DE102005010543A1

DE102005010543A1 - Werkzeug und Verfahren zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes

Info

Publication number: DE102005010543A1
Application number: DE200510010543
Authority: DE
Inventors: Helmut Glimpel; Dietmar Hechtle
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2025-03-05
Also published as: DE102005010543B4

Abstract

Das Werkzeug (2) zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes, ist um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse (A) drehbar und umfasst wenigstens einen von der Werkzeugachse radial nach außen vorstehenden oder ragenden Gewindeformbereich (14), der einen ersten Seitenbereich (14A), einen Zentralbereich (14C) und einen zweiten Seitenbereich (14B) aufweist, die in einem vorgegebenen ersten Drehsinn (D1) um die Werkzeugachse nacheinander angeordnet sind, wobei der Zentralbereich (14C) radial von der Werkzeugachse (A) am weitesten nach außen ragt und der radiale Abstand jedes der Seitenbereiche von der Werkzeugachse jeweils zum Zentralbereich hin zunimmt. Die Zunahme des radialen Abstandes des ersten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn zum Zentralbereich hin einerseits und die Zunahme des radialen Abstandes des zweiten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn (D2) zum Zentralbereich hin andererseits sind zumindest abschnittsweise unterschiedlich zueinander gewählt oder eingestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes.

Zur Gewindeerzeugung oder Gewindenachbearbeitung sind neben spanabhebenden auch spanlose Verfahren und Gewindewerkzeuge bekannt. Einen Überblick über im Einsatz befindliche Gewindeerzeugungswerkzeuge und Arbeitsverfahren gibt das Handbuch der Gewindetechnik und Frästechnik, Herausgeber: EMUGE-FRANKEN Verlag: Publicis Corporate Publishing, Erscheinungsjahr: 2004 (ISBN 3-89578-232-7), im Folgenden nur als "EMUGE-Handbuch" bezeichnet.

Unter die spanlosen Gewindeerzeugungswerkzeuge fallen die sogenannten Gewindefurcher (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seiten 299 bis 324) und, nur für Außengewinde, die Gewindewalzwerkzeuge (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seiten 373 bis 404). Gewindefurcher sind axial zu ihrer Werkzeugachse arbeitende Gewindewerkzeuge mit einem an einem Werkzeugschaft ausgebildeten Arbeitsbereich, der eine schraubenförmige die Werkzeugachse umlaufende Wirkfläche aufweist, mit der das Gewinde bei Drehung des Werkzeugs um die Werkzeugachse und axialem Vorschub entlang der Werkzeugachse in das Werkstück eingedrückt wird.

Aus WO 02/094491 A1 sind ein spanlos arbeitendes Gewindeformwerkzeug und ein Verfahren zur spanlosen Gewindeerzeugung bekannt, die auf einem als Zirkulargewindeformen bezeichenbaren Arbeitsprinzip beruhen. Das in WO 02/094491 A1 offenbarte Gewindeformwerkzeug ist langgestreckt und umfasst einen Arbeitsbereich mit einem oder mehreren durch Ringnuten voneinander getrennten ringförmigen Umfangsprofilen(en). Jedes Umfangsprofil ist in seinem Zentrum nicht-kreisförmig ausgebildet und weist wenigstens drei Erhebungen nach Art eines Polygons als Drückstollen auf. Zusätzlich können auch axial verlaufende Nuten zwischen den einzelnen Drückstollen an der Außenfläche des Werkzeugs zum Zuführen von Kühlflüssigkeit vorgesehen sein. Als Material für das Werkzeug wird entweder ein Carbid oder Schnellstahl vorgeschlagen.

Dieses Werkzeug wird nun bei dem Verfahren gemäß WO 02/094491 A1 unter Drehung um seine eigene Achse in eine Bohrung mit größerem Durchmesser als das Werkzeug eingeführt und vollführt eine kreisförmige Bewegung entlang des Umfangs der Bohrung sowie zugleich eine Vorschubbewegung in die Bohrung und formt dadurch spanlos das Gewinde in der Bohrung.

