<Desc/Clms Page number 1>
Gewindedrückdorn und Rohling hiefür, sowie
Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf mit Längsnuten versehene Werkzeuge zum Herstellen von Gewinden, wie Gewindedrückdornen u. dgl., sowie auf ein Verfahren zum Herstellen derselben.
Gewindedrückdorne haben gegenüber Gewindebohrern, die Gewinde in vorgebohrt Löcher einschnei- den, den Vorteil, dass sie Gewinde von besserer Qualität erzeugen, weil bei ihrer Anwendung keine Späne entstehen. Es sind zwar bisher Gewindedrückdorne hergestellt worden, die im Querschnitt nicht kreisförmig sind und deshalb weniger Kraft zu ihrem Hineindrehen in das Werkstück erfordern, jedoch waren diese be- kannten Werkzeuge in ihrer Herstellung sehr teuer. Die hohen Herstellungskosten beruhen darauf, dass die
Werkzeuge aus hochwertigem Stahl bestehen mussten, damit sie die notwendige Zug- und Biegefestigkeit aufweisen, wodurch es wieder erforderlich ist, die Gewindegänge zu der gewünschten Form zu schleifen.
Im Querschnitt unrunde Gewindedrückdorne sind bisher auch nicht mit Längsnuten ausgestattet wor- den, weil man diese für nicht erforderlich hielt. Es wurde angenommen, dass Längsnuten nur bei Gewin- deschneidern vorgesehen werden müssen, um hiedurch einerseits Schneidkanten sowie anderseits einen freien Raum zur Aufnahme von Spänen zu erhalten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass für bestimmte An- wendungen die Anbringung von Längsnuten auch bei Gewindedrückdornen vorteilhaft ist, nämlich dann, wenn Gewinde in Kunststoffmaterial hergestellt werden sollen, um auf diese Weise dem Material zu gestatten, sich in regelmässigen Zeitabständen zu entspannen und somit ein Reissen des Materials auf Grund von Überbeanspruchung zu vermeiden.
Zweck der Erfindung ist es daher, ein neues und mit geringen Kosten durchzuführendes Verfahren zur Herstellung von im Querschnitt unrunden, mit Längsnuten versehenen Gewindeherstellungswerkzeugen vorzuschlagen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, ein neues und verbessertes Werkzeug zum Herstellen von Gewinden vorzuschlagen, bei dem am Werkzeug Nuten vorgesehen sind und wobei das Werkzeug Gewindegänge in ein Werkstück eindrückt, hiebei ein ausserordentlich geringes Drehmoment erfordert und keine Späne herausschneidet.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen neuen verbesserten Gewindedrückdorn zu schaffen, der gewalzte Gewindegänge aufweist, die im Qerkstück durchgehende Gewinde erzeugen.
Die obigen und weitere Zwecke der Erfindung werden mit Hilfe der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele dadurch erzielt, dass der mit Längsnuten versehene Gewindedrückdorn mit einer ungeraden Anzahl von Gewinde bildenden Vorsprüngen ausgestattet ist, wobei der Krümmungsradius der Vorsprünge wesentlich kleiner, als der Abstand zwischen der Mittelachse des Werkzeuges und dem hievon am weitesten entfernten Teil des jeweiligen Vorsprunges ist. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein zylindrisches Werkstück von rundem Querschnitt durch Fliesspressen zunächst mit symmetrisch um die Werkstückachse angeordneten Nuten versehen, die im Querschnitt bereits angenähert denjenigen am fertigen Werkstück entsprechen. Danach wird der mit Vorsprüngen ausgestattete Schaftteil zwischen herkömmlichen Gewinderollmatrizen gerollt.
Dieses Verfahren ist ganz besonders vorteilhaft, weil billiges Draht- oder Stangenmaterial verwendet werden kann, das beim Fliesspressen gehärtet wird, wobei der Gewinderollvorgang und eine nachfolgende Warmbehandlung einen dauerhaften Dorn ergeben, der hinsichtlich seiner Herstellungskosten wesentlich günstiger, als die bisherigen Werkzeuge gleicher Art ist.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
<Desc/Clms Page number 2>
Es zeigt : Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Gewindedrückdorns, Fig. 2 einen ver- grösserten Querschnitt des Werkzeuges nach Fig. 1 nach dem Einführen in ein in einem Werkstück vorge- bohrtesloch, Fig. 3 eine vergrösserte Stirnansicht des Werkzeuges nach Fig. 1, Fig. 4 eine Seitenansicht eines in der Herstellung begriffenen erfindungsgemässen Werkzeuges nach dem zweiten Bearbeitungs- vorgang, Fig. 5 einen vergrösserten Schnitt durch Fig. 4, Fig. 6 eine Seitenansicht des Rohlings, aus dem das Werkzeug hergestellt wird, Fig. 7 eine Seitenansicht des in der Herstellung begriffenen Werkzeuges nach dem ersten Bearbeitungsvorgang, Fig. 8 einen Schnitt durch die FIiesspressmatrize, in der der Roh- ling nach Fig. 4 bearbeitet wird, Fig.
