Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Schneiden eines Innengewindes, mit einer Anzahl längs einer Schraubenlinie au einanderfolgend angeordneten Schneidezähnen.
Bisher war es üblich, zum Schneiden von Innengewinden, insbesondere an Uhrenschalen, einen Gewindestahl, Gewindekamm oder Gewindebohrer zu benützen. Zum Schneiden des Innengewindes mit Hilfe des Gewindestahles oder des Gewindekammes ist es notwendig, das Werkzeug mehrere Male über die ganze Länge des Gewindes in axialer Richtung hin und her zu bewegen und die Drehbewegung des Werkstückes bzw. der Uhrenschale mit der Vorschubbewegung des Werkzeuges zu synchronisieren. Wenn zum Schneiden des Innengewindes ein Gewindebohrer verwendet wird, so ist es zum Erhalten eines sauberen Innengewindes innerhalb einer Sackbohrung erforderlich, mehrere Gewindebohrer zu benützen, wobei jeder dieser Gewindebohrer einmal in das Werkstück ein- und wieder herausgeführt werden muss.
Wenn derjenige Teil eines Werkstückes mit abgestuften Bohrungen mit einem Innengewinde versehen werden soll, der den grösseren Durchmesser aufweist, so war es bisher notwendig, zwischen den abgestuften Bohrungen eine relativ breite Nut vorzusehen, damit der innerste Gang des Gewindes sauber bearbeitet werden kann. Bei Werkstücken für die Kleinmechanik, beispielsweise einer Uhrenschale oder für optische Geräte, sind die Innengewinde vergleichsweise zu deren Durchmesser sehr kurz, so dass die Breite der genannten Nut einen wesentlichen Teil der Gesamtlänge des Gewindes ausmacht.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Werkzeug zum Schneiden eines Innengewindes zu schaffen, das zum vollständigen Bearbeiten des Innengewindes nur einmal in das Werkstück hinein- und wieder hinausgeführt werden muss und mit dem ein bis zum innersten Gang sauber geschnittenes Innengewinde bei minimaler Breite der oben angeführten Nut hergestellt werden kann.
Das erfindungsgemässe Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidezähne am Umfang einer Scheibe angeordnet sind, dass die mit den Schneidezähnen besetzte Länge der Schraubenlinie höchstens einen Gang der Schraubenlinie beträgt, und dass der am weitesten in radialer Richtung von der Scheibe abstehende Schneidezahn so ausgebildet ist, dass durch ihn der Innendurchmesser des zu schneidenden Gewindes bestimmt wird.
Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines Werkzeuges zum Schneiden eines Innengewindes,
Fig. 2 die Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles eines Werkzeuges zum Schneiden eines Innengewindes,
Fig. 3 eine Vorrichtung zum Schneiden eines Innengewindes an einer Uhrenschale mit Hilfe des Werkzeuges gemäss der Fig. 1 und
Fig. 4 verschiedene Querschnittsformen der aufeinanderfolgenden Schneidezähne in schematischer Darstellung.
Das Werkzeug 1 zum Schneiden eines Innengewindes, das in der Fig. 1 in der Frontansicht und in der Fig. 3 in der Seitenansicht dargestellt ist, weist eine Anzahl Schneidezähne 2-7 auf, die am Umfang einer Scheibe längs einer Schraubenlinie angeordnet sind. Die Schneidezähne 2-7 sind am Umfang der Scheibe 8 gleichmässig verteilt.
Die Scheibe 8 ist auf einer Antriebswelle 9 aufgesetzt und mit dieser durch eine Schraube 10 drehfest verbunden. Das sich durch eine nicht dargestellte Bohrung in der Scheibe 8 erstreckende Ende der Antriebswelle 9 ist vorzugsweise konisch ausgebildet, was eine gute Zentrierung der Scheibe 8 und eine drehfeste Verbindung derselben mit der Antriebswelle 9 ermöglicht. Die Antriebswelle 9 ist in einer Bohrung 11, die mit einer Lagerbüchse versehen sein kann, ion einer Wand 12 eines Gehäuses 13 axial verschiebbar gelagert. Am anderen Ende der Antriebswelle 9 ist ein mit einem Gewinde 14 versehener zylindrischer Teil 15 drehfest aufgesetzt. Der mit dem Gewinde 14 versehene Teil 15 ist in ein Innengewinde 16 in der anderen Wand 17 des Gehäuses 13 eingeschraubt.