Das Gewinde wird gemäß WO 02/094491 A1 also, im Gegensatz zum axialen Gewindefurchen, nicht mittels einer spiralförmigen, der Gewindesteigung angepassten Wirkfläche am Werkzeug und einer nur axialen oder linearen Vorschubbewegung des Werkzeugs kombiniert mit einer Drehung um die eigene Werkzeugachse geformt, sondern mittels ringförmiger und damit steigungsloser und zugleich im Querschnitt polygonaler Wirkflächen am Werkzeug einerseits und einer mit einer Drehung des Werkzeugs um die eigene Längsachse kombinierten schraubenförmigen Bewegung des Werkzeugs, die aus einer linearen Vorschubbewegung axial zur Längsachse des Werkzeugs und einer Zirkularbewegung der Längsachse des Werkzeugs um eine Mittelachse der Bohrung resultiert, andererseits.

Dieser Gewindeformer wird im Folgenden auch als Zirkulargewindeformer oder, unter Erweiterung der bislang üblichen Nomenklatur, als Zirkulargewindefurcher und das zugehörige Verfahren als Zirkulargewindeformen oder Zirkulargewindefurchen bezeichnet.

Ein weiterer Zirkulargewindeformer ist nun auch aus der DE 103 18 203 A1 bekannt geworden. Dieser bekannte Zirkulargewindeformer weist zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei Profilvorsprünge an seinem Formkopf auf, die über den Umfang durchgehend und mit sich über den Umfang verändernder radialer Erstreckung polygon ausgebildet sind. Die Profilvorsprünge bilden dadurch über den Umfang jeweils mehrere Drückstollen, die über den Umfang gleichmäßig oder auch ungleich verteilt sein können. Die Drückstollen benachbarter Profilvorsprünge können ferner in Umfangsrichtung zueinander, insbesondere entlang einer Wendel, versetzt sein. Ferner ist in einer Ausführungsform ein Werkzeugträger aus einem Trägermaterial, beispielsweise gehärtetem oder weichem Stahl und zumindest eine, vorzugsweise zumindest zwei zylindrisch, konische oder runde Werkzeugleisten, die in den Träger eingesetzt werden, aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise Hartmetall, Cermet, polykristallinem Diamant, CBM oder Keramik ausgebildet. Die Verbindung der Leisten mit dem Träger kann durch Löten, Schrauben, Klemmen, Kleben oder Schweißen erfolgen. Ferner kann der Formkopf zumindest im Bereich der Drückstollen mit einer Beschichtung versehen sein zur Reibungsverminderung und/oder Verschleißminderung, beispielsweise aus Diamant, TiN, TiAlN oder aus TiCN oder einer Mehrlagenschicht oder Schmierschicht, beispielsweise aus MoS₂. Die Tiefe der Nuten zwischen benachbarten Profilvorsprüngen kann auch über den Umfang variieren.

Die Formkeile oder Drückstollen bei diesen bekannten Zirkulargewindeformern weisen jeweils zwei Seitenbereiche (oder: Flankenbereiche) und einen am weitesten nach außen ragenden Zentralbereich (oder: Scheitelbereich, Kopfbereich) auf. Die radialen Abstände der Seitenbereiche von der Werkzeugdrehachse nehmen in gleicher Weise zum Zentralbereich hin zu, die Drückstollen sind also bezüglich einer durch den Zentralbereich verlaufenden Symmetrieebene spiegelsymmetrisch aufgebaut.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein neues Werkzeug und ein neues Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes, anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 32 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 32 jeweils abhängigen Ansprüchen.

Das Werkzeug gemäß Anspruch 1 ist zur Erzeugung (oder: Herstellung) eines Gewindes in einem Werkstück (oder allgemein: einem Körper) geeignet und bestimmt und um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse (A) drehbar und umfasst wenigstens einen von der Werkzeugachse radial nach außen vorstehenden oder ragenden Gewindeformbereich (oder: Formkeil, Drückstollen, Formzahn) zum Eindrücken des Gewindeprofils in das Werkstück. Jeder Gewindeformbereich weist einen ersten Seitenbereich (oder: Flankenbereich), einen Zentralbereich und einen zweiten Seitenbereich auf, die nacheinander in einem vorgegebenen ersten Drehsinn um die Werkzeugachse angeordnet sind, wobei der äußere oder maximale radiale Abstand jedes der Seitenbereiche von der Werkzeugachse jeweils zum Zentralbereich hin zunimmt und der äußere oder maximale radiale Abstand des Gewindeformbereichs von der Werkzeugachse im Zentralbereich sein Maximum annimmt, d.h. der Zentralbereich radial weiter nach außen ragt als die Seitenbereiche. Die Zunahme oder der Anstieg des (äußeren oder maximalen) radialen Abstandes des ersten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn zum Zentralbereich hin ist nun zumindest abschnittsweise anders gewählt oder eingestellt als die Zunahme oder der Anstieg des (äußeren oder maximalen) radialen Abstandes des zweiten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn zum Zentralbereich hin. Es wird also eine in Dreh- oder Umfangsrichtung asymmetrische Gestalt des Gewindeformbereichs oder Formkeils verwirklicht.

