A blank is introduced without prior heating in a guide die and subsequently cold formed in a jaw tool with at least two movable jaws whose inner wall has at least one section with a contour designed as a negative to form helical grooves. The cold forming process is triggered by an axially movable plunger which engages the free end of the blank located in the guide die. Due to the applied pressing force of the blank is pressed without prior heating at least partially through the central opening of the closed jaw tool. In this case, helical grooves are produced on the lateral surface of the blank during the contact with the tool contour by plastic cold deformation. After completion of the cold pressing process, the baking tool is opened and the formed into a drill or a worm blank removed from this.
Zusätzlich können noch weitere, vorgelagerte Kaltumformstufen vorgesehen sein, in denen Schaft und/oder Kopf des Rohlings vorgeformt werden. Aus der EP 2 156 909 B1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Befestigungs- oder Verbindungsmitteln mit radialen Außenkonturen, insbesondere Schrauben oder Gewindebolzen, aus metallischem Vollmaterial bekannt. In addition, further, upstream cold forming stages can be provided in which the shank and / or head of the blank are preformed. From EP 2 156 909 B1 a method for the production of fastening or connecting means with radial outer contours, in particular screws or threaded bolts, of solid metal material is known.
Ein vorgefertigter Rohling wird in ein mehrteiliges Backenwerkzeug mit im Ausgangszustand geöffneten Backen so eingelegt, dass sich mindestens an den Stellen, wo die Backen geöffnet sind, in axialer Richtung erstreckende Ausnehmungen befinden. Die einzelnen Backen des Presswerkzeuges besitzen an ihrer Innenseite zur Ausbildung der radialen Außenkontur eine entsprechende Innenprofilierung als Negativ. Durch Schließen der Backen mittels radialer Krafteinwirkung wird auf den schaftformigen Abschnitt des fertigen Rohlings ein Gewinde gepresst. Durch in den schaftformigen Abschnitt des Rohlings eingeformte Ausnehmungen wird verhindert, dass während des Pressvorganges Material zwischen die Backen des Backenwerkzeuges gelangt. Im Bereich der sich in axialer Richtung erstreckenden Ausnehmungen wird während des Pressvorganges keine radiale Außenkontur erzeugt. A prefabricated blank is inserted into a multi-part jaw tool with the jaws open in the initial state, so that at least at the points where the jaws are open, located in the axial direction extending recesses. The individual jaws of the pressing tool have on their inner side for forming the radial outer contour a corresponding inner profiling as a negative. By closing the jaws by means of radial force, a thread is pressed onto the shaft-shaped section of the finished blank. By formed in the shank-shaped portion of the blank recesses prevents material from getting into the jaws of the baking tool during the pressing process. In the region of the recesses extending in the axial direction, no radial outer contour is produced during the pressing process.
Lediglich bei Schrauben ist eine von vorgenannter klassischer Bauform abweichende Ausführung (DE 31 16 101 C2) bekannt. Bei diesem Schraubelement ist der Schaft zu einer Spirale oder Wendel, auch Helix genannt, verformt. Der als Helix ausgebildete Schaft bildet das Schraubgewinde. Only in screws deviating from the aforementioned classical design execution (DE 31 16 101 C2) is known. In this screw, the shaft to a spiral or helix, also called helix, deformed. The trained as a helical shaft forms the screw thread.
Ein derartiges Schraubelement wird zum Verbinden halbstarrer Materialien eingesetzt. Die Herstellung dieses Schraubelementes erfolgt durch Wickeln eines abgelängten Drahtabschnittes. Bei diesem Schraubelement ist die Wendelsteigung am kopfseitigen Ende kleiner als am spitzseitigen Bereich. Die Herstellung durch Wickeln von Draht ist, insbesondere dann, wenn stabilere Schraubelemente benötigt werden, mit einem hohen Aufwand verbunden. Außerdem lassen sich so nur Schraubelemente mit einer einzigen Wendel herstellen. Such a screw is used for connecting semi-rigid materials. The preparation of this screw is done by winding a cut wire section. In this screw, the helical pitch at the head end is smaller than at the tip side area. The production by winding wire is, especially when more stable screw elements are required, associated with a high cost. In addition, so only screw with a single helix can be produced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen zu schaffen, das für eine wirtschaftliche Massenfertigung von Bauteilen mit stabileren Helices geeignet ist und mit geringfügigen technologischen Veränderungen die Herstellung unterschiedlicher Ausführungsvarianten, insbesondere auch solcher mit mehreren Wendeln bzw. Helices, ermöglicht. Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung geschaffen werden. The invention has for its object to provide a method for the production of components from metallic materials, which is suitable for economical mass production of components with more stable helices and with slight technological changes, the production of different embodiments, especially those with multiple helices or helices , allows. Furthermore, a device suitable for carrying out the method is to be provided.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist Gegenstand von Anspruch 15. Die Ansprüche 16 bis 25 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen von Merkmalen der Vorrichtung. Zur Herstellung der helixartigen Bauteile wird ein stabformiger Rohling aus Vollmaterial oder eine als längliches Bauteil ausgebildete Hülse eingesetzt. Der Rohling kann auch aus einer Hülse bestehen, die an einem Ende einen aus Vollmaterial bestehenden Abschnitt besitzt. According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1. Advantageous embodiments and further developments form the subject matter of claims 2 to 14. A device suitable for carrying out the method is subject matter of claim 15. Claims 16 to 25 relate to advantageous embodiments of features of the device. To produce the helical components, a rod-shaped blank made of solid material or a sleeve designed as an elongate component is used. The blank may also consist of a sleeve which has at one end a section made of solid material.
