<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabförmigen Verbindungselementen, wie Bolzen,
Schrauben od. dgl., die mindestens ein verdicktes Ende aufweisen, an welches sich ein Dehnschaft anschliesst, wobei ein Rohling auf einem Teil seiner Länge unter Einsatz von Einspann- und Ziehwerkzeugen im
Durchmesser verjüngt wird. Gleichzeitig bringt die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von sogenannten Dehnschrauben. Solche
Schrauben weisen einen verjüngten Schaft auf und tragen an ihren Enden beispielsweise Gewinde oder
Schraubenköpfe. Dehnschrauben werden bei hochwertigen Verbindungen eingesetzt. Insbesondere im Flugzeug- und Fahrzeugbau oder bei Beanspruchung durch hohe Temperaturen sind solche Verbindungselemente notwendig.
Bisher wurden solche Dehnschrauben ausschliesslich spanend gefertigt. Dabei gelangen Fertigungsmaschinen zur Anwendung, die einen Teil des Materials im Bereich des im Durchmesser verjüngten Dehnschaftes der
Schraube oder des Verbindungselementes entfernen. Durch diese Bearbeitung wird der Querschnitt des
Werkstückes geschädigt und geschwächt. Eine Verfestigung der Randzonen, in welcher gewöhnlich die
Spannungsspitzen bei Belastung auftreten, wird nicht erreicht. Gerade bei hochbeanspruchten Schrauben ist dies jedoch erforderlich. Deshalb mussten solche Dehnschrauben an der Oberfläche des verjüngten Schaftes beispielsweise durch nachträgliches Prägepolieren kaltverfestigt werden. Dies bedeutet jedoch einen zusätzlichen
Arbeitsgang und damit eine wesentliche Verteuerung.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 742895 ist eine Maschine zur Herstellung von Drahtstiften bekannt, wobei ein Rohling auf einem Teil seiner Länge unter Einsatz von Einspann- und Ziehwerkzeugen im
Durchmesser verjüngt wird. Das Ziehwerkzeug wird dabei direkt auf den Ausgangsdurchmesser des Rohlings aufgesetzt, wobei sich zu Beginn des Ziehvorganges eine unkontrolliert gestaltete übergangsfläche zu dem verjüngten Schaftdurchmesser ergibt.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Dehnschäften bei einem oder beiden Enden verdickten Werkstücken, insbesondere bei Verbindungselementen, zu schaffen, welches die Mängel der bisher bekannten Verfahren beseitigt und in einfachster Weise eine beanspruchungsgerechte und wirtschaftliche Herstellung der Werkstücke garantiert. Hiebei wird der Faserverlauf des Werkstückes nicht unterbrochen und damit ein grösserer Verformungsgrad und eine Steigerung der Festigkeit des Werkstückes erzielt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass an dem Rohling vor Durchführung des Ziehvorganges auf einer Seite, nahe dem einen Ende, durch Rollen, Schleifen, Drehen od. dgl. ein Hals gebildet wird, dessen Durchmesser etwa dem Dehnschaftdurchmesser entspricht, das Ziehwerkzeug anschliessend zum Zwecke der Verjüngung und Bildung des Dehnschaftes an dem Hals eingreifend eingesetzt wird und der Rohling während des Ziehvorganges unter einer zusätzlichen Zugspannung gehalten wird.
Die aufgezeigten drei Massnahmen stehen in engem erfinderischen Zusammenhang. Das Einbringen eines Halses vor Durchführung des Ziehvorganges erleichtert einerseits das Einsetzen des Ziehwerkzeuges und garantiert anderseits einen definierten übergang zwischen dem Ausgangsdurchmesser und dem Dehnschaftsdurchmesser. Der Werkstoff des Rohlings wird durch die Bildung des Halses, insbesondere bei Verwendung einer Rollvorrichtung, in starkem Masse kaltverfestigt. Diese Kaltverfestigung ist einerseits erwünscht, um die Festigkeitseigenschaften des Werkstückes zu verbessern. Anderseits aber behindert die Kaltverfestigung den nachfolgenden Ziehvorgang.
Die durch die Kaltverfestigung im Werkstoff eingebrachte Spannung wird durch die zusätzliche Zugspannung während des Ziehvorganges abgebaut, so dass der Werkstoff während des Ziehvorganges fliessen kann. Durch den Einsatz des Ziehwerkzeuges am Hals wird gleichzeitig die Abrundung vom Ausgangsdurchmesser zu dem Beginn des Dehnschaftsdurchmessers ausgeprägt.
Der Ziehvorgang kann sowohl in kaltem als auch in halbwarmem Zustand des Werkstückes erfolgen. Die Temperatur richtet sich nach der Grösse des Umformgrades bzw. nach dem Durchmesser des zu erstellenden Werkstückes.
