CN111097979A - 具有凸起脊的螺纹成型器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有凸起脊的螺纹成型器。本发明涉及用于在工件中或工件上非切削产生或后加工螺纹的工具，特别是挤压丝锥或螺纹成型器，包括绕工具轴线可旋转或旋转的至少一个成形区域，其用于非切削产生或后加工螺纹，特别是内螺纹，其中成形区域具有远离工具轴线径向向外突出或突起的多个按压突缘，以用于通过将按压突缘按压到工件表面中来产生或后加工螺纹，其中按压突缘沿着基本上螺旋形环绕工具轴线的成形曲线依次布置，并且其中成形曲线的倾斜度基本上对应于待产生或后加工的螺纹的螺距，其中按压突缘形成至少一个按压脊，其特征在于，在至少一个按压脊附近构造了高度低于按压脊的高度的凸起脊。此外，本发明还涉及用于产生螺纹的方法。

Description

具有凸起脊的螺纹成型器

本发明涉及用于在工件上非切削产生或后加工螺纹的工具，特别是挤压丝锥(Gewindefurcher)或螺纹成型器。此外，本发明还涉及用于产生螺纹的方法。

利用这些工具，通过所谓的按压突缘(Drückstollen)(也称为成形楔或齿)借助压力使工件冷变形这种方式，借助工件的重塑(Umformung)来非切削地产生螺纹。这种按压突缘具有侧壁(Flanke)。这些工具的优点在于，通过表面的变形和与此相关的硬化(Verfestigung)，螺纹轮廓区域中的材料的硬度增加，从而产生比切削而成的螺纹更耐磨的螺纹。

已知的挤压丝锥，特别是用于产生内螺纹的挤压丝锥，包括柄和工作区域。通常，柄被设计成圆柱形的，并且通过其背离工件的端部被容纳并保持在螺纹生产装置的卡盘(Spannfutter)中。工作区域，特别是成形区域，位于挤压丝锥的与柄相对的一侧上。

成形区域设置有沿圆周螺旋形

地环绕的成形曲线，按压突缘沿着该成形曲线被构造成突出部。

在已知的挤压丝锥中，对于所有的按压突缘来说，在分别沿成形曲线的两个连续的按压突缘之间的夹角(Teilungswinkel)是相同大小的。沿着成形曲线在按压突缘的顶端(Spitze)之间的假想的直线连接线在垂直于工具轴线的表面上的投影中除了径向偏差之外基本上形成规则的n个角，其中成形曲线围绕工具轴线的每周都布置n个按压突缘。每第n个按压突缘都沿着平行于工具轴线的直线布置，这些沿直线布置的按压突缘形成所谓的按压脊(Drücksteg)。此外，还已知的是具有各自不同的夹角的挤压丝锥。这种挤压丝锥或螺纹成型器从DE 10 2012 100 734 A1中已知。

在已知的螺纹成型器中，存在的问题是当产生特别是内螺纹时，在螺纹线(Gewindegang)之间产生所谓的成形爪(Ausformkralle)。

在DE 10 2016 009 738 A1中公开了一种螺纹成形工艺，其中首先在第一步骤中产生螺纹，该螺纹在螺纹线之间具有所谓的成形爪，然后在第二工艺步骤中切除螺纹之间的成形爪的区域。已知工艺的缺点在于，在切割区域中可能会出现螺纹的毛刺和/或变形。金相组织(Gefügeverlauf)在螺纹切削中可能被中断或切割，并且在阴螺纹轮廓，即内螺纹轮廓的整个区域上不会发生金相组织硬化。此外，切屑还可能由于切削而出现在螺纹孔中。再则，在指定的螺纹成型中，有时候切削是不允许的加工过程。

