CN109641346A - 用于安装或移除钢丝螺套的工具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于插入或移除钢丝螺套的工具(1)。插入在工具(1)中的主轴本体具有径向凹部(30)，安装刀片的接合端(24)通过径向凹部接合钢丝螺套。径向凹部(30)具有曲线的圆周轮廓或至少一个释放凹口(40)，其用于主轴本体(10)中的机械张力释放。

Description

用于安装或移除钢丝螺套的工具及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于安装和移除钢丝螺套的工具及其制造方法。

背景技术

现有技术中已知有多种用于安装或移除钢丝螺套的工具。这些工具包括主轴本体，所述主轴本体通常具有驱动部和具有用于紧固在钢丝螺套上的螺纹的座部。安装刀片布置在主轴本体的内部。该安装刀片为具有中间枢轴点的细长构造。该中间枢轴点通常也是通过铆接在主轴本体中的销钉形成的用于安装刀片的附着点。接触端布置在安装刀片的一端处且接合在钢丝螺套中。通常，一弹簧布置在安装刀片的另一端处，使得接触端在钢丝螺套中的接合位置中弹簧偏置。

EP0153266，EP0153267，EP0153268B1，EP0615818和DE102011051846B1描述了这些工具。

在现有技术的上述文献中，安装刀片的接触端通过主轴本体中的径向凹部接触钢丝螺套。为此，钢丝螺套具有例如相应的凹口。一旦所述工具在组件开口中转动以安装或移除钢丝螺套，那么工具的转矩通过安装刀片的接触端传递至钢丝螺套。为了确保安装刀片的接触面的稳定性，所述接触面通常邻接主轴本体的径向布置的止挡面。所述止挡面通过径向的纵向部和轴向的纵向部拉紧，径向的纵向部平行于主轴本体的半径，轴向的纵向部平行于主轴本体的纵向轴。

已示出这些径向布置的止挡面接触机械应力载荷，尤其是在止挡面上的超过主轴本体的材料的机械稳定性的压力。这些机械载荷主要作用在相对于主轴本体的切线方向上。这是因为接触面在安装和/或移除钢丝螺套时利用有效扭矩的力撞击止挡面。这种重复的、几乎周期性的载荷导致在径向凹部中的材料疲劳和材料失效，其不利地缩短了工具的寿命且产生维护成本。为此，在使用该工具一段时间后，这种机械载荷对邻近于安装刀片的接触端的主轴本体造成损坏。

因此，本发迷的目的在于提供一种与现有技术相比具有更长使用寿命且更低磨损的工具。

发明内容

上述目的通过利用根据独立权利要求1中的工具和根据独立权利要求8中的用于该工具的制造方法来实现。本发明的有利实施例和进一步的改进见于以下描述、附图和附属权利要求中。

根据本发明的用于安装和/或移除钢丝螺套的工具，具有以下特征：一主轴本体，其包括驱动部和用于钢丝螺套的座部，其中所述座部包括用于拧上所述钢丝螺套的螺纹或插入所述钢丝螺套的无螺纹面，一至少部分布置在所述主轴本体中的安装刀片，其包括一接触端，所述钢丝螺套能够被所述安装刀片利用所述接触端安装和/或移除，其中所述主轴本体具有一在座部中的径向凹部，所述安装刀片的所述接触端至少暂时地布置在其中，且所述径向凹部包括曲线的周边轮廓和/或至少一个释放凹口，用于机械地减小主轴本体中的应力。

如上所述，在主轴本体中的径向凹部具有用于安装刀片的接触端穿过的角状。这为窗口或角状U型截面的形式。当接触端邻接径向凹部的边缘时，径向凹部的这种角设计特别地导致在径向凹部的转角区的机械应力峰值。因为在使用工具的过程中的至少周期性负载，这些应力峰值使得主轴本体的材料过载。这些过载状态导致主轴本体材料在径向凹部中失效，其在主轴本体材料中导致裂纹增长、材料损坏以及强度损失。因此，根据本发明的一替代方案，不使用角轮廓设计该径向凹部。相反地，径向凹部具有曲线周边轮廓。这种曲线周边轮廓确保了产生的机械应力不会集中在一点处。相反地，例如当接触端邻接径向凹部的边缘时，这些产生的机械应力分布在径向凹部的可用的整个边缘上。以这种方式，这些存在的机械应力通过更大的区域释放至主轴本体，并因此避免了主轴本体材料中的过载情况。