Beim Verfahren gemäß Patentanspruch 32 wird zur Erzeugung von wenigstens zwei Gewindes in einem oder vorzugsweise wenigstens zwei verschiede nen Werkstücken ein Werkzeugs gemäß der Erfindung in zwei Verfahrensschritten jeweils in einer Arbeitsbewegung bewegt, die

• eine Drehbewegung des Werkzeugs um die Werkzeugachse,
• und eine gleichzeitige Schraubenbewegung (oder: Helixbewegung) des Werkzeugs mit seiner Werkzeugachse um eine parallel zur Werkzeugachse gerichtete Mittelachse, d.h. eine zusammengesetzte Bewegung aus einer axiale Vorschubbewegung des Werkzeugs axial zur Werkzeugachse und einer gleichzeitigen Zirkularbewegung des Werkzeugs, bei der die Werkzeugachse des Werkzeugs sich um eine parallel zur Werkzeugachse verlaufende zentrale Drehachse dreht oder diese umkreist,

umfasst.

Gemäß der Erfindung wird bei dem ersten Verfahrensschritt ein erstes Gewinde erzeugt und dabei das Werkzeug in einem ersten Drehsinn um seine Werkzeugachse gedreht und in einem zweiten Verfahrensschritt ein zweites Gewinde erzeugt und dabei das Werkzeug in einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn um seine Werkzeugachse gedreht. Dadurch wird ein unterschiedliches Formverhalten des Werkzeugs in den beiden Verfahrensschritten ausgenutzt, so dass vorteilhaft zwei verschiedene Werkstoffe bearbeitet werden können.

Der Begriff der Erzeugung oder Herstellung eines Gewindes umfasst im Sinne der vorliegenden Anmeldung nicht nur die unmittelbare Erzeugung des gesamten Gewindes in eine vormals ebene oder gewindefreie Oberfläche des Werkstücks, sondern auch das weitere Einarbeiten oder Nachbearbeiten eines schon in der Werkstückoberfläche vorerzeugten, beispielsweise vorgeschnittenen, Gewindes(oder: Vorgewindes, Rohgewindes). Die Werkzeugachse ist in der Regel eine Längsachse und/oder Hauptträgheitsachse oder Eigenachse des Werkzeugs oder dessen Werkzeugschafts und/oder eine zentral durch das Werkzeug verlaufende Achse.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Werkzeugs ergibt sich oder resultiert bei Drehung des Werkzeugs um die Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn aufgrund der asymmetrischen Gestaltung ein anderes Formverhalten oder ein anderer zeitlicher Verlauf der Einformung des Gewindeganges bis zur endgültigen Form oder ein anderer zeitlicher Verlauf der radialen Tiefe des Gewindeganges bis zur endgültigen oder maximalen Tiefe als bei Drehung in dem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn.

Jeder Gewindeformbereich erstreckt sich vorzugsweise über ein vorgegebenes zugehöriges Winkelintervall eines Polar- oder Drehwinkels bezüglich einer Drehung um die Werkzeugachse. Der Zentralbereich liegt dabei bei einem Zentralwinkel in diesem Winkelintervall oder innerhalb eines zentralen Winkelteilintervalls um den Zentralwinkel, der erste Seitenbereich liegt in einem ersten äußeren, sich an den Zentralwinkel oder das zentrale Winkelteilintervall anschließenden Winkelteilintervall und der zweite Seitenbereich liegt in einem zweiten äußeren, sich an den Zentralwinkel oder das zentrale Winkelteilintervall an der vom ersten äußeren Winkelteilintervall anschließenden zweiten äußeren Winkelteilintervall. Der (maximale) radiale Abstand des ersten Seitenbereichs als Funktion des Abstands- oder Differenzwinkels von dem Zentralwinkel oder dem zentralen Winkelteilintervall unterscheidet sich nun sich zumindest abschnittsweise von dem radialen Abstand des zweiten Seitenbereichs als Funktion des Abstandswinkels von dem Zentralwinkel oder dem zentralen Winkelteilintervall.

