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Verfahren zur Herstellung genuteter, axial symmetrischer Werkstücke
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf die Herstellung genuteter, axial symmetrischer Werkstücke, die als Endprodukt z. B. als Gewindebohrer, Reibahlen, Schaftfräser od. dgl. dienen, oder die als genutete Wellen, Achsen und sonstige stabförmige Formkörperaxial symmetrischer Querschnittsform od. dgl. Verwendung finden.
Bisher vollzog sich in den allermeisten Fällen die Herstellung solcher genuteter Formlinge in der althergebrachten Weise durch den bekannten Schmiedevorgang des runden Profils, des Fräsens der Nuten nach dem Schmieden und schliesslich des Gewindeaufschneidens.
Es ist aber auch bereits vorgeschlagen worden und bekannt, gerade Nutenformen in Rohlingen durch einen Schnellschmiedevorgang dadurch herzustellen, dass man durch mehrere, um den Umfang des Werkstückes gleichmässig verteilte Stempelwerkzeuge, die sich in rascher, hin-und hergehender Bewegung befinden, die Nuten durch Verdrängung des Materials nach den zwischen den Nuten aufzurichtenden Stegen ausarbeitet, wobei die ganze Länge der Nuten in einem Arbeitsgang durch entsprechend die Nutenlänge umfassende Werkzeuge hergestellt wird.
Das Material aus den Nuten ist in der Aufrichtung der Stege hiebei sich selbst überlassen.
Anderseits ist es auch bekannt geworden, durch wie vor geschilderte Verdrängungswerkzeuge die Nuten herzustellen und durch im alternierenden Hin-und Hergang zu diesen Verdrängungswerkzeugen besondere Werkzeuge mit Gewindegängen auf die Stegeperipherie die Gewindegänge aufzuschmieden.
Im ersteren Falle ist es nachteilig, dass die Stege in der radialen Richtung des Werkstückes sich aufwölben, so dass der Werkstückdurchmesser, über die Stege gemessen, in der Mitte grösser ist, als am Beginn und Ende der letzteren. Diese Aufwölbung in der Mitte ist eine Folge des Schmiedevorganges, welcher in diesem Falle bei stillstehendem Werkstück über die gesamte Länge des Werkstückes gleichzeitig erfolgt. Der so geformte Zwischenrohling muss daher vor dem Aufschneiden des Gewindes einer Sonderbearbeitung unterworfen werden, um einen über die ganze Länge gleichen Durchmesser zu erhalten.
In dem zweiten Fall ist zusätzlich zu dem obengeschilderten Nachteil noch unvorteilhaft, dass bei dem Aufschmieden des Gewindes gleichzeitig die bei der Formung der Stege sich bildende Wölbung beseitigt werden muss. Es ist unvermeidlich, dass beim Niederschmieden der Wölbung auch eine Streckung des Materiales in der Länge erfolgt, die sich in Steigungsfehlern des gleichzeitig aufgeschmiedeten Gewindes auswirken muss. Ausserdem wird im letzteren Verfahren im kalten Zustande des Werkstückes gearbeitet, was bei hochwertigen Werkzeug-bzw. Schnellarbeitsstählen nur beschränkt möglich ist.
Der Gegenstand der Erfindung vermeidet nun die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten Schnellschmiedeverfahren, wobei das wesentliche Kennzeichen der Erfindung darin besteht, dass das Werkstück während der Verformung einer axialen, oder einer axialen und einer Drehbewegung unterworfen wird, und mit der Verformung der Nuten auch eine Begrenzung der Stegeperipherie erfolgt.
Das erfindungsgemässe Verfahren ergibt nun bezüglich der Begrenzung der Umfangsflächen der Stege den Vorteil, dass die Ausbauchung der Stege in der Mitte vermieden wird und dass sich die Konturen dieser Stege scharf ausprägen und im besonderen schädliche Abrundungen an den Übergängen von den Umfangsflächen zu den radiaalen Stegfläche weitgehend vermieden werden.