9 eine schematische Darstellung einer Gewinderollmatrize, mit deren Hilfe das Werkzeug nach den Fig. 3 und 4 mit einem Gewinde versehen wird, Fig. 10 eine sche- maische Darstellung des vorderen, zuerst in das Werkstück eintretenden Abschnittes des erfindungsge- mässen Werkzeuges und Fig. 11 eine vergrösserte Seitenansicht des Gewinde tragenden Schaftabschnittes am Werkzeug nach Fig. 1.
Das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug 15 zum Gewindedrücken besteht aus einem runden, zylindri- schen Schaftteil 17 und einem Gewinde herstellenden Abschnitt 20, der sich am vorderen Ende 21 konisch verjüngt. Der Dorn endet in einer stumpfen Spitze 23 am vorderen Ende und ist an seinem hinteren Ende mit einer Einrichtung zum Angriff einer Antriebsvorrichtung versehen, beispielsweise einem Vierkant 25, an dem ein Schlüssel od. dgl. Mittel angesetzt werden kann. Der Schaftteil 20 ist mit einem gerollten
Gewinde 27 versehen, das aus einzelnen Vorsprüngen besteht.
Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, besteht der das Gewinde drückende Schaftabschnitt im Querschnitt aus einer ungeraden Anzahl, im vorliegenden Falle drei, von konvex gekrümmten Vorsprüngen 29, die unter gleichen Winkeln gegeneinander versetzt um die Werkzeugachse herum angeordnet sind, wobei zwischen den Vorsprüngen konkave Rücksprünge 31 liegen, deren Breite, wie auch die anfängliche Breite der Nuten am Rohling, wie dies weiter unten erläutert wird, sehr verschieden sein kann. Die Form der genannten Rücksprünge hängt auch von der Eindringtiefe der Rippen der Gewinderollmatrizen beim Rollen des Roh- lings ab. Je grösser die Eindringtiefe ist, umso mehr füllen sich die Rücksprünge am Rohling mit Material auf oder umso schmaler, insbesondere im Bereich des Fusskreises des auf diese Weise gebildeten Gewindes, werden sie, wie dies Fig. 1 zeigt.
Der Gewinde bildende Teil der Vorsprünge ist nicht zur Werkzeugachse konzentrisch, sondern folgt einem Krümmungsradius 33, jedenfalls im am weitesten von der Mittelachse des Werkzeuges entfernten Bogenteil, wobei der Krümmungsradius 33 wesentlich kleiner als die Entfernung zwischen der Werkzeugachse und dem am weitesten aussen liegenden Teil 35 des Vorsprunges ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Krümmungsradius etwa nur halb so gross wie der Abstand von der Werkzeugachse.
Das Verhältnis der beiden genannten Abmessungen ändert sich in Abhängigkeit von den am Rohling durch Fliesspressen herstellbaren Nuten und den Abmessungen der Vorsprünge gegenüber der Breite der hiebei gebildeten Vertiefungen, wobei deren erreichbaren Grenzwerte weiter unten noch besprochen werden.
Wie sich aus den Fig. 4 und 5 ergibt, wird das Werkzeug nach dem erfindungsgemässen Verfahren aus einem Rohling 37 hergestellt, der in seinem Querschnitt bereits angenähert der Form des fertigen Werkzeuges entspricht und aus einem zylindrischen Schaftteil 17 und einem mit Vor-und Rücksprüngen ver- sehenenschaftteil 19 besteht. Der wirksamedurchmesser des mit Vorsprüngen ausgestatteten Teiles 19 des Rohlings liegt auf einem Kreis 39, der die am weitesten aussen liegenden Teile der drei Vorsprünge 29, wie in Fig. 5 gezeigt ist, umschreibt. Die Vorsprünge 29 sind im wesentlichen konvex und entsprechen in ihrer Anzahl der Anzahl von Vorsprüngen am fertigen Werkzeug, wobei zwischen den Vorsprüngen konkave Vertiefungen 31 liegen.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen die äusseren Begrenzungsflächen der Vorsprünge innerhalb eines wesentlichen Teiles deren Länge in Umfangsrichtung, nämlich an der gekrümmten Fläche 41, konzentrisch zur Achse des Rohlings und folgen hiebei einem Krümmungsradius, der gleich dem halben Durchmesser des Kreises 39, d. h. dem grössten Durchmesser des Rohlings ist. Die Kanten -45, an denen die Vorsprünge in die zurückversetzten Flächen 31 übergehen, sind jedoch abgeschrägt und liegen auf einem Krümmungsradius 47, der wesentlich grösser als der Abstand zwischen der Rohlingsachse und dem am weitesten hievon entfernt gelegenen Teil des Vorsprunges ist.
