CH672171A5 - - Google Patents

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CH672171A5
CH672171A5 CH17/87A CH1787A CH672171A5 CH 672171 A5 CH672171 A5 CH 672171A5 CH 17/87 A CH17/87 A CH 17/87A CH 1787 A CH1787 A CH 1787A CH 672171 A5 CH672171 A5 CH 672171A5
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CH
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screw
cutting
cutting edge
groove
axis
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CH17/87A
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French (fr)
Inventor
George Jesson
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Emhart Ind
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    • F16B25/00Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/10Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws
    • F16B25/103Screws performing an additional function to thread-forming, e.g. drill screws or self-piercing screws by means of a drilling screw-point, i.e. with a cutting and material removing action
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/56Making machine elements screw-threaded elements
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16B25/0084Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by geometric details of the tip
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

DESCRIPTION DESCRIPTION

La présente invention concerne une vis qui assure elle-même un perçage et un taraudage et elle concerne plus précisément une vis qui peut être fabriquée à l'aide d'une paire de matrices de forgeage. The present invention relates to a screw which itself provides drilling and tapping and more specifically relates to a screw which can be produced using a pair of forging dies.

Les vis perceuses et autotaraudeuses sont déjà connues dans la technique. Certaines de ces vis sont particulièrement adaptées à une fabrication par un procédé de fraisage, d'autres par fabrication par un procédé de forgeage mettant en œuvre deux matrices complémentaires, et certaines peuvent être fabriquées par l'un ou l'autre procédé. Un exemple de vis perceuse et autotaraudeuse qui est fabriquée de préférence par le procédé de forgeage est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 395 603. Les vis fabriquées selon les enseignements de ce brevet ont été très largement utilisées, car elles constituent un organe de fixation dont l'utilisation est simple et ne nécessitant pas de perçage préalable de la structure sur laquelle il est monté, la fabrication par des techniques de production en grande série de ces vis s'êtant révélée facile. Drill and self-tapping screws are already known in the art. Some of these screws are particularly suitable for manufacturing by a milling process, others by manufacturing by a forging process using two complementary dies, and some can be manufactured by one or the other process. An example of a drilling and self-tapping screw which is preferably produced by the forging process is described in US Pat. No. 3,395,603. The screws produced according to the teachings of this patent have been widely used, because they constitute a fixing member, the use of which is simple and does not require prior drilling of the structure on which it is mounted, the manufacture by mass production techniques of these screws having proved to be easy.

Lorsque l'utilisation de ces vis perceuses et autotaraudeuses a augmenté, la réduction du temps de perçage nécessaire à la vis a pris de l'importance, surtout dans des domaines tels que la fabrication des automobiles, la construction des bâtiments métalliques, etc., As the use of these drilling and self-tapping screws has increased, the reduction in the drilling time required for the screw has become important, especially in areas such as automobile manufacturing, metal building construction, etc.

dans lesquels un grand nombre de ces vis est utilisé et en particulier lorsque des chaînes de fabrication en grande série sont utilisées pour la fabrication du produit. Une réduction du temps de perçage est donc devenue un facteur important pour la conception et la mise au point d'une vis perceuse et autotaraudeuse perfectionnée. in which a large number of these screws is used and in particular when mass production lines are used for the manufacture of the product. A reduction in drilling time has therefore become an important factor in the design and development of an improved drilling and self-tapping screw.

La présente invention a ainsi pour but de créer une vis perceuse et autotaraudeuse qui permet une réduction du temps de perçage par rapport aux vis connues du même type, surtout au début du perçage, et qui a des caractéristiques supérieures à celles des vis analogues de la technique antérieure. The present invention thus aims to create a drilling and self-tapping screw which allows a reduction in drilling time compared to known screws of the same type, especially at the start of drilling, and which has characteristics superior to those of analogous screws of the prior art.