Zwischen der Scheibe 8 und dem zylindrischen Teil 15 ist ein Antriebsrad 18 auf der Antriebswelle 9 aufgesetzt, welches über einen Riemen 19 oder ein Zahnrad durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben werden kann. Der Riemen 19 ist vorzugsweise ein Zahnriemen, um den Schlupf zwischen dem Motor und der Antriebswelle 9 möglichst klein zu halten.
Die Steigung der Schraubenlinie, längs welcher die Schneidezähne 2-7 angeordnet sind, ist die gleiche wie die Steigung des Gewindes 14, mit dem der zylindrische Teil 15 versehen ist. Vorzugsweise entspricht das Innengewinde 16 dem zu schneidenden Innengewinde 20 in dem zu bearbeitenden Werkstück, welches in dem in der Fig. 3 gezeigten Beispiel eine Uhrenschale 21 ist. Die Uhrenschale 21 wird durch eine Vorrichtung 22 so gehalten, dass die Rotationsachse der Uhrenschale mit der Längsachse der Antriebswelle 9 zusammenfällt. Während des Gewindeschneidvorganges bleibt die Uhrenschale 21 stehen und die Antriebswelle 9 wird in Drehung versetzt, wobei die Vorschubbewegung des Werkzeuges 1 sich automatisch durch das Einschrauben des zylindrischen Teiles 15 in das Innengewinde 16 ergibt.
Der erste auf die zu bearbeitende Uhrenschale 21 auftreffende Schneidezahn ist der Schneidezahn 2, welcher sich am wenigsten weit radial nach aussen erstreckt. Jeder nachfolgende Schneidezahn ragt weiter radial nach aussen vor, so dass jeder Schneidezahn einen Span von der Uhrenschale 21 abträgt, wobei der letzte Schneidezahn 7 die Schlussbearbeitung des Innengewindes durchführt. Da die Schneidezähne 2-7 des Werkzeuges 1 in axialer Richtung höchstens um einen Gewindegang versetzt angeordnet sind, kann die Breite der Nut 23 im Innern der Uhrenschale 21 relativ klein, d. h. nur wenig mehr als die Steigung des zu schneidenden Gewindes, gewählt werden. Das Werkzeug 1 wird nur so weit in die Uhrenschale 21 eingeführt, bis der letzte Schneidezahn 7 das Gewinde vollständig bearbeitet hat.
Danach wird die Drehrichtung des Antriebes der Antriebswelle 9 gewechselt und das Werkzeug 1 aus der Uhrenschale 21 herausgeführt, wobei lediglich der Schneidezahn 7 die Flanken des eben geschnittenen Innengewindes 20 leicht tuschieren kann.
Will man dieses Tuschieren ausschliessen, so kann der letzte Schneidezahn 7 in radialer Richtung beweglich in der Scheibe 8 angeordnet werden und es können Mittel vorgesehen sein, die den Schneidezahn 7 während des Gewindeschneidens in seine äussere Stellung verbringen und während der Rückführung des Werkzeuges 1 in eine innere Stellung bewegen. Diese Mittel können beispielsweise einen nicht dargestellten Bolzen im Innern der Antriebswelle umfassen, der in Anhängigkeit des von dem Antriebsrad 18 auf die Antriebswelle 9 ausgeübten Drehmomentes in seiner Längsrichtung verschoben wird. Das innere Ende des radial verschiebbaren Schneidezahnes 7 liegt am abgeschrägten oder konischen Ende des Bolzens auf und kann daher in Abhängigkeit der Drehrichtung des genannten Drehmomentes in seine äusserste oder innerste Stellung verbracht werden.
Auf der Aussenseite der Schraubenmutter 10 wird vorteilhaft ein in der Fig. 3 strichpunktiert angedeuteter, zylindrischer Ansatz 24 angebracht, dessen abgerundetes Ende zum Einschieben in eine Bohrung 25 in der Vorrichtung 22 bestimmt ist. Der Ansatz 24 ergibt eine ausgezeichnete Zentrierung des Werkzeuges 1, insbesondere wenn am Anfang und am Ende des Gewindeschneidevorganges nur der erste Schneidezahn 2 bzw. der letzte Schneidezahn 7 beansprucht wird, woraus sich eine unsymmetrische Belastung der Antriebswelle 9 ergibt.