本发明的任务在于提出用于非切削生产螺纹的新型工具，特别是新型的挤压丝锥或螺纹成型器，该工具能够实现非切削地清除成形爪。此外，还提出了用于生产螺纹的方法。

该任务通过关于工具的权利要求1的特征和通过关于方法的权利要求9的特征得以实现。有利的实施方案和改进方案在从属权利要求中进行说明。

根据本发明的工具包括围绕工具轴线可旋转或旋转的至少一个成形区域，该成形区域用于非切削产生或后加工螺纹，特别是内螺纹。成形区域具有远离工具轴线径向向外突出或突起的多个按压突缘，以用于通过将按压突缘按压(eindrücken)到工件表面中来产生或后加工螺纹。按压突缘沿着基本上螺旋形(或涡状

或螺旋状

)地环绕工具轴线的成形曲线依次布置。成形曲线的倾斜度(Steigung)基本上对应于待产生或后加工的螺纹的螺距。

根据本发明，按压突缘形成至少一个按压脊。在本发明中，这种按压脊由多个按压突缘形成。在此，可以是直的按压脊，其中每第n个按压突缘沿着平行于工具轴线的直线布置，即以360°角布置。可替代地，按压脊也可以是螺旋状的按压脊，其中每第n个按压突缘以360°+Δα的角度布置，其中Δα是位移角。

此外，根据本发明，在至少一个按压脊附近，构造了高度H_B低于按压脊的高度H_D的凸起脊

在此，按压脊的高度H_D被定义为按压突缘的顶端半径和工具轴线之间的径向距离。凸起脊的高度H_B通过其与工具轴线的径向距离来定义。因此，这特别是根据螺纹成型工艺产生的期望的内螺纹芯直径的一半直径。按压脊的高度H_D和凸起脊的高度H_B大于工具的芯半径(halber Kerndurchmesser)H_K。有利地，该芯半径对应于两个相邻的按压脊之间的径向距离。有利地，凸起脊和按压脊彼此平行延伸。因此，如果按压脊被构造成螺旋状的，那么与之平行的凸起脊也被构造成螺距相同的螺旋状。特别地，凸起脊沿着其延伸方向具有基本均匀的轮廓。例如，该轮廓可以被构造成正弦曲线或抛物线。有利地，在这种情况下，凸起脊具有与按压脊相同的沿工具轴线的长度。

在可替代的设计方案中，凸起脊由两个或更多个分开的凸起脊

构成。如果凸起脊由分开的凸起脊构成，则每个分开的凸起脊必须布置在一个按压突缘之后的或两个按压突缘之间的成形曲线上，使得每个凸起脊至少部分地使由前一个按压突缘产生的成形爪变形。为此，有利地，每个分开的凸起脊必须沿着工具轴线具有比成形曲线上的前一个按压突缘更大的长度。

根据本发明的工具的优点在于，凸起脊在每次旋转时都扫过螺纹线，从而在内螺纹芯直径的区域中按压在螺纹线之间形成的成形爪。

在设计方案中，按压突缘布置在至少两个按压脊中，并且工具具有至少两个凸起脊，这些凸起脊分别布置在两个按压脊之间。

在另一种设计方案中，凸起脊具有高度H_B，该高度介于工具的芯半径H_K和高度H_D之间。特别地，凸起脊具有这样的高度H_B，使得凸起脊至少部分地按压成形爪。这种高度H_B已被证明对有效避免成形爪特别有利。

成形爪的减少或成形爪的完全降低受到螺纹预制直径(例如，引导孔直径)变化的影响。如果选择螺纹预制直径较小，则较多待重塑的材料存在于工具的螺纹侧壁之间且在工具轴线的方向移动。现在，多的材料可以借助凸起脊来成形，必要时成形爪完全闭合。

根据一种变型，至少一个按压脊和至少一个凸起脊平行于工具轴线延伸。因此，按压脊和凸起脊作为直线延伸。

根据另一种变型，至少两个凸起脊相对于工具轴线A对称布置。因此，在具有两个凸起脊的工具中，凸起脊以180°的角度布置，当有三个凸起脊时，凸起脊之间以120°的角度布置。