Der Rohling kann vorgefertigt werden, z.B. im Rahmen einer komplexen Fertigung in einer Mehrstufenpresse. Gemäß einer bevorzugten Ausführung kann auch ein vorgeformter Rohling eingesetzt werden, der aus einem schaftförmigen Abschnitt mit einem oder mehreren sich in Längsrichtung erstreckenden, exzentrisch angeordneten Strängen besteht. Sowohl ein aus Vollmaterial bestehender Stab oder dgl. als auch eine Hülse kann zu einem Rohling mit einem Strang oder zwei Strängen oder sogenanntem„Bein" bzw.„Beinen" vorgeformt werden. The blank may be prefabricated, e.g. as part of a complex production in a multi-stage press. According to a preferred embodiment, a preformed blank may be used which consists of a shaft-shaped section with one or more longitudinally extending, eccentrically arranged strands. Both a rod made of solid material or the like and a sleeve can be preformed into a blank with one strand or two strands or so-called "legs" or "legs".
Im nachfolgenden Fließpressvorgang wird/werden ein einzelner stabformiger Strang oder mehrere parallel zueinander angeordnete Stränge zu einer Helix oder mehreren ineinander verwundenen Helices umgeformt. In the subsequent extrusion process, a single rod-shaped strand or a plurality of strands arranged parallel to one another is / are converted into a helix or a plurality of helices twisted into one another.
Der vorgefertigte bzw. vorgeformte Rohling wird in eine Führung eingeführt bzw. eingeschoben und nachfolgend in mindestens einem mehrteiligen Backenwerkzeug mit mindestens zwei beweglichen Backen, deren Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten wendeiförmigen Kontur versehen ist, durch Fließpressen umgeformt. The prefabricated or preformed blank is inserted or inserted into a guide and subsequently formed by extrusion in at least one multi-part jaw tool with at least two movable jaws whose inner wall is provided with a helical contour designed as a negative.
Bei der Führung kann es sich um eine Führungsmatrize handeln oder die Backen des Backenwerkzeuges können eine entsprechende Führung besitzen. The guide may be a guide die or the jaws of the jaw tool may have a corresponding guide.
Dabei ist wesentlich, dass der Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges gegenüber der Mittellinie des Werkzeuges oder des Bauteils in einer Versatzrichtung verschoben ist. Die Führung für den Rohling ist Bestandteil des Werkzeuges. Der Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges liegt demzufolge nicht in der Mittellinie des Bauteils bzw. der den Rohling aufnehmenden Führung. It is essential that the center of gravity of the outlet opening of the jaw tool relative to the center line of the tool or the component is displaced in an offset direction. The guide for the blank is part of the tool. The centroid of the outlet opening of the baking tool is therefore not in the center line of the component or the blank receiving guide.
Die zum Fließpressen erforderliche Umform kraft wird mittels eines am freien Ende des Rohlings angreifenden Pressstempels erzeugt. The forming force required for extrusion is generated by means of a force acting on the free end of the blank press ram.
Durch den auf den Rohling ausgeübten Pressdruck wird dieser mindestens teilweise durch die exzentrisch angeordnete Öffnung des geschlossenen Backenwerkzeuges ge- presst. Dabei findet während des Kontaktes mit der Werkzeuginnenkontur eine plastische Verformung unter Ausbildung eines wendeiförmigen Stranges statt. As a result of the pressing pressure exerted on the blank, it is pressed at least partially through the eccentrically arranged opening of the closed jaw tool. During the contact with the tool inner contour, a plastic deformation takes place with the formation of a helical strand.
Der Schaft des Rohlings wird mindestens zu einem stabilen Strang mit nahezu konstantem Querschnitt als Helix umgeformt. Dies wird nur ermöglicht durch den Versatz zwischen dem Flächenschwerpunkt der Austrittsöffnung des Backenwerkzeuges gegenüber der vom Flächenschwerpunkt der zentralen Öffnung der Führung ausgehenden Normalen. Nach Beendigung des Pressvorganges wird das Backenwerkzeug geöffnet und das hergestellte Bauteil mit einem oder mehreren als Helix umgeformten Strang/Strängen aus diesem entnommen. The shank of the blank is at least formed into a stable strand with a nearly constant cross-section as a helix. This is only made possible by the offset between the centroid of the outlet opening of the jaw tool relative to the outgoing from the centroid of the central opening of the guide normals. After completion of the pressing process, the jaw tool is opened and the component produced with one or more helix transformed strand / strands taken from this.
Unter Helices in vorgenanntem Sinn sind Kurven mit konstantem, zunehmendem, oder abnehmendem Radius zu verstehen. Helices in the aforementioned sense are curves with a constant, increasing, or decreasing radius.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante besteht darin, dass in einem Fließpressvorgang beabstandet zueinander synchron zwei oder mehrere Stränge als Helices gebildet werden können, wobei sich die einzelnen Strängen berührungslos umeinanderwinden, nach Art einer zweigängigen Schraube. A preferred variant of the method consists in that, in an extrusion process, two or more strands can be formed synchronously at a distance from one another as helices, the individual strands being wound around each other without contact, in the manner of a two-start screw.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsvariante kann auch darin bestehen, dass in der Mitte des Rohlings, entlang der Längsmittelachse, ein erster gerader Strang gepresst wird und der zweite Strang, dessen Längsmittelachse zur Längsmittelachse des ersten Stranges versetzt ist, als Einfach-Helix gepresst wird, die sich während des Pressvorganges um den ersten Strang windet. Der erste gerade Strang kann an seinem Ende eine Spitze aufweisen, die z. B. im Fall einer Schraube als Zentrierspitze dient. A variant of the invention may also be that in the middle of the blank, along the longitudinal central axis, a first straight strand is pressed and the second strand, whose longitudinal central axis is offset to the longitudinal central axis of the first strand, is pressed as a single helix, which during the pressing process winds around the first strand. The first straight strand may have a tip at its end, the z. B. is used as a centering in the case of a screw.