根据本发明的另一替代方案，至少一个释放凹口设置在主轴本体的径向凹部中。该释放凹口也消除了径向凹部的角轮廓。优选地，释放凹口横向于径向凹部的周边轮廓延伸，且优选地在止挡面的外侧延伸。以这种方式，特别是在径向凹部的边缘区域处提供额外的间隙，使得例如特别受应力的区域可以屈服以减小机械应力。因为应力区域由于释放凹口而不能通过径向凹部的相邻边缘区域保持，因此凹部邻近释放凹口的径向边缘区域利用了主轴本体的弹性材料特性并且减小了机械应力负荷。由于此处发生的材料应力仅使用弹性材料特性并且不会导致塑性变形，因此这些机械应力也不会导致主轴本体在径向凹部区域中的失效。

根据本发明的一优选实施例，径向凹部具有至少一个径向布置的止挡面，当主轴本体转动时，安装刀片的接触端能够抵靠该止挡面。根据本发明的另一优选实施例，径向凹部的轮廓形成为在至少一个径向止挡面外侧的一弧形。该优选的弧形构造用于防止径向凹部中的可导致机械应力集中的转角区。

根据本发明的另一优选实施例，所述至少一个释放凹口为在径向凹部的周边轮廓中的一凹陷，其布置在所述至少一个接触面的外侧并且优选地与所述至少一个接触面相邻。

基于使用用于钢丝螺套的安装和/或移除工具的实践经验，已经示出了主轴本体在径向凹部的至少一个径向止挡面上的机械应力受到限制。为了减小在该区域中产生的机械应力，优选的是将至少一个释放凹口邻近径向止挡面附近布置。以这种方式，径向止挡面优选地设置有额外的间隙，因为主轴本体可以在径向凹部的区域中弹性地避开。

为了缓解径向凹部，释放凹口优选地至少部分地在主轴本体的轴向上延伸并且具有直的或曲线的形状。在这种情况下，还优选的是，所述至少一个释放凹口设计为一弧形，其中，在一个方向上，所述弧形背离至少一个邻近的止挡面延伸。该优选的形状尤其是实际上减小止挡面处的机械应力的关键。此外，借助于这种形状和释放凹口的优选深度，径向凹部的特别是止挡面的弹簧特性，以及主轴本体内的机械应力曲线受到积极影响，即趋于压力减小。

根据本发明的另一个优选实施例，为径向凹部的每个止挡面设置至少一个释放凹口。

此外，本发明包括一种用于一用于安装和/或移除钢丝螺套的工具的制造方法，具有以下步骤：制造具有驱动部和座部的主轴本体，其中所述座部具有用于拧上所述钢丝螺套的螺纹或插入所述钢丝螺套的无螺纹面，在所述座部中生成径向凹部，所述径向凹部包括曲线的周边轮廓和/或至少一个释放凹口，用于减小主轴本体中的机械应力，在所述主轴本体中提供和布置一安装刀片，使得所述安装刀片的接触端至少部分地布置在所述径向凹部中。

在根据本发明的上述制造方法的另一个实施例中，优选的是，为径向凹部设置至少一个径向布置的止挡面。此外，释放凹口优选地设置有相对于主轴本体的轴向延伸，其具有直的或曲线的形状。

附图说明

本发明的优选实施例参考附图详细解释。在下文中：

图1示出了现有技术的一具有径向凹部的用于安装或移除钢丝螺套的工具，

图2示出了现有技术已知的一工具的座部的示意图，

图3示出了根据图1所示的现有技术的工具的座部的示意图，

图4示出了根据本发明的径向凹部的一优选实施例，

图5示出了根据本发明的工具的座部的另一优选实施例，

图6示出了具有径向凹部和释放凹口的座部的另一优选实施例，

图7示出了具有径向凹部和释放凹口的座部的又一优选实施例，

图8a，8b示出了在径向凹部中的释放凹口的另一优选实施例，以及

图9示出了本发明的制造方法的一优选实施例的流程图。

具体实施方式

如上所述，在现有技术中已知多种用于安装或移除钢丝螺套的工具。图1示出了这种工具1的一示例。工具1包括能够通过驱动部5自动和/或手动转动的主轴本体10。图1示出了能够紧固在驱动装置的合适的卡盘中的驱动部5。为了手动转动工具1，优选地设置一横向于工具1的纵轴L的杆或臂(未示出)。