Wenn gewünscht wird, dass die Nut 23 extrem schmal sein soll oder wenn bei Sackgewinden darauf verzichtet wird, dass der innerste Viertel des letzten Gewindeganges nicht vollständig bearbeitet wird, so kann zum Schneiden eines solchen Innengewindes ein Werkzeug 26 gemäss der Fig. 2 verwendet werden. Bei diesem Werkzeug sind die Schneidezähne 27-31 in regelmässigen Abständen längs eines Viertels einer Schraubenlinie am Umfang einer Scheibe 32 angeordnet. Durch das asymmetrische Anordnen der Schneidezähne 27-31 wird die Antriebswelle der Vorrichtung 13 einseitig belastet. Um ein Durchbiegen der Antriebswelle 9 zu vermeiden, wird eine Schraubenmutter 33 mit dem Ansatz 24 zum Befestigen der Scheibe 32 an der Antriebswelle 9 verwendet.
Das in der Fig. 2 dargestellte Werkzeug 26 eignet sich insbesondere zum Bearbeiten von Werkstücken, die aus Messing oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Zum Bearbeiten von Werkstücken aus Stahl ist das Werkzeug 1 gemäss der Fig. 1 besser geeignet, weil während des grössten Teils des Gewindeschneidvorganges die Reaktionskräfte gleichmässig über die ganze Scheibe 8 verteilt sind.
Die Schneidezähne 2-7 des Werkzeuges 1 gemäss der Fig. 1 sind beispielsweise aus dem Vollen gearbeitet, d. h. sie bilden mit der Scheibe 8 ein einziges Stück. Die Schneidezähne 27-31 des in der Fig. 2 dargestellten Werkzeuges 26 sind in parallel zur Drehachse des Werkzeuges verlaufende Nuten 34 in der Scheibe 32 eingesetzt und beispielsweise mit der Scheibe 32 hartverlötet. Dies gestattet die Schneidezähne aus einem hochwertigen Hartmetall herzustellen. Weiter können einzelne Schneidezähne, die Schaden erlitten haben, ausgewechselt werden. Die Nuten 34 können im Querschnitt betrachtet schwalbenschwanzförmig sein, wobei die Schneidezähne lediglich in diese Nuten eingepresst werden.
Die Scheibe 32 kann auf der dem Ansatz 24 gegenüberliegenden Seite einen weiteren, nicht gezeigten konischen Ansatz aufweisen, so dass das Werkzeug 26 ähnlich wie ein Spannfutter bei einer Drehbank auf die Antriebswelle aufgesetzt werden kann.
In der Kolonne a der Fig. 4 sind die Querschnittsformen einiger Schneidezähne zum Schneiden eines Spitzgewindes schematisch dargestellt, wobei der oberste Schneidezahn der erste und der unterste Schneidezahn der letzte ist, der das Gewinde bearbeitet. In der Kolonne b der Fig. 4 sind die Querschnittsformen einiger Schneidezähne zum Schneiden eines Trapezgewindes und in der Kolonne c der Fig. 4 sind die Querschnittsformen einiger Schneidezähne zum Schneiden eines Rundgewindes schematisch dargestellt. Der jeweils letzte Schneidezahn, d. h. die untersten in den Kolonnen a, b und c angedeuteten Schneidezähne, sind vorzugsweise so ausgebildet, dass diese nicht nur die Gewindeflanken bearbeiten, sondern auch dazu dienen können, den Innendurchmesser des zu schneidenden Innengewindes genau zu bestimmen.
Die Anzahl der Schneidezähne ist von dem Material des zu bearbeitenden Werkstückes abhängig.
Mit dem oben beschriebenen Werkzeug lassen sich insbesondere Feingewinde, deren Länge vergleichsweise zu deren Durchmesser klein ist, sehr gut schneiden, wobei die Breite der an die Innenseite des Gewindes anschliessende Nut sehr klein gehalten werden kann, so dass das Gewinde möglichst viele Gänge aufweist. Die in der Fig. 3 gezeigte Vorrichtung 13 weist einen nicht dargestellten Anschlag auf, welcher die Drehrichtung des Antriebes wechselt, sobald der letzte Schneidezahn das Gewinde vollständig bearbeitet hat, so dass das Werkzeug möglichst schnell wieder aus dem Werkstück herausgeführt wird. Zur Durchführung des Gewindeschneidens wird nur eine ganz kurze Zeit benötigt, so dass dieses Werkzeug rationell eingesetzt werden kann.