Der gerade Strang kann auch bereits im Rahmen einer Vorfertigung des Rohlings erzeugt werden. The straight strand can also already be produced as part of a prefabrication of the blank.
Ein erfindungsgemäßes Bauteil kann auch aus mindestens zwei parallel zueinander be- abstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden stabilen strangförmigen Armen mit konstantem oder sich in Pressrichtung verringerndem Querschnitt jeweils in Form einer Helix bestehen. Der ursprüngliche Schaft des Rohlings ist zu mindestens zu zwei am Kopfabschnitt beginnenden helixförmigen Strängen umgeformt. Die Stränge sind so zueinander angeordnet, dass deren Flächenschwerpunkte zur Längsmittellinie des Kopfabschnittes um ein bestimmtes Maß, also einem Versatz, beabstandet sind. Das Maß des Versatzes liegt in der Regel im Millimeterbereich. A component according to the invention can also consist of at least two mutually parallel, longitudinally extending stable strand-like arms with a constant or in the pressing direction decreasing cross section each in the form of a helix. The original shaft of the blank is formed into at least two helical strands starting at the head section. The strands are arranged relative to one another in such a way that their areas of center of gravity are at a distance from the longitudinal center line of the head section by a certain amount, that is to say an offset. The amount of offset is usually in the millimeter range.
Derartige Befestigungs- bzw. Verbindungsmittel ermöglichen eine Vielzahl unterschiedlicher Gestaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie und im Bauwesen. Zum Fließpressen von zwei oder mehreren Strängen als Helices kann zentrisch in die Öffnung des Backenwerkzeuges ein stabiler Dorn eingeführt und fixiert werden. Die während des Pressvorganges gebildeten helixförmigen Stränge winden sich um den Dorn bzw. umschließen diesen. Nach Beendigung des Pressvorganges wird der Dorn wieder entfernt und das Backen Werkzeug zur Entformung geöffnet. Der Dorn kann bis in die Öffnung des Backenwerkzeuges ragen oder auch aus dem Werkzeug herausragen. Such fastening or connecting means allow a variety of different design and applications in industry and construction. To extrude two or more strands as helices, a stable mandrel can be centrally inserted and fixed in the opening of the jaw tool. The helical strands formed during the pressing process wind around the mandrel or surround it. After completion of the pressing operation, the mandrel is removed again and the jaw removal tool is opened. The mandrel can protrude into the opening of the baking tool or even protrude from the tool.
Bei Einsatz einer Hülse als Rohling wird der Dorn bis zum oberen Ende der Hülse oder auch darüber hinausragend eingeschoben. Der untere Abschnitt des Pressstempels ist ebenfalls als Hülse ausgebildet, der sich während des Pressvorganges über den Dorn schiebt. Das hergestellte Bauteil ist nach dem Pressvorgang länger als der eingesetzte Rohling. Es findet eine Längenänderung statt. Durch den Pressvorgang erfolgt gleichzeitig eine Materialverfestigung der Helixstränge. When using a sleeve as a blank, the mandrel is pushed to the upper end of the sleeve or even protruding. The lower portion of the ram is also formed as a sleeve, which during the pressing process on the mandrel pushes. The manufactured component is longer than the blank used after the pressing process. There is a change in length. By the pressing process, a material hardening of the helix strands occurs simultaneously.
Alle Verfahrensschritte, ausgehend von einem abgelängten Stab oder Drahtabschnitt, können in einer Mehrstufenpresse durchgeführt werden. All process steps, starting from a cut rod or wire section, can be carried out in a multi-stage press.
Erforderlichenfalls kann der Rohling vor dem Fließpressvorgang noch erwärmt werden. Die Rohlinge können aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen, wie z.B. Aluminium, Kupfer, Stahl oder Legierungen, die durch Fließpressen umformbar sind. Die durch den Fließpressvorgang erzeugten helixförmigen Stränge können unterschiedliche Querschnittsformen besitzen, wie z.B. rund, oval, elliptisch, mehreckig (Vierkant, Sechskant). Die Öffnung des Backenwerkzeuges ist an die entsprechende Querschnittsform angepasst. Die Öffnung der Backen kann auch eine sich in Pressrichtung verändernde Querschnittsform aufweisen, die beispielweise an der Eintrittsstelle in das Backenwerkzeug rund ist und an der Austrittsstelle elliptisch oder oval. If necessary, the blank can be heated before the extrusion process. The blanks may be made of different metallic materials, e.g. Aluminum, copper, steel or alloys that can be formed by extrusion. The helical strands produced by the extrusion process may have different cross-sectional shapes, e.g. round, oval, elliptical, polygonal (square, hexagon). The opening of the baking tool is adapted to the corresponding cross-sectional shape. The opening of the jaws can also have a cross-sectional shape which changes in the pressing direction and which is round, for example, at the point of entry into the jaw tool and elliptical or oval at the exit point.