主轴本体10在与驱动部5相对的一端处具有用于钢丝螺套(未示出)的座部20。座部20能够在图1中的局部放大图中看到。

座部20包括用于旋转或拧上钢丝螺套的螺纹2，或用于插入钢丝螺套的无螺纹面(未示出)。

在主轴本体10之中，通常设置一轴向开口(未示出)，安装刀片(也未示出)布置在轴向开口中。现有技术例如在此作为参考纳入的DE102011051846B1，EP1838499B1，EP0153267B1，EP0615818A1和WO2012/062604已知这种安装刀片。

安装刀片具有在图2和图3中通过示例的方式示出的接触端24。接触端24从主轴本体10的内部延伸至在主轴本体10中的径向凹部30中，或者延伸超出外侧。基于从现有技术已知的工具1的构造和安装刀片在主轴本体10中的布置，安装刀片的接触端24被永久或暂时地布置在径向凹部30中。在主轴本体10中，安装刀片特别地可枢转或可倾斜或通常可移动。由此进行，根据工具1的设计，接触端24在径向凹部30中移动以便接触钢丝螺套。以相同的方式，接触端24能够从径向凹部30移除且进入主轴本体10的内部。因此，接触端24至少部分地布置在径向凹部30中。

根据本发明的不同优选实施例，径向凹部30具有窗口的形状(参见图2)，使得它的周边与主轴本体10邻接。根据另一优选实施例，径向凹部30设计成类似于在主轴本体10中在轴向方向中延伸的凹槽(参见图3)。当例如工具仅在一个旋转方向中使用时，还优选表现为L型表面的径向凹部30(未示出)。在这种情况中，L型径向凹部30将仅在一侧上提供止挡面32。通常来说，径向凹部30表示为在主轴本体10中的在一径向方向中的开口，即垂直于主轴本体10的纵轴的开口。这种径向开口优选地具有适合于止挡端24的尺寸的一定宽度，以及平行于主轴本体10的纵轴的一定长度。

主轴本体10绕它的纵轴L以图1至图3所示的箭头D(旋转方向)转动以安装和/或移除钢丝螺套。一旦接触端24在该旋转移动期间接合在钢丝螺套中，那么接触端24就压靠在径向凹部30的止挡面32中的一个止挡面上，止挡面32在其邻接的位置上彼此相对布置。优选地，径向凹部30包括至少一个止挡面32。如果工具仅用于安装钢丝螺套或仅用于移除钢丝螺套，那么在安装方向或相应的移除方向D中只有一个止挡面32是足够的。对比地，如果工具1用于安装和移除钢丝螺套，那么优选的是两个止挡面32彼此相对布置。

径向凹部30的周边轮廓或相应地周边边界线34呈角度地设计在图1至图3所示的已知的工具中。因为该形状，用于抵接接触端24的止挡面32在安装或移除钢丝螺套时在不同的情况中由拐角区36邻接。这些拐角区36在使用工具1期间在主轴本体10中产生机械应力峰值。

根据本发明的一优选实施例，径向凹部30配备有圆角38以便减小机械应力峰值。圆角38布置在拐角区36的位置。这些圆角38没有角度，并具有一弧形(图4)或曲线轮廓。以这种方式，在止挡面32上的机械载荷被偏转至主轴本体10中，而不产生压力峰值。还优选的是，以骨型设计圆角38。这种圆角38既能够用在具有螺纹22(参见图5)或没有螺纹22(参见图4)的座部20中，也能够用在具有封闭周边(参见图4)的凹部30中或者一侧开口的径向凹部30(参见图5)中。

根据本发明的另一优选实施例，座部20的径向凹部30具有至少一个释放凹口40。释放凹口40的不同的优选实施例在图6至图7中描绘。然而，释放凹口40的形状不限于所示的优选实施例。下面释放凹口40将参考凹槽状的径向凹部30的示例来解释，而且还以相同的方式适用于具有封闭周边轮廓34的径向凹部30。