Das Ausziehen des den Dehnschaft bildenden Rohlings kann über dessen volle Länge hinweg erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Ziehvorgang gezielt zu beenden und auf diese Weise beidseitig Köpfe zu behalten.
Mit besonderem Vorteil wird am Hals zur Bildung des Einspannkopfes zunächst eine rundherum laufende Kerbe in den Rohling eingebracht, die anschliessend durch einen Rollvorgang zu einem Hals verbreitert wird. Der Rohling kann auch während der Halsbildung unter eine zusätzlichen Zugspannung gehalten werden. Hiedurch wird die Umformung erleichtert. Die durch das Ziehen etwa entstandenen Grate auf dem Dehnschaft werden anschliessend durch Rollen, Schleifen, Polieren ou. dgl beseitigt. Darüberhinaus kann durch einen Rollvorgang eine Nachverfestigung des Schaftes erzielt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem geteilten Ziehwerkzeug und einem Einspannwerkzeug kennzeichnet sich durch eine nahe dem eingespannten Rohlingsende zur Wirkung kommende Roll-, Schleif-, Dreh-od. dgl. Vorrichtung zur Bildung eines, etwa dem Dehnschaftsdurchmesser entsprechenden Halses am Rohling und eine weitere Spanneinrichtung zur Aufbringung der zusätzlichen Zugspannung, die sowohl zu dem Einspannwerkzeug als auch zu dem Ziehwerkzeug relativ bewegbar ist.
Das Ziehwerkzeug ist vorteilhaft mindestens dreifach geteilt. Es ist mit einer an sich bekannten
<Desc/Clms Page number 2>
Schlittenführung versehen und über Kurbeltrieb, Hydraulikkolben od. dgl. bewegbar. Es ist jedoch auch möglich, sowohl das Einspannwerkzeug als auch das Ziehwerkzeug relativ zueinander zu bewegen oder das Ziehwerkzeug ortsfest anzuordnen und das Einspannwerkzeug mit einer Kraftquelle zu versehen und relativ zu dem Ziehwerkzeug zu bewegen. Weiterhin ist dem Einspannwerkzeug eine Rollvorrichtung zum Einbringen des Halses vorgeschaltet. Dies kann dadurch geschehen, dass eine besondere Rollvorrichtung direkt an der Maschine vorgesehen und vorgeschaltet ist. Es ist jedoch auch möglich, das Einbringen des Halses in einer getrennten Werkzeugmaschine durchzuführen.
Für die Relativbewegung der weiteren Spanneinrichtung ist eine eigene Kraftquelle, eine Hydraulikeinrichtung od. dgl. vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, dass Ziehwerkzeug und Spanneinrichtung mit einer gemeinsamen Kraftquelle versehen sind, wobei die Spanneinrichtung über ein Gestänge an dem Ziehwerkzeug oder einem besonderen Ziehschlitten angelenkt und über Führungen für das Gestänge relativ zu dem Ziehwerkzeug bewegbar ist. In einem solchen Falle muss die Kraftquelle in ihrer Leistung höher gewählt werden.
Die Erfindung lässt verschiedene Kombinationen von Verfahrensschritten und verschiedene konstruktive Ausgestaltungen der Vorrichtung zu. Sie ist an Hand der Zeichnungen beispielhaft verdeutlicht, u. zw. zeigen : Fig. l bis 5 verschiedene Verfahrensschritte in schematisierter Darstellung ; Fig. 6 eine Möglichkeit für die Relativbewegung der zusätzlichen Spanneinrichtung, wobei eine eigene Kraftquelle vorgesehen ist, Fig. 7 eine weitere Möglichkeit, wobei die Kraftquelle des Kurbeltriebes gleichzeitig als Kraftquelle für die Spanneinrichtung benutzt wird, Fig. 8 das Werkstück im Ausgangszustand, Fig. 9 das Werkstück nach dem Einbringen des Halses und nach der Bildung eines Spannendes, Fig. 10 das Werkstück nach Beendigung des Ziehvorganges, Fig. ll das fertige Werkstück, wobei die Köpfe mit Gewinde versehen sind.
In Fig. l ist in stark schematisierter Weise die erfindungsgemässe Vorrichtung dargestellt, wie sie zur Durchführung des Verfahrens zum Einsatz kommt. über eine Zugführung--l--gelangen die Rohlinge - -2--, die schon mit einem Hals--5--versehen sind, wobei ein Spannende--4--gebildet wurde, in die Vorrichtung. Die Rohlinge--2--werden einzeln zugeführt und an ihrem Spannende--4--in einem Einspannwerkzeug --3-- festgehalten. Ein Ziehwerkzeug--6--, beispielsweise eine Ziehmatrize, die geteilt
EMI2.1
Ziehbewegung bzw. zur Bewegung des Ziehschlittens angetrieben und mitgenommen wird.
Die Einschubstange - schiebt einen neuen Rohling --2-- nach Beendigung des Ziehvorganges in das Ziehwerkzeug bzw. in das Einspannwerkzeug --3-- ein.