Je nach gewünschter Ausführung der Helix/Helices des Bauteils kann die formbildende Kontur der Backen, ggf. in Verbindung mit dem Dorn, unterschiedlich sein, insbesondere hinsichtlich Bogenlänge, Krümmung und Torsion bzw. Gangsteigung der Helix. Depending on the desired design of the helix / helices of the component, the shape-forming contour of the jaws, possibly in conjunction with the mandrel, may be different, in particular with regard to arc length, curvature and torsion or pitch of the helix.
Bei Ausführungen mit zwei oder mehr Strängen in Form einer Helix können die einzelnen Helices bzw. Stränge zueinander unterschiedlich parallel beabstandet sein oder es können auch zwei oder mehrere ineinander verwundene Helices gebildet werden, die sich nicht berühren. Möglich ist auch eine Ausführung mit einem gerade verlaufenden Strang und einer Helix, die um diesen Strang gewundenen ist. In embodiments with two or more strands in the form of a helix, the individual helices or strands can be spaced apart from one another in different parallel directions, or it is also possible to form two or more helices which are intertwined and which do not touch one another. Also possible is a design with a straight strand and a helix that is wound around this strand.
Die Innenkontur der Backenwerkzeuge ist beispielsweise so ausgebildet, dass die benachbarten Helices in Abhängigkeit von der Anzahl der Helices in der Ganghöhe versetzt sind. Bei einer Ausführung mit zwei Helices sind diese um eine halbe Umdrehung bzw. Ganghöhe versetzt. The inner contour of the jaw tools, for example, is designed so that the adjacent helices are offset depending on the number of helices in the pitch. In a two-helix version, these are offset by half a turn or pitch.
Zur Herstellung erfindungsgemäßer Bauteile mit mehreren Helixsträngen kann ein mehrteiliges Backenwerkzeug eingesetzt werden, das exzentrisch angeordnete Pressöffnungen besitzt, die durch die umfangseitigen Backen und einen zentralen Kern bzw. Einsatz begrenzt sind. Es können auch kleine einzelne Backenwerkzeuge zum Einsatz kommen, wobei für jeden Helixstrang ein Backenwerkzeug vorgesehen ist. For the production of components according to the invention with a plurality of helix strands, a multi-part jaw tool can be used, which has eccentrically arranged press openings, which are delimited by the peripheral jaws and a central core or insert. It can also be small single jaw tools are used, with a jaw tool is provided for each helix strand.
Bei Bauteilen mit zwei oder mehr Strängen in Form einer Helix kann die äußere Begrenzung der Helices größer oder kleiner oder gleich dem Außendurchmesser des Rohlings bzw. dem Außenumfang des Kopfabschnittes sein. For components having two or more strands in the form of a helix, the outer boundary of the helices may be greater than or less than or equal to the outer diameter of the blank or the outer periphery of the head portion.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere Schrauben, Gewindebolzen und Verankerungselemente, wie Betonanker Dübel oder dgl., herstellen. Beim Einschrauben in Löcher oder Bohrungen werden die Helixstränge leicht zusammengedrückt. In particular, screws, threaded bolts and anchoring elements, such as concrete anchor dowels or the like, can be produced by the process according to the invention. When screwed into holes or holes, the helical strands are slightly compressed.
Ebenfalls lassen sich nach dieser Verfahrensweise rotierbare Schnecken herstellen, die in Misch-, Förder- und Dosieraggregaten eingesetzt werden oder als Getriebeschnecken zur Kraftübertragung Verwendung finden. Also rotatable screws can be produced according to this procedure, which are used in mixing, conveying and metering units or are used as gear worms for power transmission.
Die erfindungsgemäß hergestellten Bauteile, wie Befestigungs- oder Verbindungsmittel oder Schnecken, können nachträglich noch durch weitere Umformvorgänge, z.B. zur Ausbildung des Kopfabschnittes, behandelt werden. Auch der bzw. die zu einer Helix umgeformten Stränge können erforderlichenfalls nachträglich noch umgeformt werden. The components produced according to the invention, such as fastening or connecting means or screws, can subsequently be replaced by further forming operations, e.g. for the formation of the head section, to be treated. If necessary, the strand (s) formed into a helix can also be subsequently transformed.
Durch nachträgliches Stauchen kann die Gangsteigung der Helix verringert werden, wobei zwangsläufig auch die Länge des Stranges geringer wird. By subsequent upsetting the pitch of the helix can be reduced, and inevitably the length of the strand is lower.
Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Beispielen erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: The invention will be explained below with reference to some examples. In the accompanying drawing show:
Fig. 1 drei unterschiedliche Ausführungsvarianten erfindungsgemäß hergestellter Bauteile in perspektivischer Darstellung Fig. 1 three different embodiments of the invention produced components in perspective view
Fig. 2 verschiedene Ausführungsvarianten an Rohlingen in vereinfachter Darstellung als Längsschnitt; Fig. 2 different variants of blanks in a simplified representation as a longitudinal section;
Fig. 3 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit einem helixartigen Strang, in vereinfachter Darstellung, 3 shows the individual method steps A, B and C for producing a screw with a helical strand, in a simplified representation,
Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung, 4 shows a section along the line A-A in Fig. 3 in an enlarged view,
Fig. 5 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit zwei helixartigen Strängen, in vereinfachter Darstellung, 5 shows the individual method steps A, B and C for producing a screw with two helical strands, in a simplified representation,
Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 5, in vergrößerter Darstellung, und Fig. 7 die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung eines Dübels mit zwei helixartigen Strängen, in vereinfachter Darstellung. Fig. 6 is a section along the line A-A in Fig. 5, in an enlarged view, and Fig. 7 shows the individual process steps A, B and C for producing a dowel with two helical strands, in a simplified representation.