Der erste Seitenbereich und/oder der zweite Seitenbereich können nun wenigstens in Abschnitten wenigstens teilweise geradlinig oder eben ausgebildet sein und/oder kreisbogenförmig oder sphärisch. Beide Teilabschnitte lassen sich durch Schleifen relativ leicht erzeugen und erzeugen eine definierte Zunahme der Einformung oder Eindrücktiefe.

Es kann aber auch allgemein eine beliebige konvexe Krümmung bei dem erstem Seitenbereich und/oder dem zweiten Seitenbereich wenigstens abschnittsweise verwirklicht sein, wobei auch wenigstens zwei konvex ge krümmte Teilbereiche mit zueinander unterschiedlicher Krümmung oder unterschiedlichem Krümmungsverlauf vorgesehen sein können.

Vorzugsweise sind mehrere Gewindeformbereiche vorgesehen, die in einer im Wesentlichen axialen, parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Anordnung oder, alternativ, in einer im Wesentlichen die Werkzeugachse wenigstens teilweise, vorzugsweise schraubenförmig, umlaufenden oder gedrallten Anordnung angeordnet sind. Mit mehreren axial zur Werkzeugachse hintereinander angeordneten Gewindeformbereichen kann die Zahl der Umläufe der Zirkularbewegung entsprechend reduziert werden. Ferner können auch in Umfangs- oder Drehrichtung mehrere Gewindeformbereiche hintereinander angeordnet sein.

Das Werkzeug weist in einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein senkrecht zur Werkzeugachse, also ohne Steigung, radial nach außen ausgebildetes oder ausgestülptes insbesondere rillen- oder steg- oder gratförmiges, Gewindeformprofil auf, das wenigstens einen Gewindeformbereich aufweist und sich über wenigstens einen Teil des Umfangs und vorzugsweise ringförmig oder geschlossen um die Werkzeugachse erstreckt und insbesondere durch Trennnuten in Teilrillen getrennt oder unterteilt sein kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine n-zählige Drehsymmetrie mit der natürlichen Zahl n größer oder gleich 1 bei n Gewindeformbereichen oder wenigstens einem Gewindeformprofil verwirklicht.

Die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Rückholgeschwindigkeit bei der Arbeitsbewegung ist dem Steigungsverlauf des zu erzeugenden oder erzeugten Gewindes angepasst.

Das Werkzeug und das Verfahren gemäß der Erfindung sind zum Erzeugen sowohl von Innengewinden an einer im Allgemeinen zylindrischen oder in Spezialfällen auch sphärischen (kugelflächenförmigen) Innenfläche in dem Werkstück als auch von Außengewinden an einer im Allgemeinen zylindri schen oder in Spezialfällen auch sphärischen Außenoberfläche des Werkstücks geeignet. Die Arbeitsbewegung (oder: Gewindeerzeugungsbewegung) des Werkzeugs ist in beiden Fällen prinzipiell gleich und unterscheidet sich lediglich nur darin, dass beim Innengewinde das Werkzeug innerhalb der Innenfläche des Werkstücks auf einer kleineren Bahn als das zu erzeugende Gewinde bewegt wird und von innen zum Werkstück zugestellt wird und bei einem Außengewinde das Werkzeug außerhalb der Außenfläche des Werkstücks auf einer größeren Bahn als das zu erzeugende Gewinde bewegt wird und von außen zum Werkstück zugestellt wird.

Zusätzlich zu dem wenigstens einen Gewindeerzeugungsbereich kann das Werkzeug auch einen oder mehrere spanabhebende Bereiche) aufweisen, insbesondere zum spanenden Erzeugen oder Vorbereiten einer Werkstückoberfläche für das Gewinde in einer ersten Variante und/oder eines Vorgewindes (oder: Rohgewindes) in der bzw. einer Werkstückoberfläche für das Gewinde in einer zweiten Variante. Die Geometrien der Arbeitsbereiche können insbesondere unterschiedlich gewählt werden im Hinblick auf unterschiedliche Funktionen oder Aufgaben wie z.B. glatte Oberfläche, stabileren Aufbau oder Polygon oder Eingriffstiefe.