The invention relates to a tool for cutting an internal thread, with a number of cutting teeth arranged one after the other along a helical line.
Up to now it has been customary to use a thread steel, thread comb or screw tap to cut internal threads, especially on watch shells. To cut the internal thread with the help of the thread steel or the thread comb, it is necessary to move the tool back and forth several times over the entire length of the thread and to synchronize the rotational movement of the workpiece or the watch case with the feed movement of the tool. If a tap is used to cut the internal thread, it is necessary to use several taps in order to obtain a clean internal thread within a blind hole, each of these taps having to be inserted into and removed from the workpiece once.
If that part of a workpiece with stepped bores is to be provided with an internal thread which has the larger diameter, it was previously necessary to provide a relatively wide groove between the stepped bores so that the innermost thread of the thread can be machined cleanly. In the case of workpieces for small mechanics, for example a watch shell or for optical devices, the internal threads are very short compared to their diameter, so that the width of the mentioned groove makes up a substantial part of the total length of the thread.
The object of the invention is to create a tool for cutting an internal thread that only needs to be fed into and out of the workpiece once to completely machine the internal thread and with which an internal thread that is cleanly cut to the innermost thread with the minimum width of the above-mentioned groove can be produced.
The tool according to the invention is characterized in that the cutting teeth are arranged on the circumference of a disk, that the length of the helical line occupied by the cutting teeth is at most one thread of the helical line, and that the cutting tooth protruding farthest in the radial direction from the disk is designed in such a way that that it determines the inside diameter of the thread to be cut.
The subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. Show it:
1 shows the front view of a first embodiment of a tool for cutting an internal thread,
2 shows the front view of a second exemplary embodiment of a tool for cutting an internal thread,
3 shows a device for cutting an internal thread on a watch shell with the aid of the tool according to FIGS. 1 and
4 shows various cross-sectional shapes of the successive incisors in a schematic representation.
The tool 1 for cutting an internal thread, which is shown in FIG. 1 in the front view and in FIG. 3 in the side view, has a number of cutting teeth 2-7 which are arranged on the circumference of a disk along a helical line. The cutting teeth 2-7 are evenly distributed around the circumference of the disk 8.
The disk 8 is placed on a drive shaft 9 and connected to it in a rotationally fixed manner by a screw 10. The end of the drive shaft 9 which extends through a hole (not shown) in the disk 8 is preferably conical, which enables good centering of the disk 8 and a rotationally fixed connection of the same to the drive shaft 9. The drive shaft 9 is mounted so as to be axially displaceable in a bore 11, which can be provided with a bearing bush, ion a wall 12 of a housing 13. At the other end of the drive shaft 9, a cylindrical part 15 provided with a thread 14 is attached in a rotationally fixed manner. The part 15 provided with the thread 14 is screwed into an internal thread 16 in the other wall 17 of the housing 13.
Between the disk 8 and the cylindrical part 15, a drive wheel 18 is placed on the drive shaft 9, which drive wheel can be driven by a motor (not shown) via a belt 19 or a gear wheel. The belt 19 is preferably a toothed belt in order to keep the slip between the motor and the drive shaft 9 as small as possible.
The pitch of the helix along which the cutting teeth 2-7 are arranged is the same as the pitch of the thread 14 with which the cylindrical part 15 is provided. The internal thread 16 preferably corresponds to the internal thread 20 to be cut in the workpiece to be machined, which in the example shown in FIG. 3 is a watch shell 21. The watch shell 21 is held by a device 22 such that the axis of rotation of the watch shell coincides with the longitudinal axis of the drive shaft 9. During the thread cutting process, the watch shell 21 stops and the drive shaft 9 is set in rotation, the feed movement of the tool 1 automatically resulting from the screwing of the cylindrical part 15 into the internal thread 16.
The first cutting tooth that hits the watch shell 21 to be processed is the cutting tooth 2, which extends the least far radially outward. Each subsequent cutting tooth protrudes further radially outward, so that each cutting tooth removes a chip from the watch shell 21, the last cutting tooth 7 performing the final machining of the internal thread. Since the cutting teeth 2-7 of the tool 1 are arranged offset in the axial direction by at most one thread, the width of the groove 23 in the interior of the watch shell 21 can be relatively small, i.e. H. only slightly more than the pitch of the thread to be cut can be selected. The tool 1 is only inserted so far into the watch shell 21 until the last cutting tooth 7 has completely machined the thread.