在一种设计方案中，在两个凸起脊之间布置多个按压脊。因此，例如也可以在两个凸起脊之间布置两个、三个、四个或更多的按压脊。

在另一种变型中，按压脊和/或凸起脊与圆周方向上的下一个按压脊和/或凸起脊之间的夹角基本相同。换句话说，无论是按压脊还是凸起脊，在圆周方向上连续的两个脊之间的夹角是相同的。

在另一种变型中，按压脊和/或凸起脊与圆周方向上的下一个按压脊和/或凸起脊之间的夹角基本上不同。

在另一种变型中，工具的芯直径可以增加到使得该芯直径产生期望的内螺纹芯直径这种程度。

在另一种变型中，一个或更多个按压脊中的一个或更多个按压突缘可被减小或移除，以防止卡住材料。例如，从工具顶端来看，按压脊中的第三按压突缘和第二按压脊中的第五按压突缘可具有减小的高度或者可以没有。

用于产生内螺纹的根据本发明的方法包括以下迭代重复的步骤：

-使用旋转工具借助一个或更多个按压突缘按压螺纹，以及

-随后使用凸起脊重塑螺纹间隙。

特别地，该方法可以使用根据本发明的工具来执行。

有利地，在按压螺纹之前，制造具有螺纹预制直径的引导孔。

附图说明

下面将根据对实施例的描述并参考附图对本发明的其它特征和优点进行更详细的阐述。其中：

图1示出了根据本发明的挤压丝锥的实施例的透视图，

图2示出了图1的挤压丝锥的实施例的另一视图，以及

图3示出了图1的根据本发明的工具的实施例在垂直于工具轴线的平面中在与工具的进给方向相反的视线上的投影。

彼此对应的部件和尺寸在图中用相同的参考标记示出。

图1示出了根据本发明的挤压丝锥1，该挤压丝锥包括工具柄2和工作区域(成形区域)5。同时表示挤压丝锥1的旋转轴线的工具轴线A平行于挤压丝锥1的纵向延伸部分延伸穿过挤压丝锥1的中心。挤压丝锥1的进给方向V平行于工具轴线A延伸，并且在图1中由箭头方向指示。挤压丝锥1用于无切削生产内螺纹。

例如，工具柄2可以被设计成圆柱形的，并且通常在插入卡盘一侧带有方形部(Vierkant)3以用于传递挤压力矩(Furchmoment)。在此，工具柄2与紧邻的成形区域5牢固地连接，特别地工具柄2和成形区域5被设计成一件式。

在成形区域5中，沿着成形曲线6在工具芯上形成许多按压突缘7作为成形螺纹。成形曲线6围绕工具轴线A螺旋地或涡状地延伸，即带有倾斜度地延伸。按压突缘7在其自由的外端部处各自具有顶端8(也称为：头部)。按压突缘7沿着成形曲线6偏移布置，从而由于成形曲线6的倾斜度而轴向地沿着工具轴线A偏移布置。

在所示的实施方式中，按压突缘7布置在六个按压脊9中。这意味着沿着成形曲线6的一周布置了六个按压突缘。按压脊9平行于工具轴线A布置。此外，在图1中还可以看到两个凸起脊10，这两个凸起脊在柄的相反侧上也平行于工具轴线A布置。

图2示出了在图1中示出的实施方式的投影。按压脊9a、9b、9c彼此相邻布置。在所示的投影中，示出了凸起脊10分别在所示的挤压丝锥1的顶部边缘和底部边缘处紧邻按压脊9a和紧邻按压脊9c。