Mit dem Werkzeug in der ersten Variante ist ein Erzeugen eines Gewindes auch in das Vollmaterial eines Werkstücks möglich, da der spanabhebende Bereich die Werkstückoberfläche für den Gewindeerzeugungsbereich durch Materialabtrag aus dem Werkstück selbst herstellt. Es ist also eine Vorbearbeitung des Werkstücks, insbesondere das Vorerzeugen einer Bohrung (Kernlochbohrung) bei einem Innengewinde, nicht notwendig, wenn auch natürlich zusätzlich möglich Der spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen der Werkstückoberfläche in der ersten Variante ist vorzugsweise als Bohrer ausgebildet, insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt oder kontinuierlichem Eingriff der Schneide(n) ins Material des Werkstücks, kann aber auch als Fräser ausgebildet sein, also insbesondere mit diskontinuierlichem oder unterbrochenem Schnitt oder mit diskontinuierlichem Eingriff der Schneide(n) ins Material des Werkstücks. Analog ist der spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen des Vorgewindes in der zweiten Variante in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Gewindebohrer, arbeitet also insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt, oder in einer anderen Ausführungsform ein Gewindefräser, arbeitet also mit unterbrochenem Schnitt. Der Gewindebohrer wird vor allem bei einer Durchgangsbohrung im Werkstück eingesetzt und kann dann während des Zirkulargewindeerzeugens außerhalb der Durchgangsbohrung sein.

Die Kombination der beiden Varianten beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, dass ein erster spanabhebender Bereich die Werkstückoberfläche, insbesondere die, im Allgemeinen zylindrischen, Wandungsabschnitte des Werkstücks als Außenwandung für ein Außengewinde oder als Innenwandung für ein Innengewinde, durch Materialabtrag vorbereitet, ein zweiter spanabhebender Bereich in diese vom ersten spanabhebenden Bereich vorbereitete Werkstückoberfläche das Vorgewinde einarbeitet und schließlich wenigstens ein Gewindeerzeugungsbereich das Vorgewinde nachbearbeitet oder fertig stellt.

Ferner kann auch als einziger oder zusätzlicher spanabhebender Bereich ein entgegengesetzt zur Vorschubrichtung zum Gewindeformbereich benachbarter spanabhebender Bereich zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes vorgesehen sein.

In einer Weiterbildung kann das Werkzeug auch wenigstens einen dem oder den Gewindeerzeugungsbereichen nachgeschalteten Gewindeformbereich zum Nachbearbeiten und/oder Glätten des Gewindes aufweisen.

Spanabhebende(r) Bereich(e) und/oder Gewindeerzeugungsbereich(e) und/oder Gewindefombereich(e) können einstückig mit dem Werkzeugschaft oder einem Werkzeugkopf ausgebildet sein oder auch als vorgefertigte(s) Teil(e) mit dem Werkzeugschaft oder -kopf verbunden sein, beispielsweise aufgeschrumpft oder aufgelötet oder aufgeschweißt oder verklebt oder verschraubt oder geklemmt werden oder anders form- und/oder kraftschlüssig und/oder lösbar oder unlösbar verbunden sein.

Ferner können zusätzliche Verschleißschutzschichten auf das Werkzeug oder dessen Arbeitsbereichen aufgebracht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Werkzeugschaft aus einem Werkzeugstahl, insbesondere einem Schnellarbeitsstahl gefertigt ist. Das kann beispielsweise eine Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl) oder ein cobaltlegierter Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) sein. Die Gewindeerzeugungsbereiche sind im Allgemeinen aus einem Material, das härter ist als das Material des Werkstücks und ausreichende Zähigkeit aufweist, vorzugsweise aus Hartmetall oder aus einer Hartmetalllegierung, insbesondere P-Stahl oder K-Stahl oder Cermet, oder aus Sinterhartmetall, insbesondere aus Wolframkarbid oder Titannitrid oder Titankarbid oder Titankarbonitrid oder Aluminiumoxid, oder aus einer Schneidkeramik, insbesondere polykristallines Bornitrid (PKB), oder aus polykristallinem Diamant (PKD) gefertigt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind am Umfang wenigstens eines Gewindeerzeugungsbereichs und/oder wenigstens eines spanabhebenden Bereichs eine oder mehrere Nuten oder im Werkzeug Kanäle vorgesehen jeweils zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels, um die Reibung und/oder die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die entstehende Wärme abzuführen, und/oder zur Abführung der erzeugten Späne (Spannuten). Die Nuten oder Kanäle können gerade und/oder parallel oder axial zur Werkzeugachse und/oder oder schräg zur Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufen oder auch um die Werkzeugachse gedrallt oder schraubenförmig (Drallnuten), also verdrillt bzw. mit einer Drehung um den Umfang des Werkzeugs oder de Werkzeugachse, ausgebildet sein.