Bei dem gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieser Krümmungsradius etwa dem grössten Durchmesser des Rohlings gleich. oder entspricht dem doppelten Abstand zwischen der Rohlingsachse und dem hievon am weitesten entfernten Teil des Vorsprunges. Der Krümmungsmittelpunkt der abgeschrägten Flächen 45 liegt hiedurch ausserhalb des gegenüberliegenden Vorsprunges. Dies ist auch der Krümmungsmittelpunkt für die benachbarte abgeschrägte Kante 45 am nachfolgenden Vorsprung. Der Krümmungsradius der Flächen 45 ist jedoch im Vergleich zur Breite der Abschrägungen so gross, dass diese einfach als ebene Flächen angesehen werden können.
Der Rohling 37 kann aus einem zylindrischen Werkstück 48, wie es in Fig. 6 gezeichnet ist, in einem
<Desc/Clms Page number 3>
, zweistufigen Vorgang hergestellt werden. Bei der ersten Bearbeitungsstufe wird das Rohstück 48, das von
Draht oder einer Stange abgeschnitten ist, in einer ersten (nicht gezeigten) Matrize, in die in Fig. 7 dar- gestellte Form gebracht. Hiebei wird am einen Ende ein Vierkant 25 zum Anbringen eines Schlüssels und am gegenüberliegenden Ende 21 ein flach konisch sich verjüngender Teil, beispielsweise mit einer Stei- gung von 50 ausgebildet. Hiebei ist es vorteilhaft, den zylindrischen Schaftteil 18 im Durchmesser um einen bestimmten Betrag soweit zu verringern, dass danach ein Gewinde üblicher Grösse am Schaft ange- ordnet werden kann.
Es ist dadurch möglich, Rohmaterial von verschiedenem Anfangsdurchmesser zu ver- wenden, so dass nicht für jede Gewindegrösse Rohmaterial eines bestimmten Durchmessers am Lager ge- halten zu werden braucht.
Bei der zweiten Bearbeitungsstufe wird der halbfertige Rohling in einer in Fig. 8 dargestellten Fliess- pressmatrize 49 in die in Fig. 4 dargestellte Form gebracht, bei der er in dem reduzierten Schaftteil 18 längsverlaufende Vertiefungen 31 aufweist. Die Matrize 49 besteht aus einem zylindrischen Hohlraum, der von der Seitenwand 51 umgeben ist und im Durchmesser und in seiner Länge den Abmessungen des
Werkstückes nach Fig. 7 entspricht. An den zylindrischen Hohlraum schliesst sich nach vorn eine Fliess- pressöffnung 53 an, die im Querschnitt der Form des Schaftteiles 19 nach Fig. 4 entspricht. Hinter der
Fliesspressöffnung befindet sich wieder ein im Querschnitt zylindrischer Hohlraum, der von der Wand 55 umgeben ist und der den fliessgepressten Teil des Rohlings aufnimmt. Ein Auswerferdorn 57 dient zum
Ausstossen des fliessgepressten Werkstückes.
Die konkave Matrizenfläche 59 führt von der durch die zy- lindrischeWand 51 umgebenden Öffnung zur Fliesspressöffnung 53, wobei die betreffenden Übergänge glatt ausgebildet sind. Das Fliesspressen der Längsvertiefungen in dem reduzierten Schaft 18 nach Fig. 7 wird durch Anwendung von axialem Druck auf das Vierkantende 25 des Werkstückes durchgeführt. Zu diesem
Zweck dient ein Druckstempel 61. Da bei diesem Vorgang lediglich die Längsvertiefungen und die abgeschrägten Kanten 45 an den Vorsprüngen in der Matrize fliessgepresst werden, bleibt der grösste wirksame Durchmesser des Schaftteiles 19 im wesentlichen gegenüber den zylindrischen Schaftteil 18 unverändert, so dass sich die konische Verjüngung am vorderen Ende 21 des Rohlings nicht verändert.