图3示出了根据本发明的工具的实施例在垂直于工具轴线的平面中在与工具的进给方向相反的视线上的投影。在投影中，每三个按压突缘7彼此相邻布置。按压突缘7布置在按压脊9中。凸起脊10布置在每三个按压突缘7的组之间。凸起脊10具有高度H_B，该高度低于按压脊9的高度H_D，但大于工具的芯半径H_K。在旋转挤压丝锥时，首先用按压突缘按压螺纹。在旋转方向U上的下一个凸起脊10具有这样的高度，使得该凸起脊不延伸到已经形成的螺纹，而是延伸到位于螺纹线之间的区域。在此，位于螺纹线之间的材料被径向向外按压，并且如果需要部分被按压到螺纹线中，使得位于螺纹线之间的成形爪的形成被消除。继续旋转，通过接下来三个按压突缘7又使螺纹线进一步成形。螺纹线之间的区域再次与下一个凸起脊10接触。通过迭代加工螺纹线和螺纹线之间的区域，可以生产出螺纹，其中不需要通过随后切割或钻孔内部区域以去除成形爪来进行后加工。在实施中，个别按压突缘可以没有或具有较小的尺寸，以防止卡住。

参考标记列表

1 用于材料加工的工具，挤压丝锥

2 工具柄

3 方形部

5 成形区域

6 成形曲线

7、7a、7b、7c 按压突缘

8 按压突缘的顶端

9、9a、9b、9c 按压脊

10 凸起脊

A 工具轴线

V 进给方向

H_B 凸起脊高度

H_D 按压脊高度

H_K 工具的芯半径。

Claims (10)

1.一种用于在工件中或工件上非切削产生或后加工螺纹的工具(1)，特别是挤压丝锥或螺纹成型器，包括围绕工具轴线(A)可旋转或旋转的至少一个成形区域(5)，所述成形区域用于非切削产生或后加工螺纹，特别是内螺纹，

其中，所述成形区域(5)具有远离所述工具轴线(A)径向向外突出或突起的多个按压突缘(7、7a、7b、7c)，以用于通过将所述按压突缘(7、7a、7b、7c)按压到工件表面中来产生或后加工螺纹，

其中，所述按压突缘(7、7a、7b、7c)沿着基本上螺旋形地环绕所述工具轴线(A)的成形曲线(6)依次布置，以及

其中，所述成形曲线(6)的倾斜度基本上对应于待产生或后加工的螺纹的螺距，

其中，所述按压突缘形成至少一个按压脊(9)，

其特征在于，

在所述至少一个按压脊(9)附近构造了高度H_B低于所述按压脊的高度H_D的凸起脊(10)。

2.根据权利要求1所述的工具(1)，其特征在于，所述按压突缘(7)布置在至少两个按压脊(9)中，并且所述工具具有至少两个凸起脊(10)，所述凸起脊分别布置在两个按压脊(9)之间。

3.根据权利要求1或2所述的工具(1)，其特征在于，所述凸起脊(10)具有高度H_B，所述高度介于所述工具的芯半径H_K和所述按压脊的高度H_D之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，所述至少一个按压脊(9)和所述至少一个凸起脊(10)平行于所述工具轴线(A)延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，所述至少两个凸起脊(10)相对于所述工具轴线(A)对称布置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，多个按压脊(9)布置在两个凸起脊(10)之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，在按压脊(9)和/或凸起脊(10)与在圆周方向上的下一个按压脊(9)和/或凸起脊(10)之间的夹角基本上相同。

8.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，在一个或更多个按压脊中的一个或更多个按压突缘被减小或被移除。

9.根据前述权利要求中任一项所述的工具(1)，其特征在于，所述凸起脊(10)沿着所述至少一个按压脊(9)的整个长度延伸，和/或所述凸起脊(10)由两个或更多个分开的凸起脊构成，其中每个分开的凸起脊布置在所述成形曲线(6)上，并且优选地在所述工具轴线(A)的方向上具有比在所述成形曲线(6)上的前一个按压突缘(7)更大的长度。

10.一种用于产生内螺纹的方法，具有以下迭代重复的步骤：

-使用旋转工具借助一个或更多个按压突缘(9)按压螺纹，其中所述旋转工具特别是根据权利要求1至9中任一项所述的工具(1)，以及

-随后使用凸起脊(10)重塑螺纹间隙。

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