Der schrittweise Durchgang des Arbeitsstückes während der Bearbeitung durch die Verdrängungswerkzeuge wirkt in einem solchen Sinn, dass der Schmiedevorgang sowohl am Beginn wie in der Mitte des Werkstückes als auch am Ende gleichartig ist. Die beim Schmiedevorgang auftretende Längung des Werkstückes, welches in Schmiedehitze bearbeitet wird, ist über die gesamte Längenausdehnung des Werkstückes gleichmässig verteilt und die Formgebung des Werkstückes erfolgt über die gesamte Länge in solcher Regelmässigkeit, dass mit geringsten Zugaben für die Fertigbearbeitung gearbeitet werden kann. Die Formgebung der Nuten selbst erfolgt auf Fertigmass.
Lediglich der Umfang ist einem Schlichtarbe1ts- gang, wie Schleifen oder Feindrehen, vor der Einarbeitung der Gewindegänge noch zu unterwerfen.
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Die hiedurch erzielte Material-und Bearbeitungs- ersparnis ist sehr wesentlich. Der Ausgangs- durchmesser kann so gewählt werden, dass er zwischen dem Endprofil und dem Schaftquerschnitt liegt, was ebenfalls zur Materialersparnis beiträgt.
An Hand der Zeichnung wird nun das Verfahren noch kurz geschildert. Die Zeichnung zeigt schematisch einen Formling nach Art z. B. eines Gewindebohrers in Längsansicht.
Der Gewindebohrer besteht bekanntlich aus dem Schaft 1 mit dem Durchmesser a und aus dem mit dem Gewinde 2 versehenen Hauptkörper 3 mit Nuten 4 oder den Spiralnuten 4 a und dem Durchmesser b, schliesslich aus dem vorderen Teil 5, der konisch verläuft. An die Stelle eines zylindrischen Schaftes kann auch ein konischer Schaft 7 mit dem grössten Durchmesser c am Schaftgrund treten.
Das Verfahren gemäss der Erfindung gestaltet sich nun in der Weise, dass zuerst eine Vorform des endgültigen Werkstückes mit einem Durchmesser der etwa der Fertigform entspricht, und einer Länge, die die Streckung des Materials bei Ausarbeitung der Nuten berücksichtigt, auf Schmiedehitze gebracht wird. Dieser Schmiede-Rohling wird nun in einer Vorrichtung, die nicht Gegenstand dieser Erfindung ist, durch einen Schmiedevorgang mit hoher Schlagzahl verformt, wobei in bekannter Weise das Material des Rohlings durch Ausarbeiten der Nuten 4 in die Stege 1 a verdrängt wird. Dieser Verformungsvorgang erfolgt mit einem Materialüberschuss, so dass die Stege einen grösseren Aussendurchmesser annehmen würden, wenn nicht durch die Ausgestaltung der Werkzeuge die periphere Begrenzung der Stege erzwungen würde.
Hiedurch wird die Form der Stege scharf ausgeprägt und das überschüssige Material verursacht eine Längsstreckung desWerk- stückes. Das Werkstück selbst wird während der
Bearbeitung zwischen den Verdrängungswerk- zeugen langsam durchgeführt, so dass die Form- gebung schrittweise erfolgt. Ein Ausbauchen der
Stege in der Mitte, wie bei dem bekannten Verfahren, kann hier nicht eintreten. Aus dem
Schmiede-Rohling wird hiedurch der Endkörper mit Schleif-oder Schlichtzugabe im Durchmesser in genauer und präziser Weise hergestellt.
Die Herstellung der Nuten kann daher bei diesemvorgang unterdemeinflussderfortschreiten- den Bearbeitung ebensowohl nach geraden Achsen als auch nach sehr steilgängigen Spiralen erfolgen, ohne dass sich irgendwelche Schwierigkeiten besonderer Art ergeben oder an dem Verfahren etwas geändert werden müsste.
Die Fertigbearbeitung des Werkstückes in die endgültige Form z. B. Gewindebohrer od. dgl. erfolgt nach dem Schmiedevorgang in der üblichen Weise : Aussen überschleifen oder überdrehen, Fräsen der Gewindegänge, Härten und Schleifen der Gewindeflanken usw. Diese zusätzlichen Bearbeitungen sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.