Die beim Fliesspressen in der zweiten Matrize 49 erfolgende Reduzierung und damit der hiegegen wirksame Widerstand des Rohlings ist nicht so gross, dass das zuvor zu einem Vierkant bearbeitete Ende 25 verformt oder gestaucht wird. Auch der im Durchmesser zuvor etwas reduzierte Schaftteil 18 wird nicht in seinen Abmessungen verändert.
Wie in Fig. 9 schaubildlich dargestellt ist, wird der mit Vorsprüngen versehene Schaftteil nachfolgend zwischen herkömmlichen Gewinderollmatrizen 63 und 65 mit Gewinde versehen. Für diesen Verarbeitungsvorgang können auch andere Vorrichtungen als die gezeigten Gewinderollmatrizen Verwendung finden.
Der zuvor beschriebene und in Fig. 5 dargestellte Rohling rollt leicht zwischen den Gewinderollmatrizen, weil er einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. Die Sehnenlänge 67 der konkaven Vertiefungen 31 ist nicht so gross, dass sie die Rollbewegungen des Rohlings zwischen den Gewinderollmatrizen beeinträchtigt. Die Sehnenlänge 67 soll jedoch nicht wesentlich die Sehnenlänge 69 der konvexen Vorsprünge überschreiten bzw. sollte die Entfernung 67 nicht wesentlich von der Entfernung zwischen derRohlingachse und dem am weitesten hievon entfernten Teil des Vorsprungs abweichen.
Bei einer grössten Breite der Rücksprünge wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, ist es wünschenswert, die abgeschrägten Kantenflächen 45, wie zuvor beschrieben, vorzusehen, die einem wesentlich grösseren Krümmungsradius folgen. Diese abgeschrägten Kantenflächen sorgen für eine ausreichend grosse Reibungsberührung zwischen den Vorsprüngen und den Matrizenflächen, um denRollvorgang mit Hilfe von herkömmlichen flachen Rollmatrizen einzuleiten und aufrechtzuhalten, ohne dass es erforderlich ist, die Matrizen mit Unebenheiten oder Vorsprüngen auszustatten. Die konkaven Rücksprünge 31 können von beliebiger, von der erforderlichen Festigkeit abhängiger und durch den Umfang der beim Reduzieren erzielbaren Tiefe sein.
Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 2 und 5 ergibt, ändert sich die Querschnittsform des Schaftteiles 19 beim Rollen in der Weise, dass sich ein mit Gewinde und Vorsprüngen versehener Schaftteil 20 bildet, bei dem die Kopflinie des Gewindeganges nicht mehr konzentrisch zur Werkzeugachse verläuft, sondern einen Krümmungsradius 33 hat, der wesentlich kleiner als die Entfernung von der Mittelachse bis zum am weitesten aussen liegenden Teil 35 des Vorsprungs ist. Obwohl es auf Grund von Unregelmässigkeiten des Druckes beim Gewinderollen bei dem herkömmlichen Rollverfahren möglich ist, dass die Kopflinie des Gewindes innerhalb eines Vorsprungs nicht gleichförmig gekrümmt verläuft, so folgt doch jedenfalls die Kopflinie in dem am weitesten aussen liegenden, mittleren Bereich des Vorsprungs einer gleichmässigen Krümmung, wie dies zuvor angegeben wurde.
Der Krümmungsradius an den seitlichen Teilen der Vorsprünge ist unwesentlich, weil das mit dem erfindungsgemässen Dorn herzustellende Gewinde nur
<Desc/Clms Page number 4>
von den am weitesten nach aussen vorstehenden Teilen der Vorsprünge in der noch zu beschreibenden Weise erzeugt wird. Die Fusslinie 73 des Gewindes folgt im wesentlichen einem Vieleck mit bogenförmig gekrümmten Seiten, im vorliegenden Fall einem Dreieck, bei dem die gekrümmten Seiten im wesentlichen im mittleren Teil der Vorsprünge 29 unter Abrundung ineinander übergehen. Beim Gewinderollen werden die Vertiefungen 31 gegenüber ihrer ursprünglichen Breite 67 wesentlich schmaler, wobei sich gleichzeitig der am weitesten vorstehende Teil 35 der Vorsprünge nach aussen gegenüber der ursprünglichen Oberfläche 41 des Rohlings verlagert.
Die Gewindetiefe ist innerhalb des grössten Teiles des Vorsprungs im wesentlichen gleichbleibend, weil die Kopf-und Fusslinien im wesentlichen zum gleichen Krümmungsmittelpunkt konzentrisch, jedenfalls innerhalb des mittleren Bereiches des Vorsprungs, verlaufen. Zu den angrenzenden Vertiefungen hin wird jedoch das Gewinde nach und nach flacher und die Kopflinie berührt die Fusslinie 73.