In den Spannuten können nun zumindest die Schneide(n) des oder jedes spanabhebenden Bereichs und/oder der oder die Drückstollen des oder jedes Gewindeformbereichs von der Nut zurückversetzt sein zum Schutz vor einer Beschädigung oder Abnutzung durch die Späne. Ferner können auch Trennnuten zwischen den Gewindeformbereichen angeordnet oder ausgebildet sein.

In den Nuten und/oder vor den Gewindeformbereichen oder Schneidbereichen können auch Kanäle münden zum Zuführen von unter Druck stehendem Gas, insbesondere Druckluft, insbesondere zum Wegblasen von Spänen von den Arbeitsbereichen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren
1 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren axial zueinander versetzt angeordneten Gewindeformprofilen mit jeweils vier asymmetrischen Formkeilen in einer linearen Anordnung in einer perspektivischen Ansicht,
2 der Zirkulargewindeformer gemäß 1 in einem Querschnitt durch das erste Gewindeformprofil 10 in einer senkrecht zur Werkzeugachse A gerichteten Schnittebene,
3 eine Ausführungsform eines asymmetrischen Formkeils in einem Querschnitt,
4 eine weitere Ausführungsform eines asymmetrischen Formkeils in einem Querschnitt,
5 eine dritte Ausführungsform eines asymmetrischen Formkeils in einem Querschnitt,
6 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren axial zueinander versetzten Gewindeformprofilen mit jeweils vier asymmetrischen Formkeilen in einer gedrallten Anordnung in einer perspektivischen Ansicht und
7 bis 12 ein Ausführungsbeispiel eines Zirkularformverfahrens zum Erzeugen eines Innengewindes mittels eines Zirkulargewindeformers gemäß der Erfindung.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 12 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der Zirkulargewindeformer 2 gemäß 1 und 2 weist einen Werkzeugschaft 3 auf und eine längs durch den Werkzeugschaft 3 verlaufende Werkzeugachse A, um die der Zirkulargewindeformer 2 drehbar ist. Vorzugsweise ist die Werkzeugachse A eine Hauptträgheitsachse des Zirkulargewindeformers 2. Der Zirkulargewindeformer 2 wird ferner zusätzlich zur Drehung um seine Werkzeugachse A zum Erzeugen des Gewindes in einer an sich bekannten Zirkulargewindeformbewegung bewegt, also um eine zur Werkzeugachse A parallele Mittelachse in einer Schrauben- oder Spiralbewegung bewegt. Dies wird später noch näher anhand der 7 bis 12 erläutert.
An dem freien Ende des Werkzeugschaftes 3 der Zirkulargewindeformers 2 sind von dessen Stirnseite 4 beginnend axial oder parallel zur Werkzeugachse A hintereinander mehrere Gewindeformprofile 10, 20, 30 40, 50, 60, 70 und 80 angeordnet. Jedes Gewindeformprofil 10 bis 80 umläuft die Werkzeugachse A in einer senkrecht zu der Werkzeugachse A gerichteten Ebene, ist also ohne Steigung angeordnet und senkrecht zur Werkzeugachse A gerichtet.
Ferner weist jedes Gewindeformprofil 10 bis 80 jeweils vier weiter nach außen ragende Formkeile (Drückstollen, Formzähne) 11 bis 14 bzw. 21 bis 24 bzw. 31 bis 34 bzw. 41 bis 44 bzw. 51 bis 54 bzw. 61 bis 64 bzw. 71 bis 74 bzw. 81 bis 84 auf, von denen nur ein Teil in der in 1 dargestellten Ansicht sichtbar sind. Die Formkeile benachbarter Gewindeformprofile, zum Beispiel 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 und 84, sind jeweils entlang einer parallel zur Werkzeugachse A verlaufenden Geraden linear hintereinander angeordnet. Die Formkeile eines Gewindeformprofils, zum Beispiel die Formkeile 11 bis 14 des Gewindeformprofils 10, sind zueinander bezüglich einer Drehung um die Werkzeugachse A um 90° versetzt angeordnet. Jedes Gewindeformprofil, zum Beispiel 10, weist eine vierzählige Drehsymmetrie auf, geht also bei einer Drehung um 90° bezüglich der Werkzeugachse A in sich selbst über.