La vis perceuse et autotaraudeuse selon l'invention, qui permet d'atteindre ce but, est caractérisée en ce qu'elle comprend une tige filetée et une extrémité pilote ayant en section transversale une forme ovale avec un grand axe et un petit axe qui se recoupent sous un angle droit sur Taxe central de la vis, deux goujures disposées longitudinalement sur l'extrémité pilote et formant deux surfaces de coupe aboutissant à un bord de coupe, les goujures délimitant en 5 outre une paire de portées concentriques à l'axe central de la vis, chaque portée ayant une surface courbe dirigée vers l'extérieur, ledit grand axe de la forme ovale se terminant dans ces surfaces courbes près des bords de coupe, et une gorge rectiligne de section courbe formée dans chaque surface de coupe et adjacente au bord de coupe, io La vis perceuse et autotaraudeuse peut être réalisée de manière que la gorge soit formée sur toute la longueur du bord de coupe. The drill and self-tapping screw according to the invention, which achieves this goal, is characterized in that it comprises a threaded rod and a pilot end having in cross section an oval shape with a major axis and a minor axis which intersect at a right angle on the central axis of the screw, two flutes arranged longitudinally on the pilot end and forming two cutting surfaces leading to a cutting edge, the flutes further delimiting a pair of bearings concentric to the central axis of the screw, each bearing having a curved surface directed towards the outside, said major axis of the oval shape ending in these curved surfaces near the cutting edges, and a rectilinear groove of curved section formed in each cutting surface and adjacent at the cutting edge, the drilling and self-tapping screw can be made so that the groove is formed over the entire length of the cutting edge.

Deux matrices coopérantes destinées à former l'extrémité pilote d'une vis perceuse selon l'invention, au cours d'une opération de forgeage à froid, sont réalisées de manière que chaque matrice com-15 porte une partie destinée à former une surface de coupe sur une pièce par rapprochement forcé des matrices l'une vers l'autre et contre la pièce pendant l'opération de forgeage, cette surface aboutissant à une surface de coopération des matrices, et une partie en saillie de section courbe dépassant de ladite partie formant la surface 20 de coupe, en position adjacente à la surface de coopération, afin qu'elle forme une gorge dans la surface de coupe de la vis pendant l'opération de forgeage à froid. Two cooperating dies intended to form the pilot end of a drill screw according to the invention, during a cold forging operation, are produced so that each die com-15 carries a part intended to form a surface of cutting on a workpiece by forced approximation of the dies towards one another and against the workpiece during the forging operation, this surface leading to a cooperation surface of the dies, and a projecting part of curved section projecting from said part forming the cutting surface 20, in position adjacent to the cooperating surface, so that it forms a groove in the cutting surface of the screw during the cold forging operation.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre donnée à titre explicatif et non 25 limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: The characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given by way of explanation and without limitation, with reference to the appended drawings in which:

la figure l! est une élévation avec des parties arrachées d'une vis perceuse et autotaraudeuse selon. l'invention; figure l! is an elevation with parts torn off from a drilling and self-tapping screw according to. the invention;

la figure 2 est une élévation avec des parties arrachées représentant la vis de' la figure 1- après rotation de 90°; Figure 2 is an elevation with parts broken away showing the screw of 'Figure 1- after rotation of 90 °;

30 la figure 3 est une-vue de bout à plus grande échelle représentant d'autres détails de- la vis représentée sur l'es figures 1; et 2; Figure 3 is an end view on a larger scale showing further details of the screw shown in Figures 1; and 2;

la figure 4 est une perspective d'une partie d'extrémité de la vis des figures 1 et 2 et représente d'autres détails ; Figure 4 is a perspective view of an end portion of the screw of Figures 1 and 2 and shows other details;

la figure 5 est une coupe agrandie suivant là ligne V-V de la 35 figure 1; Figure 5 is an enlarged section along line V-V of Figure 1;

la figure 6 est un schéma représentant une vis de la technique antérieure pendant sa mise en œuvre;. Figure 6 is a diagram showing a screw of the prior art during its implementation ;.

la figure 7 est un schéma analogue à la figure 6 représentant la vis des figures I et 2 pendant sa mise en œuvre, et 40 la figure 8 est une perspective représentant l'une de deux matrices coopérantes utilisées pour la fabrication de la vis des figures 1 et 2. Figure 7 is a diagram similar to Figure 6 showing the screw of Figures I and 2 during its implementation, and Figure 8 is a perspective showing one of two cooperating dies used for the manufacture of the screw of Figures 1 and 2.