Das Gewinde ist daher innerhalb einer vollen Umdrehung mehrfach unterbrochen und weist an jeder längsverlaufenden Vertiefung eine Gewindetiefe Null auf, wie dies Fig. 11
EMI4.1
schrägten Flächen am Rohling, können sich die Verhältnisse zwischen der Kopflinie, der Fusslinie und den Vertiefungen in weitem Umfang ändern, wobei als massgebendes Merkmal die Form der Vorsprünge in ihren mittleren Bereichen anzusehen ist, wie bereits weiter oben erwähnt wurde.
Dadurch, dass die Kopflinie 71 in jedem Vorsprung auf einem kleineren Krümmungsradius liegt, als der Abstand zwischen der Werkzeugachse und dem hievon am weitesten entfernten Teil des Vorsprungs beträgt, verläuft die genannte Kopflinie tangential zur Innenseite der kreisförmigen Fusslinie 77, mit der das Gewinde im Werkstück 79 bei Verwendung des erfindungsgemässen Werkzeuges hergestellt wird. Auf
Grund dieser vorteilhaften Ausbildung erfordert das erfindungsgemässe Werkzeug zum Gewindedrücken nur ein sehr geringes Drehmoment, weil zwischen den Vorsprüngen und den zu drückenden Gewindegängen nur eine sehr geringe Reibung auftritt. Diese Reibung findet nur, jedenfalls in dem geraden Schaftabschnitt des Gewindedrückdornes, an den am weitesten nach aussen vorspringenden Teilen 35 statt.
Das im Werkstück hergestellte Gewinde hat durchgehende Gänge, deren Fusslinie mit 77 in Fig. 2 angegeben ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Bildung des Gewindes in dem Werkstück durch den konischen Teil 21 am vorderen Ende des Gewindedrückdornes nach Fig. 1 eingeleitet wird. Dieser vordere Teil ist mit einem Gewinde von nach vorn abnehmender Tiefe versehen. Wie Fig. 10 zeigt, wird das Gewinde im Werkstück an mehr als an einer Berührungsstelle erzeugt, wenn der Gewindedrückdorn gedreht wird, weil hiebei die nacheinander folgenden Vorsprünge um jeweils eine etwas grössere Entfernung von der Werkzeugachse nach aussen vorstehen. Der nachfolgende Vorsprung drückt daher die vom vorhergehenden Vorsprung erzeugte Vertiefung etwas tiefer in das Werkstück hinein. Wenn also das Werkzeug in Richtung des Pfeiles gedreht wird, erzeugt der Vorsprung D einen Gewindegang, der mit dem Bogen 83 angegeben ist.
Der nachfolgende Vorsprung E tritt dann mit dem Gewindegang 83 im Bereich des Bogens 85 in Berührung und erzeugt einen tieferen Gewindegang, der mit dem Bogen 87 angegeben ist. In gleicher Weise wird der anfängliche Gewindegang durch die nachfolgenden Vorsprünge E, F und G zu einem je etwas tieferen Ge- windegang 87, 89 und 91 vertieft, so dass sich nach einer vollen Umdrehung bereits ein Gewindegang mit der Tiefe 93 gebildet hat. Die Neigung des das Gewinde erzeugenden Teiles ist innerhalb des Bogens 85 an den Vorsprüngen nicht so gross, als dass Werkstoff aus dem Werkstück herausgeschnitten würde, sondern die Vorsprünge folgen einem im Durchschnitt grösseren, wenn auch nicht gleichbleibenden Krümmungradius, als dies bei den Vorsprüngen am Hauptteil 19 des Schaftes der Fall ist.
Dies beruht darauf, dass die Vorsprünge an dem vorderen Teil des Gewindedrückdornes nicht vollständig ausgebildet sind und daher in ihrer Form mehr dem zur Mittelachse konzentrischen Verlauf der ursprünglich beim Fliesspressen erzeugten Vorsprünge entsprechen.
Obwohl ein mit drei Vorsprüngen je Windung ausgestatteter Gewindedrückdorn für die meisten Arbeiten vorzuziehen ist, können zur Herstellung von Gewinden in besonders weiten Löchern auch mit fünf oder sieben Vorsprüngen ausgestattete Gewindedrückdorne nach der Erfindung verwendet werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die oben erläuterten und beschriebenen Ausführung-
EMI4.2
zugrunde liegenden Gedankens auf die verschiedenste Weise abgewandelt, ergänzt und verbessert werden.
Alle vorstehend beschriebenen und gezeigten Einzelheiten der Erfindung sind erfindungswesentlich.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.