Jeder Formkeil 11 bis 14 weist, wie in 1 und besser in 2 zu erkennen, zwei Flankenbereiche oder Seitenbereiche 11A und 11B bzw. 12A und 12B bzw. 13A und 13B bzw. 14A und 14B auf und jeweils einen zwischen den beiden Seitenbereichen angeordneten Zentralbereich (oder: Scheitelbereich, Kopfbereich) 11C bzw. 12C bzw. 13C bzw. 14C. Da die einzelnen Formkeile im dargestellten Ausführungsbeispiel identisch oder drehsymmetrisch bezüglich Drehung um die Werkzeugachse A zueinander ausgebildet sind, soll deren Gestalt lediglich anhand des Formkeils 14 in 2 näher beschrieben werden.
Der Formkeil 14 weist eine bezüglich einer Ebene, die die Werkzeugachse A enthält und durch den Zentralbereich 14C verläuft, nicht spiegelsymmetrische oder asymmetrische Gestalt auf. Die radiale Zunahme oder Steigung der beiden Seitenbereiche 14A und 14B jeweils zum Zentralbereich 14C hin ist unterschiedlich gestaltet. Dies ist in 2 anhand der eingezeichneten Tangentialwinkel im Zentralbereich 14C veranschaulicht, die im Folgenden als Freiwinkel bezeichnet werden. Der Freiwinkel des Seitenbereiches 14A ist mit α bezeichnet und der Freiwinkel des zweiten Seitenbereiches 14B mit β. Es gilt α < β, das heißt, die Steigung des Seitenbereiches 14A ist dort geringer oder flacher als im Seitenbereich 14B. Daraus resultiert bei einer Drehung des Zirkulargewindeformers 2 in einem ersten Drehsinn D1 (im Beispiel der 2 entgegen dem Uhrzeigersinn oder nach links in Richtung zur Stirnseite 4 gesehen) ein anderes Formverhalten als in entgegengesetzten Drehsinn D2 (in 2 nach rechts oder im Uhrzeigersinn zur Stirnseite 4 hin gesehen). Im Gegensatz zu einem Fräswerkzeug sind bei einem Zirkulargewindeformer grundsätzlich beide Drehrichtungen D1 und D2 möglich. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese Drehbarkeit des Zirkulargewindeformers 2 in beiden Drehsinnen D1 und D2 um die Werkzeugachse A in vorteilhafter Weise ausgenutzt. In einem Drehsinn D1 greifen im Wesentlichen nur die Seitenbereiche 11B, 12B, 13B und 14B und die Zentralbereiche 11C, 12C, 13C, 14C in das Werkstück ein und drücken den Gewindegang in die Werkstückoberfläche ein, während im umgekehrten Drehsinn D2 im Wesentlichen nur die Seitenbereiche 11A, 12A, 13A und 14A sowie die Zentralbereiche 11C, 12C, 13C und 14C in das Werkstück einwirken zur Gewindeerzeugung. Dadurch kann der Zirkulargewindeformer gemäß der Erfindung beispielsweise für unterschiedliche Materialien des Werkstücks eingesetzt werden einfach durch Umkehrung der Drehrichtung oder des Drehsinns D1 oder D2. Abhängig vom zu formenden Werkstoff kann also der Zirkulargewindeformer im Rechts- oder Linkslauf mit entsprechend unterschiedlicher Geometrie eingesetzt werden. Es ergibt sich, abhängig davon, ob ein Linksgewinde oder ein Rechtsgewinde erzeugt werden soll, in einem Fall ein Gleichlaufformen und im anderen Fall ein Gegenlaufformen.
In den 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsformen von asymmetrischen Formkeilen 5 bzw. 6 bzw. 7 gemäß der Erfindung gezeigt. Die beim Eingriff in das Werkstück zum Erzeugen des Gewindes wirksamen Flächen (Wirkflächen) der Formkeile 5, 6 und 7 sind über den entsprechenden Winkelbereich oder Winkelintervall [0 ; φ0] des Drehwinkels oder Polarwinkels φ um die Drehachse oder Werkzeugachse A, also 0 ≤ φ ≤ φ0, und die entsprechenden Werte für den Radius oder radialen Abstand r(φ) der Wirkfläche von der Werkzeugachse A, nämlich r(0) bei φ = 0 und r(φ0) bei φ = φ0 sowie r(φ) bei 0 < φ < φ0 definiert. Ferner ist auch der Radius r(φM) bei dem mittleren Winkel φM bei dem Zentralbereich 5C bzw. 6C bzw. 7C eingezeichnet.