Der Ziehvorgang ist an Hand der Fig. l bis 4 in seiner Folge dargestellt. Nach dem Einführen des Rohlings --2-- in das Einspannwerkzeug-3-schliesst dieses im Bereich des Spannender-4-. Das Ziehwerkzeug --6-- wird in den Hals --5-- eingesetzt und geschlossen. Es beginnt der Ziehvorgang, in dessen Verlauf am Rohling --2-- ein verjüngter Schaft --13-- gebildet wird. Das Ende des Ziehvorganges wird durch den Kurbeltrieb bestimmt. Dieses Ende liegt z. B. vor dem Durchfluss des gesamten Werkstoffes durch das Ziehwerkzeug, so dass ein Kopf --14-- am Rohling belassen wird.
In Fig. 4 ist der Verfahrensschritt dargestellt, bei dem ein neuer Rohling --2-- in das Einspannwerkzeug --3-- eingeführt und gleichzeitig der fertig gezogene Rohling aus dem Ziehwerkzeug bzw. aus dem Ziehschlitten herausgestossen wird. Wesentlich ist, dass während des Ziehvorganges eine zusätzliche Zugspannung überlagert wird. Aus Gründen der übersichtlichkeit der Zeichnungen ist dies aber nur in Fig. 5 angedeutet. Es ist in Fig. 5 etwa ein Verfahrensschritt dargestellt, wie er in Fig. 2 zu sehen ist. Der Vorrichtung ist eine besondere Rollvorrichtung--15--zum Einbringen des Halses - -5-- vorgeschaltet. Für die Aufbringung der zusätzlichen Zugspannung dient eine Spanneinrichtung--16-, welche zur Aufnahme des andern Endes des Werkstückes vorgesehen ist.
Die Spanneinrichtung-16-muss sowohl relativ bewegbar zum Einspannwerkzeug--3--als auch zum Ziehwerkzeug --6-- sein, um die Längenänderungen des Werkstückes auszugleichen. Für die Anordnung dieser Spanneinrichtung --16-- gibt es zwei Möglichkeiten, die beispielsweise in den Fig. 6 und 7 verdeutlicht sind.
In Fig. 6 ist im Ausschnitt die Spanneinrichtung --16-- gezeigt, die den Kopf-14-des Rohlings --2-- aufgenommen hat. Am Ziehschlitten --7-- ist diese Spanneinrichtung --16-- über ein Gestänge --18-- angelenkt. Für die Bewegung der Spanneinrichtung --16-- ist eine Hydraulikeinrichtung-17vorgesehen, die je nach der Steuerung des Druckes die Längenänderung des Rohlings --2-- ausgleicht, so dass im beanspruchten Querschnitt eine konstante oder eine sonstwie verlaufende Zugspannung erreicht wird.
Fig. 7 zeigt eine weitere Möglichkeit der Anordnung einer Spanneinrichtung-16-. Hier dient als Kraftquelle für die Bewegung der Spanneinrichtung --16-- die gleiche Kraftquelle, die auch den Kurbeltrieb - bedient. Es ist ein Gestänge --18-- vorgesehen, welches über Rollen --20-- in Führungen - -19--, die ortsfest angeordnet sind, bewegt wird. Durch diese Führungen --19-- wird eine
<Desc/Clms Page number 3>
Relativbewegung der Spanneinrichtung --16-- gegenüber dem Ziehwerkzeug--6--bzw. dem Ziehschlitten --7-- erreicht.
In den Fig. 8 bis 11 ist das Werkstück bzw. der Rohling --2-- dargestellt, wobei in Fig. 8 der unbearbeitete, jedoch auf Länge angeschnittene Rohling gezeigt ist. Fig. 9 zeigt das Werkstück, nachdem die Rolleinrichtung--15--passiert wurde. In Fig. 10 ist das Werkstück dargestellt, nachdem der verjüngte Schaft - 13--gezogen wurde. Fig. ll zeigt die beiderseits mit Gewinde versehene, fertige Dehnschraube.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von stabförmigen Verbindungselementen, wie Bolzen, Schrauben od. dgl., die mindestens ein verdicktes Ende aufweisen, an welches sich ein Dehnschaft anschliesst, wobei ein Rohling auf einem Teil seiner Länge unter Einsatz von Einspann- und Ziehwerkzeugen im Durchmesser verjüngt wird,
EMI3.1
nahe dem einen Ende, durch Rollen, Schleifen, Drehen od. dgl. ein Hals gebildet wird, dessen Durchmesser etwa dem Dehnschaftdurchmesser entspricht, das Ziehwerkzeug anschliessend zum Zwecke der Verjüngung und Bildung des Dehnschaftes an dem Hals eingreifend eingesetzt wird und der Rohling während des Ziehvorganges unter einer zusätzlichen Zugspannung gehalten wird.
EMI3.2