In der Figur 1 sind verschiedene Bauteile 1 gezeigt, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Abbildung a) zeigt eine Senkkopfschraube, Abbildung b) einen Befestigungsanker und Abbildung c) einen Dübel. Jedes dieser metallischen Bauteile 1 besteht aus einem Kopfabschnitt 2 und zwei sich an diesen in axialer Richtung anschließende Stränge 3 und 4, die als Wendel bzw. Helices ausgebildet sind. FIG. 1 shows various components 1 produced by the method according to the invention. Figure a) shows a countersunk screw, Figure b) a fixing anchor and Figure c) a dowel. Each of these metallic components 1 consists of a head section 2 and two strands 3 and 4 adjoining it in the axial direction, which are formed as helixes or helices.
Die beiden parallel zueinander beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden stabilen Stränge 3, 4 sind ineinander verschlungen, ohne sich zu berühren. The two parallel spaced, longitudinally extending stable strands 3, 4 are intertwined without touching each other.
Jeder Strang 3, 4 ist so am Kopfabschnitt 2 angeordnet, dass der Flächenschwerpunkt des jeweiligen Stranges 3, 4 zur Mittelinie M in einer Versatzrichtung Z verschoben ist, wie in Figur 2 für den Strang 4 gezeigt. Die einzelnen Bauteile gemäß Fig. 1 unterscheiden sich lediglich in der Querschnittsform sowie der Gangsteigung der Stränge 3, 4 und dem Kopfabschnitt 2. Each strand 3, 4 is arranged on the head portion 2, that the centroid of the respective strand 3, 4 is shifted to the center line M in an offset direction Z, as shown in Figure 2 for the strand 4. The individual components according to FIG. 1 differ only in the cross-sectional shape and the pitch of the strands 3, 4 and the head section 2.
Der Fließpressvorgang für die in Abb. a) gezeigte Senkkopfschraube erfolgte ausgehend von einem Rohling aus Vollmaterial. Der Kopfabschnitt 2 besteht somit auch aus Vollmaterial. Dieser ist am oberen Ende zu einem Senkkopf 5 umgeformt. Wie an sich bei Schrauben üblich, ist der Senkkopf mit einem nicht näher gezeigten Antrieb, z.B. Schlitz oder Torx, für eine Einschraubhilfe ausgerüstet. The extrusion process for the countersunk screw shown in Fig. A) was carried out starting from a blank of solid material. The head section 2 thus also consists of solid material. This is converted at the upper end to a countersunk head 5. As is usual in the case of screws, the countersunk head is connected to a drive, not shown in more detail, e.g. Slot or Torx, equipped for a screw-in.
Zum Fließpressen der in den Abbildungen b) und c) gezeigten Bauteile 1 wurden hülsen- förmige Rohlinge eingesetzt. To extrude the components 1 shown in Figures b) and c), sleeve-shaped blanks were used.
Der Kopfabschnitt 2 des Ankers gemäß Abb. b) ist als Hülse 6 ausgebildet. Die beiden Stränge 3 und 4 besitzen eine ovale Querschnittsform und sind vergleichsweise stabil ausgebildet. Ein derartiger Anker kann z.B. als Betonanker eingesetzt werden. The head portion 2 of the anchor according to Fig. B) is formed as a sleeve 6. The two strands 3 and 4 have an oval cross-sectional shape and are comparatively stable. Such an anchor may e.g. be used as a concrete anchor.
Der Kopfabschnitt 2 des Dübels gemäß Abb. c) ist ebenfalls als Hülse 6 ausgebildet. Die Gangsteigung der Helices bzw. der beiden Stränge 3, 4 des Dübels gemäß Abb. c) ist deutlich kleiner als die des in Abb. b) gezeigten Ankers. Die Hülse 6 des Dübels kann mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer Schraube versehen sein. The head portion 2 of the anchor according to Fig. C) is also formed as a sleeve 6. The pitch of the helices or the two strands 3, 4 of the anchor according to Fig. C) is significantly smaller than that of the anchor shown in Fig. B). The sleeve 6 of the anchor may be provided with an internal thread for receiving a screw.
In Fig. 2 sind verschiedene Varianten an vorgefertigten Rohlingen gezeigt, die zum Fließpressen der erfindungsgemäßen Bauteile 1 eingesetzt werden können. In Fig. 2, various variants of prefabricated blanks are shown, which can be used for extruding the components 1 according to the invention.
Die Rohlinge 7, T bestehen aus einem Schaftabschnitt 8 und einem Kopfabschnitt 2. In Abb. a) ist ein erster Rohling 7 gezeigt, der aus Vollmaterial besteht, z.B. als zylinderförmiger Stab. Dieser kann in einer vorgelagerten Umformstufe durch Stauchen eines Drahtabschnittes hergestellt werden. The blanks 7, T consist of a shank portion 8 and a head portion 2. In Fig. A) is shown a first blank 7 made of solid material, e.g. as a cylindrical rod. This can be made in an upstream Umformstufe by upsetting a wire section.