On se réfère maintenant aux dessins et en particulier aux figures 1 à 4 qui représentent une vis perceuse et autotaraudeuse 10 ayant une tige 12 sur laquelle est formé un filet continu 14, et une extré-45 mité pilote 16. La vis 10 est pratiquement symétrique par rapport à l'axe central de la tige 12, ayant en section transversale une forme ovale avec un grand axe x-x et un petit axe y-y qui se recoupent sous un angle droit sur l'axe central de l'extrémité pilote 16. Deux goujures 18 et 20 sont formées dans l'extrémité pilote 16 et disposées lon-50 gitudinalement sur cette extrémité, et elles forment deux surfaces de coupe 22, 24. Reference is now made to the drawings and in particular to FIGS. 1 to 4 which show a drilling and self-tapping screw 10 having a rod 12 on which a continuous thread 14 is formed, and a pilot end 45. The screw 10 is practically symmetrical relative to the central axis of the rod 12, having in cross section an oval shape with a large axis xx and a small axis yy which intersect at a right angle on the central axis of the pilot end 16. Two flutes 18 and 20 are formed in the pilot end 16 and arranged lon-50 gitudinally on this end, and they form two cutting surfaces 22, 24.

Chacune des surfaces 22 et 24 de coupe aboutit à un bord 26,28 de coupe qui fait un angle aigu avec l'axe central de la vis 10. Le bord de coupe 26, 28 est disposé afin qu'il pénètre initialement dans 55 la surface métallique et guide l'extrémité pilote 16 de la vis. Each of the cutting surfaces 22 and 24 leads to a cutting edge 26, 28 which makes an acute angle with the central axis of the screw 10. The cutting edge 26, 28 is arranged so that it initially penetrates into 55 metal surface and guides the pilot end 16 of the screw.

Chacune des goujures 18, 20 a en outre pour rôle de délimiter deux portées 30, 32 qui sont concentriques à l'axe central de la vis 12. Les portées ont chacune une surface courbe 34, 36 dirigée vers l'extérieur. Le grand axe x-x de la forme ovale de l'extrémité pilote 60 16 se termine dans les surfaces courbes 34, 36 près des bords de coupe 26 et 28. Each of the flutes 18, 20 also has the role of delimiting two bearing surfaces 30, 32 which are concentric with the central axis of the screw 12. The bearing surfaces each have a curved surface 34, 36 directed outwards. The major axis x-x of the oval shape of the pilot end 60 16 ends in the curved surfaces 34, 36 near the cutting edges 26 and 28.

Comme l'indiquent les figures 1 à 4, la vis 10 a deux gorges recti-lignes 38,40 formées dans la surface de coupe 22 ou 24 près du bord de coupe 26 ou 28 respectivement. Dans le mode de réalisation re-65 présenté, la gorge rectiligne 38, 40 est disposée sur toute la longueur du bord de coupe respectif 26 ou 28. As shown in Figures 1 to 4, the screw 10 has two straight grooves 38,40 formed in the cutting surface 22 or 24 near the cutting edge 26 or 28 respectively. In the re-65 embodiment presented, the rectilinear groove 38, 40 is arranged over the entire length of the respective cutting edge 26 or 28.

La figure 5 représente la gorge 38 de section courbe, et cette section n'est pas forcément un véritable arc de cercle. L'effet de la Figure 5 shows the groove 38 of curved section, and this section is not necessarily a real arc. The effect of

3 3

672 171 672 171

gorge rectiligne 38 ou 40 est de former un copeau continu, comme représenté plus clairement sur la figure 7, et non plusieurs petits morceaux de copeau qui sont formés par les vis de la technique antérieure (représentées sur la figure 6), si bien que le copeau formé glisse progressivement dans la goujure 18 ou 20 en dehors du trou percé 5 par la vis. straight groove 38 or 40 is to form a continuous chip, as shown more clearly in Figure 7, and not several small pieces of chip which are formed by the screws of the prior art (shown in Figure 6), so that the formed chip gradually slides into the flute 18 or 20 outside the hole drilled 5 by the screw.