优选地，释放凹口40邻近止挡面32布置，以便支撑出现在那里的机械应力的减小和到主轴本体10的材料中的偏转。因此，释放凹口40优选地在径向凹部30的周边轮廓34中且垂直于径向凹部30的周边轮廓34形成凹陷。

所述至少一个释放凹口40还优选地布置在拐角区36的位置处。以该方式，在径向凹部30的止挡面32和横向面33之间的刚性连接通过释放凹口40解除，以给止挡面32提供在主轴本体10的材料特性的情况下的额外的弹性或相应的运动自由度。因此，释放凹口40相应地实现止挡面32相对于来自接触端24的机械载荷的额外可缩性。以该方式，机械应力峰值从止挡面32转移至主轴本体10的轴向深度，即释放凹口40的封闭端。

为了支撑主轴本体10的稳定性，结合指定的硬度优选关于最佳裂纹不敏感性的具有低塑性变形和良好耐磨性的材料。根据本发明的一优选实施例，使用具有优选的硬度的品名为1.2709ESU的沉淀硬化钢，优选的硬度在50至58HRC的范围之内，优选54HRC。还优选的是，根据具有52HRC的1.2550ESU或1.2767ESU使用马氏体硬化钢。或者，优选地使用硬金属作为主轴本体材料，硬金属已基于特制的烧结法获得其性能。

优选地，至少一个释放凹口40布置在每个止挡面32上或仅邻近所选择的止挡面32。还可优选的是，设置替代每个转角区36或仅替代所选择的转角区36的一释放凹口40。因此，优选的是，通过每个止挡面32上一个或两个释放凹口40配备封闭的径向凹部30。也优选的是，通过每个止挡面32上一个释放凹口40配备开口的凹槽型的径向凹部30。

释放凹口40优选地在主轴本体10的轴向方向上延伸，至少沿其长度的一部分延伸。该轮廓为直的或弯曲的，或表现为两种轮廓外形的部分的组合。此外，优选的是，将开头地直的轴向轮廓过渡至弧形部分。在这种情况中，已经证明在弧的一端背离止挡面32(参见图6和图7)时是有利的。

参考比较图6和图7，还可以看出，释放凹口40优选地具有J型(参见图6)，或逗点型(参见图7)。

基于释放凹口40的形状，已经示出，使用本发明的优选实施例，发生在释放凹口40上的机械应力的减小以及因此发生的主轴本体10的材料的减小，因为释放凹口40的深度T在主轴本体10的轴向上增加。这借助于图6和图7中的示例性的应力值看出。在图6中大约一个螺距的深度T处，实现机械应力减小至420MPa。在图7中大约1.5个螺距的深度T处，实现机械应力大约减小至340MPa。因此，优选的是，释放凹口40布置有尽可能大的深度。深度T优选地具有范围0.5·ST≤T≤4·ST中的一个值，更优选地的范围1.0·ST≤T≤3.5·ST，以及特别是深度T＝1.5·ST，其中ST表示主轴本体的螺纹螺距。优选地，释放凹口40启示于螺纹的底部且终止于螺纹的顶部。释放凹口40在主轴本体10的周向上具有一优选的宽度B_K，宽度B_K在范围0.15mm≤B_K≤0.5mm之中，优选地B_K＝0.3mm。

图8a、图8b示出了释放凹口40的其他优选的轮廓的示例。因此，图8a中的释放凹口40以曲线轮廓延伸直至T＝3.5·ST的深度。在此，当在止挡面32上的机械载荷允许时，优选小的深度。图8b示出了一优选的释放凹口40，其朝向止挡面32倾斜。

在工具1的一优选制造中(参见图9)，首先在步骤S1中制造具有驱动部5和座部20的主轴本体10。然后，在步骤S2中，在座部20中形成径向凹部30。那么，径向凹部30具有上述用于机械地减小应力的优选形状特征的至少一个形状。

在另一优选的方法步骤S3中，具有径向凹部30和释放凹口40或圆角38的的主轴本体10利用冲击介质冲击处理。所述冲击介质优选地通过压缩的空气加速且朝向于主轴本体10的外表面。以这种方式，优选地，主轴本体10的本体边缘被圆滑和/或主轴本体10的表面被压缩。研磨介质和非研磨介质适于作为冲击介质。冲击介质的示例为砂、喷砂介质、刚玉、塑料和/或冷硬铸件或铸钢。这优选地在主轴本体10中产生内应力，其增加了表面硬度和长期强度。