Then the direction of rotation of the drive of the drive shaft 9 is changed and the tool 1 is guided out of the watch shell 21, whereby only the cutting tooth 7 can easily touch the flanks of the evenly cut internal thread 20.
If you want to exclude this spotting, the last cutting tooth 7 can be arranged movably in the radial direction in the disk 8 and means can be provided which bring the cutting tooth 7 into its outer position during the thread cutting and during the return of the tool 1 into a move inner position. These means can, for example, comprise a bolt (not shown) in the interior of the drive shaft which is displaced in its longitudinal direction as a function of the torque exerted by the drive wheel 18 on the drive shaft 9. The inner end of the radially displaceable cutting tooth 7 rests on the beveled or conical end of the bolt and can therefore be brought into its outermost or innermost position depending on the direction of rotation of the torque mentioned.
On the outside of the screw nut 10, a cylindrical extension 24, indicated by dash-dotted lines in FIG. 3, is advantageously attached, the rounded end of which is intended for insertion into a bore 25 in the device 22. The approach 24 results in excellent centering of the tool 1, especially if only the first cutting tooth 2 or the last cutting tooth 7 is stressed at the beginning and at the end of the thread cutting process, which results in an asymmetrical load on the drive shaft 9.
If it is desired that the groove 23 should be extremely narrow, or if, in the case of blind threads, the innermost quarter of the last thread turn is not completely machined, a tool 26 according to FIG. 2 can be used to cut such an internal thread. In this tool, the cutting teeth 27-31 are arranged at regular intervals along a quarter of a helical line on the circumference of a disk 32. Due to the asymmetrical arrangement of the cutting teeth 27-31, the drive shaft of the device 13 is loaded on one side. In order to prevent the drive shaft 9 from bending, a screw nut 33 with the shoulder 24 is used to fasten the disk 32 to the drive shaft 9.
The tool 26 shown in FIG. 2 is particularly suitable for machining workpieces made of brass or an aluminum alloy. The tool 1 according to FIG. 1 is better suited for machining workpieces made of steel, because the reaction forces are evenly distributed over the entire disk 8 during the major part of the thread cutting process.
The cutting teeth 2-7 of the tool 1 according to FIG. 1 are, for example, machined from the solid, d. H. they form a single piece with the disk 8. The cutting teeth 27-31 of the tool 26 shown in FIG. 2 are inserted into grooves 34 in the disk 32 that run parallel to the axis of rotation of the tool and are, for example, brazed to the disk 32. This allows the incisors to be made from a high quality hard metal. Individual incisors that have been damaged can also be replaced. The grooves 34 can be dovetail-shaped when viewed in cross-section, the cutting teeth merely being pressed into these grooves.
The disk 32 can have a further, not shown, conical projection on the side opposite the projection 24, so that the tool 26 can be placed on the drive shaft in a manner similar to a chuck in a lathe.
In column a of FIG. 4, the cross-sectional shapes of some incisors for cutting a pointed thread are shown schematically, the topmost cutting tooth being the first and the bottom cutting tooth being the last to machine the thread. In column b of FIG. 4, the cross-sectional shapes of some cutting teeth for cutting a trapezoidal thread are shown, and in column c of FIG. 4, the cross-sectional shapes of some of the cutting teeth for cutting a round thread are shown schematically. The last incisor in each case, i.e. H. the lowermost cutting teeth indicated in columns a, b and c are preferably designed so that they not only machine the thread flanks, but can also serve to precisely determine the inside diameter of the internal thread to be cut.
The number of cutting teeth depends on the material of the workpiece to be machined.
With the tool described above, in particular fine threads, the length of which is small compared to their diameter, can be cut very well, whereby the width of the groove adjoining the inside of the thread can be kept very small so that the thread has as many turns as possible. The device 13 shown in FIG. 3 has a stop, not shown, which changes the direction of rotation of the drive as soon as the last cutting tooth has completely machined the thread, so that the tool is guided out of the workpiece again as quickly as possible. Only a very short time is required to perform the thread cutting, so that this tool can be used efficiently.