Lors de la formation de la gorge 38, on a constaté que la profondeur D de la gorge devait être comprise entre environ 15 et 40% de l'épaisseur W de l'âme, comme représenté sur la figure 3, afin que la vis garde une bonne stabilité. 10 During the formation of the groove 38, it has been found that the depth D of the groove must be between approximately 15 and 40% of the thickness W of the core, as shown in FIG. 3, so that the screw keeps good stability. 10

On se réfère maintenant à la figure 8 qui représente une matrice 50 faisant partie d'une paire de matrices coopérantes utilisées pour la fabrication des vis représentées sur les figures 1 à 4. La matrice 50 est analogue à celle qui est représentée dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3 395 603, mais elle est modifiée afin qu'elle permette la formation d'une vis ayant le perfectionnement décrit en référence aux figures 1 à 7. Reference is now made to FIG. 8 which represents a matrix 50 forming part of a pair of cooperating dies used for the manufacture of the screws shown in FIGS. 1 to 4. The matrix 50 is similar to that which is represented in the aforementioned patent No. 3,395,603 of the United States of America, but it is modified so that it allows the formation of a screw having the improvement described with reference to FIGS. 1 to 7.

La matrice 50 a une partie 52 destinée à former la surface 22 de coupe sur une pièce et une surface correspondante destinée à former 20 l'extrémité pilote 16 de la vis dans une opération de forgeage qui est bien connue dans la technique. The die 50 has a portion 52 for forming the cutting surface 22 on a workpiece and a corresponding surface for forming the pilot end 16 of the screw in a forging operation which is well known in the art.

La surface 52 et la surface semblable de la matrice coopérante ont une partie en saillie, de section courbe, depuis la partie 52 qui forme la surface de coupe, et destinée à former la gorge rectiligne 38 lorsque l'extrémité pilote est formée dans une vis au cours d'une opération de forgeage à froid. Dans le mode de réalisation représenté, la surface 52 aboutit à une surface coopérante de la matrice qui coopère avec la matrice 50 dans une partie rectiligne 56, et la partie en saillie est disposée suivant l'axe de la surface coopérante afin qu'elle forme la gorge 38 (ou la gorge 40) dans la vis 10 décrite en référence aux figures 1 à 4. The surface 52 and the similar surface of the cooperating matrix have a projecting part, of curved section, from the part 52 which forms the cutting surface, and intended to form the rectilinear groove 38 when the pilot end is formed in a screw during a cold forging operation. In the embodiment shown, the surface 52 terminates in a cooperating surface of the matrix which cooperates with the matrix 50 in a straight part 56, and the projecting part is arranged along the axis of the cooperating surface so that it forms the groove 38 (or the groove 40) in the screw 10 described with reference to FIGS. 1 to 4.

On a constaté que, lors de l'utilisation de la structure décrite précédemment, la gorge rectiligne 38 ou 40 formée dans la surface 22 ou 24 de coupe de l'extrémité pilote 16 assurait un effet efficace de rabotage dû au faible angle de dépouille, si bien que le temps de perçage est raccourci. La surface de coupe 22 ou 24 ayant la gorge rectiligne 38 ou 40 formée à l'intérieur a un effet de raclage à l'extrémité du bout de perçage, agissant efficacement au début du perçage. It was found that, when using the structure described above, the rectilinear groove 38 or 40 formed in the cutting surface 22 or 24 of the pilot end 16 provided an effective planing effect due to the low clearance angle, so that the drilling time is shortened. The cutting surface 22 or 24 having the rectilinear groove 38 or 40 formed inside has a scraping effect at the end of the piercing tip, acting effectively at the start of the piercing.