In Abbildung b) ist ebenfalls ein zweiter Rohling T gezeigt, der sich vom Rohling 7 gemäß Abb. a) dadurch unterscheidet, dass der Schaftabschnitt 8 bereits zwei im Querschnitt ovale Stränge 8a und 8b besitzt, die in vorgelagerten Umformstufen gebildet wurden. Die beiden Stränge 8a, 8b verlaufen gerade. Die Mittelachsen M1 der beiden Stränge 8a und 8b liegen außerhalb der Mittelachse M des Rohlings 7'. Wie nachfolgend noch erläutert, werden die beiden Stränge 8a, 8b jeweils durch Fließpressen zu einer Helix umgeformt. In Figure b), a second blank T is also shown, which differs from the blank 7 according to Fig. A) in that the shaft portion 8 already has two cross-sectionally oval strands 8a and 8b, which were formed in upstream forming stages. The two strands 8a, 8b are straight. The center axes M1 of the two strands 8a and 8b are outside the central axis M of the blank 7 '. As will be explained below, the two strands 8a, 8b are respectively formed by extrusion into a helix.
Der in Abbildung c) gezeigte dritte Rohling 7 ist eine vorgefertigte Metallhülse 6. The third blank 7 shown in Figure c) is a prefabricated metal sleeve 6.
Bei dem in Abbildung d) gezeigten Rohling 7' ist der Schaftabschnitt 8 der Metallhülse 6 bereits zu zwei im Querschnitt ovalen Strängen 8a und 8b umgeformt, in analoger Weise wie bei der in Abb. b) gezeigten Ausführung. In the case of the blank 7 'shown in FIG. D), the shank portion 8 of the metal sleeve 6 has already been shaped into two strands 8a and 8b which are oval in cross-section, in a manner analogous to that shown in FIG.
Die vorgeformten Stränge 8a und 8b kann man auch als sogenannte„Beine" bezeichnen. Die Stränge 8a und 8b können auch andere Querschnittsformen besitzen. Der Vorteil bei einem Einsatz von Rohlingen mit vorgeformten Strängen besteht darin, dass mit geringeren Presskräften gearbeitet werden kann. Außerdem spielen hier auch die Festigkeit des eingesetzten Materials sowie deren Verpressbarkeit eine Rolle. The preformed strands 8a and 8b may also be referred to as so-called "legs." The strands 8a and 8b may also have other cross-sectional shapes. The advantage of using blanks with preformed strands is that it is possible to work with lower press forces. In addition, here also the strength of the material used and their compressibility play a role.
In Fig. 3 sind die einzelnen Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit einem helixartigen Strang, in chronologischer Reihenfolge, ausgehend von einem aus Vollmaterial bestehenden Rohling 7 als zylindrischer Stab, gezeigt. In Fig. 3, the individual process steps A, B and C for producing a screw with a helical strand, in chronological order, starting from a blank made of solid blank 7 as a cylindrical rod shown.
Die für den Fließpressvorgang erforderliche Vorrichtung besteht aus einem Backenwerkzeug 10 mit vier beweglichen Backen 1 1 , einer Führungsmatrize 12 und einem Pressstempel 13, über den die erforderliche Presskraft aufgebracht wird. The device required for the extrusion process consists of a jaw tool 10 with four movable jaws 1 1, a guide die 12 and a ram 13 over which the required pressing force is applied.
Backenwerkzeuge mit beweglichen Backen zum Fließpressen von Metallen sind an sich bekannter Stand der Technik. Die Werkzeuge können mit einer unterschiedlichen Anzahl an Backen ausgerüstet sein, z. B. zwei, drei, vier oder fünf Backen. Baking tools with movable jaws for extrusion of metals are known in the art. The tools may be equipped with a different number of jaws, e.g. B. two, three, four or five jaws.
Ein derartiges Backenwerkzeug besteht aus einem äußeren, in axialer Richtung verschiebbaren Ring 16, in dem die Backen 1 1 radial beweglich gelagert sind. Der Ring 16 ist auf einer kegelförmigen Mantelfläche der Backen 1 1 geführt, die sich in Richtung der Öffnungsbewegung, wie im Verfahrensschritt C zu sehen, verjüngt. Der Ring 16 besitzt eine mit dieser korrespondierende kegelförmige Innenfläche. Such a jaw tool consists of an outer, displaceable in the axial direction ring 16, in which the jaws 1 1 are mounted radially movable. The ring 16 is guided on a conical circumferential surface of the jaws 1 1, which tapers in the direction of the opening movement, as seen in step C. The ring 16 has a corresponding with this conical inner surface.
Zur Öffnung und zum Schließen des Backenwerkzeuges wird der Ring 16 entweder in Pressrichtung oder in entgegengesetzter Richtung bewegt. Bei Anordnung des Backenwerkzeuges innerhalb einer Mehrstufenpresse wird die Bewegung des Ringes 16 über ein nicht näher gezeigtes Angriffselement durch die Zustellbewegung des Schlittens der Mehrstufenpresse ausgelöst. Die Öffnungs- und Schließbewegung der Backen 1 1 kann auch in anderer Art und Weise erfolgen. For opening and closing the jaw tool, the ring 16 is moved either in the pressing direction or in the opposite direction. In the arrangement of the baking tool within a multi-stage press, the movement of the ring 16 is triggered by an unspecified engagement element by the feed movement of the carriage of the multi-stage press. The opening and closing movement of the jaws 1 1 can also be done in other ways.