<Desc / Clms Page number 1>
Threaded mandrel and blank for this, as well as
Process for their manufacture
The invention relates to tools provided with longitudinal grooves for producing threads, such as thread spinning mandrels and the like. Like., As well as a method for producing the same.
Compared to taps that cut threads into pre-drilled holes, thread pressure mandrels have the advantage that they produce threads of better quality because no chips are produced when they are used. Although thread spinning mandrels have hitherto been produced which are not circular in cross-section and therefore require less force to screw them into the workpiece, these known tools were very expensive to produce. The high manufacturing costs are due to the fact that the
Tools had to be made of high quality steel so that they had the necessary tensile and flexural strength, which again makes it necessary to grind the threads to the desired shape.
Threaded mandrels with a non-circular cross-section have so far not been equipped with longitudinal grooves either, because they were not considered necessary. It was assumed that longitudinal grooves only have to be provided for thread cutters in order to obtain cutting edges on the one hand and free space to receive chips on the other. It has been shown, however, that for certain applications the making of longitudinal grooves is also advantageous in the case of thread spinning mandrels, namely when threads are to be produced in plastic material in order to allow the material to relax at regular time intervals and thus avoid tearing of the material due to overuse.
The purpose of the invention is therefore to propose a new and inexpensive method for the production of threading tools which are non-circular in cross section and provided with longitudinal grooves.
A further purpose of the invention is to propose a new and improved tool for producing threads, in which grooves are provided on the tool and in which the tool presses threads into a workpiece, requiring an extremely low torque and cutting out chips.
Another object of the invention is to provide a new, improved thread mandrel having rolled threads which create threads through the die.
The above and other purposes of the invention are achieved with the aid of the exemplary embodiments shown in the figures in that the threaded mandrel provided with longitudinal grooves is equipped with an odd number of thread-forming projections, the radius of curvature of the projections being substantially smaller than the distance between the central axis of the tool and the part of the respective projection furthest away from it. According to the method according to the invention, a cylindrical workpiece with a round cross-section is first provided by extrusion with grooves which are arranged symmetrically about the workpiece axis and which already approximately correspond in cross-section to those on the finished workpiece. Then the shaft part equipped with projections is rolled between conventional thread rolling dies.
This method is particularly advantageous because cheap wire or rod material can be used which is hardened during extrusion, the thread rolling process and a subsequent heat treatment result in a permanent mandrel that is significantly cheaper in terms of its manufacturing costs than previous tools of the same type.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
<Desc / Clms Page number 2>
1 shows a side view of a threaded mandrel according to the invention, FIG. 2 shows an enlarged cross-section of the tool according to FIG. 1 after it has been inserted into a hole pre-drilled in a workpiece, FIG. 3 shows an enlarged end view of the tool according to FIG FIG. 4 shows a side view of a tool according to the invention being manufactured after the second machining process, FIG. 5 shows an enlarged section through FIG. 4, FIG. 6 shows a side view of the blank from which the tool is made, FIG Side view of the tool being manufactured after the first machining process, FIG. 8 a section through the extrusion die in which the blank according to FIG. 4 is machined, FIG.
9 a schematic representation of a thread rolling die with the aid of which the tool according to FIGS. 3 and 4 is provided with a thread, FIG. 10 a schematic representation of the front section of the tool according to the invention that first enters the workpiece, and FIG. 11 an enlarged side view of the thread-bearing shank section on the tool according to FIG. 1.
The tool 15 shown in FIG. 1 for thread pressing consists of a round, cylindrical shaft part 17 and a thread producing section 20 which tapers conically at the front end 21. The mandrel ends in a blunt tip 23 at the front end and is provided at its rear end with a device for engaging a drive device, for example a square 25, on which a key or the like. Means can be attached. The shaft part 20 is rolled with a
Provided thread 27, which consists of individual projections.
As FIGS. 2 and 3 show, the cross-section of the shank section pressing the thread consists of an odd number, in the present case three, of convexly curved projections 29, which are arranged offset around the tool axis at the same angles with respect to one another, with between the projections Concave recesses 31 lie, the width of which, as well as the initial width of the grooves on the blank, as will be explained further below, can be very different. The shape of the recesses mentioned also depends on the depth of penetration of the ribs of the thread rolling dies when rolling the blank. The greater the penetration depth, the more the recesses on the blank fill with material or the narrower they become, particularly in the area of the root circle of the thread formed in this way, as FIG. 1 shows.