然后在步骤S4中，安装刀片在步骤S4中提供并布置在主轴本体10中，使得安装刀片的接触端24布置在径向凹部30中。还优选的是，在制造方法的情况下，在径向凹部30中设置有径向止挡面32中的至少一个止挡面。此外，优选的是，提供上述的释放凹口40，其具有相对于主轴本体10的轴向延伸，使得其具有直的或弯曲的形状。

附图标记列表

1 工具

5 驱动部

10 主轴本体

20 座部

22 螺纹

24 接触端

30 径向凹部

32 止挡面

33 横向面

34 周边轮廓

36 转角区

38 圆角

40 释放凹口

L 纵轴

D 旋转方向

ST 主轴本体的螺纹的螺距

B_K 释放凹口的宽度

Claims (11)

1.一种用于安装和/或移除钢丝螺套的工具(1)，其具有以下特征：

a.一主轴本体(10)，其包括驱动部(5)和用于钢丝螺套的座部(20)，其中所述座部(20)包括用于拧上所述钢丝螺套的螺纹(22)或插入所述钢丝螺套的无螺纹面，

b.一至少部分布置在所述主轴本体(10)中的安装刀片，其包括一接触端(24)，所述钢丝螺套能够由所述安装刀片利用所述接触端(24)安装和/或移除，其中

c.所述主轴本体(10)具有一在座部(20)中的径向凹部(30)，所述安装刀片的所述接触端(24)至少暂时地布置在其中，且所述径向凹部(30)包括曲线的周边轮廓(34,38)和/或至少一个释放凹口(40)，用于机械地减小主轴本体(10)中的应力。

2.根据权利要求1所述的工具(1)，其中，所述径向凹部(30)具有至少一个径向布置的止挡面(32)，所述接触端(24)在所述主轴本体(10)转动时能够抵靠所述止挡面(32)。

3.根据权利要求2所述的工具(1)，其中，所述径向凹部(30)的所述周边轮廓(38)在所述至少一个径向止挡面(32)的外侧形成为弧形。

4.根据权利要求2所述的工具(1)，其中，所述至少一个释放凹口(40)为在所述径向凹部(30)的所述周边轮廓(34)中的一凹陷，其布置在所述至少一个止挡面(32)的外侧。

5.根据前述权利要求中的任意一项所述的工具(1)，其中，所述释放凹口(40)至少部分地在所述主轴本体(10)的轴向上延伸，且具有直的和/或曲线的形状。

6.根据前述权利要求1至4中的任意一项所述的工具(1)，其中，所述释放凹口(40)至少部分地在所述主轴本体(10)的轴向上延伸，并形成为一弧形，其中在一个方向上，所述弧形背离至少一个邻近的止挡面(32)延伸。

7.根据前述权利要求中的任意一项所述的工具(1)，其中，每一止挡面(32)设置至少一个释放凹口(40)。

8.一种用于一用于安装和/或移除钢丝螺套的工具(1)的制造方法，其具有以下特征：

a.制造(S1)具有驱动部(5)和座部(20)的主轴本体(10)，其中所述座部(20)具有用于拧上所述钢丝螺套的螺纹(22)或插入所述钢丝螺套的无螺纹面，

b.在所述座部(20)中生成(S2)径向凹部(30)，所述径向凹部(30)包括曲线的周边轮廓和/或至少一个释放凹口(40)，用于减小主轴本体(10)中的机械应力，

c.在所述主轴本体(10)中提供(S3)和布置(S4)一安装刀片，使得所述安装刀片的接触端(24)至少暂时地布置在所述径向凹部(30)中。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述径向凹部(30)设置有至少一个径向布置的止挡面(32)。

10.根据权利要求8或9所述的制造方法，其中，所述释放凹口(40)设置有相对于所述主轴本体(10)的一轴向延伸，其具有直的或曲线的形状。

11.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述步骤(S3)还包括：

所述主轴本体利用磨料和/或非磨料冲击介质冲击处理以改善所述主轴本体(10)的寿命。