Die hülsenförmige Führungsmatrize 12 besitzt eine zentrale Öffnung 12a, deren Querschnittsform an die Querschnittsform des Rohlings 7 angepasst ist. Der Rohling 7, der einen Kopfabschnitt 2 und eine Schaftabschnitt 8 besitzt, wird in die zentrale Öffnung 12a der Führungsmatrize 12 eingeführt (Verfahrensschritt A). The sleeve-shaped guide die 12 has a central opening 12 a, whose cross-sectional shape is adapted to the cross-sectional shape of the blank 7. The blank 7 having a head portion 2 and a shaft portion 8 is inserted into the central opening 12a of the guide die 12 (step A).
Zur Auslösung des Pressvorganges wird der Pressstempel 13 zugestellt und in Kontakt mit dem Rohling 7 gebracht. To initiate the pressing process, the press die 13 is delivered and brought into contact with the blank 7.
Das Backenwerkzeug 10 ist konstruktiv so ausgelegt, dass der Flächenschwerpunkt F der durch die Innenseite der Backen 1 1 begrenzten Austrittsöffnung gegenüber der in Längsrichtung verlaufenden Mittellinie M des Werkzeuges oder des Rohlings 7 bzw. Bauteils 1 in einer Versatzrichtung Z verschoben ist, wie in Fig. 4 gezeigt. Nur durch diesen Versatz ist es möglich, während der Fließpressvorganges über die als Negativ ausbildete Innenkontur 1 1 a der Backen 1 1 den Schaftabschnitt 8 des Rohlings 7 zu mindestens einem stabilen Strang 4 als Helix zu verformen. Die Verformung des Schaftabschnittes zu einem gewendelten Strang 4 ist vereinfacht als Verfahrensschritt B gezeigt. Durch die hohen Presskräfte findet während des Fließpressvorganges eine Längenänderung statt. Das fertige Bauteil 1 ist länger als der eingesetzte Rohling 7. Nach dem Öffnen der Backen 1 1 des Backenwerkzeuges 10 wird das fertige helixartige Bauteil 1 entnommen (Verfahrensschritt C). Der Pressstempel 13 übernimmt dabei noch die Funktion als Auswerfer. The jaw tool 10 is structurally designed so that the centroid F of the limited by the inside of the jaws 1 1 outlet opening relative to the longitudinal centerline M of the tool or the blank 7 or component 1 is displaced in an offset direction Z, as shown in FIG. 4. Only by this offset, it is possible during the extrusion process on the formed as a negative inner contour 1 1 a of the jaws 1 1 to deform the shaft portion 8 of the blank 7 to at least one stable strand 4 as a helix. The deformation of the shaft portion to a Coiled strand 4 is shown in simplified form as process step B. Due to the high pressing forces a length change takes place during the extrusion process. The finished component 1 is longer than the blank used 7. After opening the jaws 1 1 of the jaw tool 10, the finished helical component 1 is removed (step C). The punch 13 still takes over the function as an ejector.
An diesem Bauteil können erforderlichenfalls nachträglich noch spezielle Umformvorgänge vorgenommen werden, wie z.B. die Umformung des verbliebenen Kopfabschnittes zu einem Schraubenkopf (Fig. 1 , Abb. a)). If necessary, special forming processes can be subsequently carried out on this component as well, e.g. the deformation of the remaining head portion to a screw head (Fig. 1, Fig. A)).
In Figur 5 sind die Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung einer Schraube mit zwei helixartigen Strängen, ausgehend von einem zylinderförmigen Rohling als Vollmaterial, gezeigt. Das Backenwerkzeug unterscheidet sich von dem gemäß Fig. 3 dadurch, dass dieses zwei Austrittsöffnungen 15 besitzt. Der Flächenschwerpunkt F (angedeutet durch eine gestrichelte Linie) jeder der beiden Austrittsöffnungen 15 ist gegenüber der Mittellinie des Werkzeuges oder des Bauteils in je einer Versatzrichtung Z verschoben, wie in Fig. 6 gezeigt. FIG. 5 shows the method steps A, B and C for producing a screw with two helical strands starting from a cylindrical blank as a solid material. The jaw tool differs from that according to FIG. 3 in that it has two outlet openings 15. The centroid F (indicated by a dashed line) of each of the two outlet openings 15 is displaced with respect to the center line of the tool or of the component in a respective offset direction Z, as shown in FIG.
Zusätzlich ist zentrisch noch ein stabiler Dorn 14 angeordnet, der sich bis zur in Pressrichtung zeigenden Stirnseite des in die Führungsmatrize 12 eingeschobenen Rohlings 7 erstreckt (Verfahrensschritt A). Nach dem Schließen der Backen 1 1 des Backenwerkzeuges 10 gemäß Verfahrensschritt B und der Bewegung des Pressstempel 13 in axialer Richtung wird der Rohling unter hohem Druck durch die Werkzeugöffnungen 15 gepresst, wobei aufgrund der wendeiförmigen Innenkontur synchron zwei Helixstränge 3 und 4 gebildet werden, die sich mit gleicher Gangsteigung um den Dorn 14 winden, ohne miteinander in Berührungskontakt zu gelangen. Nach Beendigung des Fließpressvorganges wird der Dorn entfernt, das Backenwerkzeug geöffnet und das Bauteil 1 entnommen. In addition, a stable mandrel 14 is also arranged centrally, which extends up to the end face of the blank 7 pushed into the guide die 12 (method step A). After closing the jaws 1 1 of the baking tool 10 according to process step B and the movement of the ram 13 in the axial direction of the blank is pressed under high pressure through the tool openings 15, wherein due to the helical inner contour synchronously two helical strands 3 and 4 are formed, which wind around the mandrel 14 with the same pitch without getting in touch with each other. After completion of the extrusion process, the mandrel is removed, the jaw tool opened and the component 1 removed.