The thread-forming part of the projections is not concentric to the tool axis, but follows a radius of curvature 33, at least in the curved part furthest away from the central axis of the tool, the radius of curvature 33 being significantly smaller than the distance between the tool axis and the outermost part 35 of the projection. As shown in FIG. 3, the radius of curvature is only about half as large as the distance from the tool axis.
The ratio of the two dimensions mentioned changes as a function of the grooves that can be produced on the blank by extrusion and the dimensions of the projections compared to the width of the depressions formed here, their achievable limit values being discussed further below.
As can be seen from FIGS. 4 and 5, the tool is produced according to the method according to the invention from a blank 37, which in its cross section already corresponds approximately to the shape of the finished tool and consists of a cylindrical shaft part 17 and one with projections and recesses - there is part 19. The effective diameter of the part 19 of the blank provided with projections lies on a circle 39, which circumscribes the outermost parts of the three projections 29, as shown in FIG. The projections 29 are essentially convex and correspond in number to the number of projections on the finished tool, concave depressions 31 being located between the projections.
In the preferred embodiment, the outer boundary surfaces of the projections run within a substantial part of their length in the circumferential direction, namely on the curved surface 41, concentric to the axis of the blank and follow a radius of curvature which is equal to half the diameter of the circle 39, i.e. H. is the largest diameter of the blank. The edges -45, at which the projections merge into the recessed surfaces 31, are beveled and lie on a radius of curvature 47 which is substantially greater than the distance between the blank axis and the part of the projection which is furthest away from it.
In the preferred embodiment shown, this radius of curvature is approximately equal to the largest diameter of the blank. or corresponds to twice the distance between the blank axis and the part of the projection furthest from it. The center of curvature of the beveled surfaces 45 is thereby outside the opposite projection. This is also the center of curvature for the adjacent beveled edge 45 on the following protrusion. However, the radius of curvature of the surfaces 45 is so large compared to the width of the bevels that they can simply be viewed as flat surfaces.
The blank 37 can consist of a cylindrical workpiece 48, as shown in FIG. 6, in one
<Desc / Clms Page number 3>
, two-step process. In the first processing stage, the blank 48, which is from
Wire or a rod is cut, in a first (not shown) die, brought into the form shown in FIG. A square 25 for attaching a key is formed at one end, and a flat, conically tapering part, for example with a pitch of 50, is formed at the opposite end 21. In this case, it is advantageous to reduce the diameter of the cylindrical shaft part 18 by a certain amount so that a thread of the usual size can then be arranged on the shaft.
It is thereby possible to use raw material with different starting diameters, so that raw material of a certain diameter does not have to be kept in stock for every thread size.
In the second processing stage, the semi-finished blank is brought into the shape shown in FIG. 4 in an extrusion die 49 shown in FIG. 8, in which it has longitudinally extending depressions 31 in the reduced shaft part 18. The die 49 consists of a cylindrical cavity which is surrounded by the side wall 51 and in diameter and length the dimensions of the
Workpiece according to FIG. 7 corresponds. At the front of the cylindrical cavity there is an extrusion opening 53 which, in cross section, corresponds to the shape of the shaft part 19 according to FIG. Behind the
Extruded opening there is again a cavity with a cylindrical cross section, which is surrounded by the wall 55 and which receives the extruded part of the blank. An ejector mandrel 57 is used for
Ejection of the extruded workpiece.
The concave die surface 59 leads from the opening surrounded by the cylindrical wall 51 to the extrusion opening 53, the transitions in question being smooth. The extrusion of the longitudinal depressions in the reduced shaft 18 according to FIG. 7 is carried out by applying axial pressure to the square end 25 of the workpiece. To this
The purpose is a plunger 61. Since during this process only the longitudinal depressions and the beveled edges 45 on the projections in the die are extruded, the largest effective diameter of the shaft part 19 remains essentially unchanged compared to the cylindrical shaft part 18, so that the conical taper not changed at the front end 21 of the blank.
The reduction that takes place in the second die 49 during extrusion and thus the resistance of the blank that is effective against it is not so great that the end 25 previously machined into a square is deformed or compressed. The dimensions of the shaft part 18, which was previously slightly reduced in diameter, are also not changed.
As shown diagrammatically in FIG. 9, the shaft part provided with projections is subsequently provided with a thread between conventional thread rolling dies 63 and 65. Devices other than the thread rolling dies shown can also be used for this processing operation.
The blank previously described and shown in FIG. 5 rolls easily between the thread rolling dies because it has a substantially constant cross section. The chord length 67 of the concave depressions 31 is not so great that it affects the rolling movements of the blank between the thread rolling dies. However, the chord length 67 should not significantly exceed the chord length 69 of the convex protrusions, or the distance 67 should not differ significantly from the distance between the blank axis and the portion of the protrusion furthest therefrom.