Comme décrit en référence aux figures 6 et 7, la gorge rectiligne 38,40 formée dans la surface de coupe 22 ou 24 respectivement forme un copeau continu qui participe à un mécanisme assurant une attraction de la pointe dans le matériau percé, si bien que les caractéristiques sont améliorées et le temps de perçage est raccourci. As described with reference to FIGS. 6 and 7, the rectilinear groove 38, 40 formed in the cutting surface 22 or 24 respectively forms a continuous chip which participates in a mechanism ensuring attraction of the point in the drilled material, so that the characteristics are improved and the drilling time is shortened.

2 feuilles dessins 2 sheets of drawings

Claims (5)

672171 -> REVENDICATIONS672171 -> CLAIMS 1. Vis perceuse et autotaraudeuse, caractérisée en ce qu'elle comprend une tige filetée (12) et une extrémité pilote (16) ayant en section transversale une forme ovale avec un grand axe (x-x) et un petit axe (y-y) qui se recoupent sous un angle droit sur l'axe central de la vis, deux goujures (18, 20) disposées longitudinalement sur l'extrémité pilote et formant deux surfaces de coupe (22, 24) aboutissant à un bord de coupe (26,28), les goujures (18, 20) délimitant en outre une paire de portées (30, 32) concentriques à l'axe central de la vis, chaque portée ayant une surface courbe (34, 36) dirigée vers l'extérieur, ledit grand axe (x-x) de la forme ovale se terminant dans ces surfaces courbes (34, 36) près des bords de coupe (26, 28), et une gorge rectiligne (38, 40) de section courbe formée dans chaque surface de coupe et adjacente au bord de coupe. 1. Drilling and self-tapping screw, characterized in that it comprises a threaded rod (12) and a pilot end (16) having in cross section an oval shape with a large axis (xx) and a small axis (yy) which intersect at a right angle on the central axis of the screw, two flutes (18, 20) arranged longitudinally on the pilot end and forming two cutting surfaces (22, 24) leading to a cutting edge (26,28) , the flutes (18, 20) further delimiting a pair of bearing surfaces (30, 32) concentric with the central axis of the screw, each bearing having a curved surface (34, 36) directed outwards, said major axis (xx) of the oval shape ending in these curved surfaces (34, 36) near the cutting edges (26, 28), and a rectilinear groove (38, 40) of curved section formed in each cutting surface and adjacent to the cutting edge. 2. Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gorge (38,40) est formée sur toute la longueur du bord de coupe. 2. Screw according to claim 1, characterized in that the groove (38.40) is formed over the entire length of the cutting edge. 3. Vis selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bord de coupe (26,28) fait un angle aigu avec l'axe central de la vis. 3. Screw according to claim 1, characterized in that the cutting edge (26,28) makes an acute angle with the central axis of the screw. 4. Vis selon les revendications 2 et 3. 4. Screw according to claims 2 and 3. 5. Paire de matrices coopérantes destinées à former l'extrémité pilote d'une vis perceuse selon la revendication 1 au cours d'une opération de forgeage à froid, caractérisée en ce que chaque matrice de forgeage (50) comporte une partie (52) destinée à former une surface de coupe (22, 24) sur une pièce par rapprochement forcé des matrices l'une vers l'autre et contre la pièce pendant l'opération de forgeage, cette surface aboutissant à une surface de coopération des matrices (50), et une partie en saillie de section courbe dépassant de ladite partie (52) formant la surface de coupe, en position adjacente à la surface de coopération, afin qu'elle forme une gorge (38, 40) 5. Pair of cooperating dies intended to form the pilot end of a drill screw according to claim 1 during a cold forging operation, characterized in that each forging matrix (50) comprises a part (52) intended to form a cutting surface (22, 24) on a workpiece by forced approximation of the dies towards one another and against the workpiece during the forging operation, this surface leading to a cooperation surface of the dies (50 ), and a projecting part of curved section projecting from said part (52) forming the cutting surface, in position adjacent to the cooperation surface, so that it forms a groove (38, 40) dans la surface de coupe de la vis pendant l'opération de forgeage à froid. in the cutting surface of the screw during the cold forging operation.
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