In Fig. 7 sind die Verfahrensschritte A, B und C zur Herstellung eines Dübels gezeigt. Der Rohling 7 besteht aus einer Hülse 6, die der in Fig. 2, Abb. c) gezeigten Ausführung entspricht. FIG. 7 shows the method steps A, B and C for producing a dowel. The blank 7 consists of a sleeve 6, which corresponds to the embodiment shown in Fig. 2, Fig. C).
Die Hülse 6 wird in die Führungsmatrize 12 eingeschoben und von unten wird mittig ein Dorn 14 in die Hülse eingeführt. Der Außendurchmesser des Domes 14 ist auf den Innendurchmesser der Hülse 6 abgestimmt, sodass dieser mit dem üblichen Spiel bis an das obere Ende der Hülse 6 eingeschoben wird. Der Dorn 14 wirkt während des Pressvorganges zusätzlich noch als stabilisierendes Element für die Hülse 6. The sleeve 6 is inserted into the guide die 12 and from the bottom, a mandrel 14 is inserted centrally into the sleeve. The outer diameter of the dome 14 is matched to the inner diameter of the sleeve 6, so that it is inserted with the usual game up to the upper end of the sleeve 6. The mandrel 14 additionally acts as a stabilizing element for the sleeve 6 during the pressing process.
Der untere Abschnitt des Pressstempels 13 ist ebenfalls als Hülse ausgebildet, wie in der Abbildung zu Verfahrensschritt A zu sehen. Während des Fließpressvorganges greift die in Pressrichtung zeigende ringförmige Stirnseite des Stempels an dem oberen Ende der Hülse 6 an und drückt diese langsam durch die Werkzeugöffnung 15. Dabei schiebt sich der hülsenförmige Abschnitt des Pressstempels 13 über den feststehenden Dorn 14. Durch den Fließpressvorgang wird der Schaftabschnitt 8 der Hülse 6 zu zwei wendeiförmigen Strängen 3 und 4 umgeformt, die sich um den Dorn 14 winden (Verfahrensschritt B). Nach Beendigung des Pressvorganges wird der Dorn 14 vollständig zurückgefahren und das Backenwerkzeug 10 zur Entformung des Bauteils 1 , des Dübels, geöffnet. The lower portion of the ram 13 is also formed as a sleeve, as seen in the figure for step A. During the extrusion process, the pointing in the pressing direction annular end face of the punch engages the upper end of the sleeve 6 and pushes it slowly through the tool opening 15. This pushes the sleeve-shaped portion of the ram 13 over the fixed mandrel 14. By the extrusion process, the shaft portion 8 of the sleeve 6 is formed into two helical strands 3 and 4, which wind around the mandrel 14 (step B). After completion of the pressing operation, the mandrel 14 is completely retracted and the jaw tool 10 for demolding of the component 1, the anchor, opened.
Alternativ kann zur Herstellung eines derartigen Dübels, wie in Fig. 1 , Abb. c) gezeigt, als Rohling auch eine Hülse mit zwei Strängen 8a und 8b, sogenannten„Beinen" gemäß Fig. 2, Abb. d), eingesetzt werden. Alternatively, for the production of such a dowel, as shown in FIG. 1, FIG. C), a sleeve with two strands 8a and 8b, so-called "legs" according to FIG. 2, d), can also be used as the blank.
Der Kopfabschnitt 2 des gezeigten Dübels kann nachträglich noch umgeformt werden. Die freien Enden der Helices können nachträglich noch zu einer Spitze verformt werden. Alle Arbeitsschritte können in besonders wirtschaftlicher Weise auf einer Mehrstufenpresse durchgeführt werden. The head section 2 of the dowel shown can be subsequently transformed. The free ends of the helices can be subsequently deformed to a point. All steps can be carried out in a particularly economical manner on a multi-stage press.
Nach der beschriebenen Verfahrensweise lassen sich auch erfindungsgemäße Bauteile- mit drei oder vier Helices herstellen. According to the procedure described, components according to the invention can also be produced with three or four helices.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1219237A (en) * | 1969-04-08 | 1971-01-13 | Leon Simons | Vibration-resistant screw |
| DE3116101C2 (en) | 1981-04-23 | 1983-04-21 | Thermotect-Brandschutzmaterial GmbH, 3181 Jembke | Screw element for connecting semi-rigid mats |
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Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| AU542086B2 (en) * | 1979-04-10 | 1985-02-07 | Automotive Products Ltd. | Extrusion nozzle for annular friction facings |
| JPH0679741B2 (en) * | 1990-06-01 | 1994-10-12 | 昭和アルミニウム株式会社 | Die for torsional extrusion of twisted materials |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1219237A (en) * | 1969-04-08 | 1971-01-13 | Leon Simons | Vibration-resistant screw |
| DE3116101C2 (en) | 1981-04-23 | 1983-04-21 | Thermotect-Brandschutzmaterial GmbH, 3181 Jembke | Screw element for connecting semi-rigid mats |
| EP2156909B1 (en) | 2008-08-19 | 2011-11-09 | Sieber Forming Solutions Gmbh | Method for producing fixing or connection components with radial outer contours, in particular screws or threaded bolts |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10285436B2 (en) | 2013-11-22 | 2019-05-14 | British American Tobacco (Investments) Limited | Adsorbent materials |
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