With the greatest width of the recesses as shown in FIG. 5, it is desirable to provide the beveled edge surfaces 45, as described above, which follow a substantially larger radius of curvature. These beveled edge surfaces provide sufficient frictional contact between the projections and the die surfaces to initiate and maintain the rolling process with the aid of conventional flat roller dies, without the need to provide the dies with bumps or projections. The concave recesses 31 can be of any desired, depending on the required strength and by the extent of the depth that can be achieved when reducing.
As can be seen from a comparison of FIGS. 2 and 5, the cross-sectional shape of the shaft part 19 changes during rolling in such a way that a shaft part 20 provided with a thread and projections is formed, in which the head line of the thread is no longer concentric with the tool axis , but has a radius of curvature 33 which is significantly smaller than the distance from the central axis to the furthest outward part 35 of the projection. Although it is possible, due to irregularities in the pressure during thread rolling in the conventional rolling process, that the head line of the thread does not curve uniformly within a projection, the head line in the outermost, central area of the projection follows a uniform curvature as previously stated.
The radius of curvature on the lateral parts of the projections is insignificant because the thread to be produced with the mandrel according to the invention is only
<Desc / Clms Page number 4>
is generated by the most outwardly protruding parts of the projections in the manner to be described. The root line 73 of the thread essentially follows a polygon with arcuately curved sides, in the present case a triangle in which the curved sides merge into one another substantially in the central part of the projections 29 with a rounding. When thread rolling, the depressions 31 become significantly narrower compared to their original width 67, and at the same time the most protruding part 35 of the projections is displaced outwards with respect to the original surface 41 of the blank.
The thread depth is essentially constant within the greater part of the projection because the head and foot lines run essentially concentrically to the same center of curvature, at least within the central region of the projection. However, towards the adjoining depressions, the thread gradually becomes flatter and the head line touches the foot line 73.
The thread is therefore interrupted several times within a full revolution and has a thread depth of zero at each longitudinal depression, as shown in FIG. 11
EMI4.1
inclined surfaces on the blank, the relationships between the head line, the foot line and the depressions can change to a large extent, whereby the shape of the projections in their middle areas is to be regarded as a decisive feature, as already mentioned above.
Because the head line 71 in each protrusion lies on a smaller radius of curvature than the distance between the tool axis and the part of the protrusion furthest away from it, said head line runs tangentially to the inside of the circular root line 77 with which the thread in the workpiece 79 is produced when using the tool according to the invention. On
Because of this advantageous design, the tool according to the invention for thread pressing requires only a very low torque, because only very little friction occurs between the projections and the threads to be pressed. This friction only takes place, at least in the straight shaft section of the thread pressure mandrel, on the parts 35 which project outward the furthest.
The thread produced in the workpiece has continuous turns, the root line of which is indicated by 77 in FIG.
It should be noted that the formation of the thread in the workpiece is initiated by the conical part 21 at the front end of the thread pressure mandrel according to FIG. This front part is threaded with a decreasing depth towards the front. As FIG. 10 shows, the thread is produced in the workpiece at more than one point of contact when the thread pressure mandrel is rotated, because the successive projections each protrude a somewhat greater distance outward from the tool axis. The subsequent projection therefore presses the recess produced by the preceding projection somewhat deeper into the workpiece. So when the tool is rotated in the direction of the arrow, the projection D produces a thread which is indicated by the arc 83.
The following projection E then comes into contact with the thread 83 in the area of the arc 85 and creates a deeper thread which is indicated by the arc 87. In the same way, the initial thread turn is deepened by the following projections E, F and G to form a slightly deeper thread turn 87, 89 and 91, so that a thread turn with the depth 93 has already formed after one full turn. The inclination of the part producing the thread is not so great within the arc 85 on the projections that material would be cut out of the workpiece, but the projections follow an on average larger, if not constant, radius of curvature than is the case with the projections on the main part 19 of the shaft is the case.
This is based on the fact that the projections on the front part of the thread pressure mandrel are not completely formed and therefore correspond in their shape more to the concentric course of the projections originally produced during extrusion with the central axis.
Although a threaded mandrel equipped with three projections per turn is preferable for most work, threaded mandrels equipped with five or seven projections according to the invention can also be used to produce threads in particularly wide holes.
Of course, the invention is not limited to the embodiments explained and described above.
EMI4.2
underlying thought can be modified, supplemented and improved in a wide variety of ways.
All the details of the invention described and shown above are essential to the invention.
** WARNING ** End of DESC field may overlap beginning of CLMS **.