r(φM) ist das Maximum des Radius oder der Funktion r(φ) in dem Intervall [0 ; φ0] oder 0 ≤ φ ≤ φ0. Die Randwerte des Radius r(0) und r(φ0) stellen die Minima der Radiusfunktion r(φ) in dem Intervall [0 ; φ0] oder 0 ≤ φ ≤ φ0 dar.
Zwischen φ = φM und φ = φ0 ist somit ein erster Flankenbereich oder Seitenbereich 5A bzw. 6A bzw. 7A definiert, in dem der Radius r(φ) von φ = φ0 bis φ = φM zunimmt, vorzugsweise monoton oder sogar streng monoton. Ebenso ist auf der anderen Seite des Zentralbereichs 5C bzw. 6C bzw. 7C ein zweiter Seitenbereich 5B bzw. 6B bzw. 7B gebildet zwischen den Winkelwerten φ = 0 und φ = φM, wobei der Radius r(φ) von φ = 0 bis φ = φM wieder zunimmt, insbesondere monoton oder sogar streng monoton.
Die Funktionen oder Funktionswerte r(φ) von φ = 0 bis φ = M für den zweiten Seitenbereich 5B bzw. 6B bzw. 7B und r(φ) von φ = φ0 bis φ = φM für den ersten Seitenbereich 5A bzw. 6A bzw. 7A sind nicht identisch. Insbesondere sind die Zunahmen oder die Ableitungen dr/dφ der Funktion r(φ) unterschiedlich in den Intervallen [0 ; φM] und [φ0 ; φM] entsprechend den unterschiedlichen Seitenbereichen 5A und 5B bzw. 6A und 6B bzw. 7A und 7B.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 kann man den ersten Seitenbereich 5A in drei Teilbereiche 5D, 5E und 5F unterteilen. Im sich unmittelbar an den Zentralbereich 5C anschließenden Teilbereich 5F ist eine Krümmung vorgesehen, insbesondere eine kreisförmige Krümmung mit einem konstanten Krümmungsradius, der wesentlich größer ist als der Radius r(φM). Im sich anschließenden Teilbereich 5E ist eine lineare oder geradlinige Form des Gewindeformprofils 8 gewählt und im sich an diesen geradlinigen Teilbereich 5E anschließenden weiteren Teilbereich 5D wieder eine konvex gekrümmte Form, vorzugsweise wieder mit einem konstanten Krümmungsradius, der größer ist als der Radius r(φ0). Der zweite Seitenbereich 5B ist aus zwei Teilbereichen 5G und 5H zusammengesetzt. Der Teilbereich 5G schließt sich unmittelbar an den Zentralbereich 5C an und ist als Geradenstück oder geradlinig ausgestaltet. Der Teilbereich 5H schließt sich an den geradlinigen Teilbereich 5G an und ist konvex gekrümmt, vorzugsweise kreisförmig mit einem Krümmungsradius, der größer ist als der Radius r(0), um ein anders Fließverhalten zu erreichen.
Der Formkeil 6 gemäß 4 ist wieder zwischen den Winkeln φ = 0 und φ = φ0 definiert. Der erste Seitenbereich 6A zwischen φ = φM und φ = φ0 ist aufgeteilt in vier Teilbereiche 6D, 6E, 6F und 6G und der zweite Seitenbereich 6B zwischen φ = 0 und φ = φM in zwei Teilbereiche 6H und 6I. Die Teilbereiche 6D bis 6G des Seitenbereichs 6A sind jeweils konvex gekrümmt und unterscheiden sich in ihrer Krümmung. Beispielsweise ist die Krümmung des Teilbereichs 6E größer als die Krümmung des Teilbereichs 6D oder, bei einem kreisbogenförmigen Verlauf, der Krümmungsradius des Teilbereichs 6E ist kleiner als der Krümmungsradius des Teilbereichs 6D. Bei dem Teilbereich 6F ist die Krümmung kleiner als beim Teilbereich 6E und beim darauffolgenden, sich unmittelbar an den Zentralbereich 6C bei φ = φM anschließenden Teilbereich 6G ist die Krümmung wieder größer, das heißt, der Krümmungsradius kleiner als beim Teilbereich 6F. Dadurch ergibt sich zwischen dem Teilbereich 6F und 6G ein kleiner Teilbereich, an dem die Krümmung ihr Vorzeichen umkehrt, also konvex ist. Der an den Zentralbereich 6C anschließende Teilbereich 6H des Seitenbereichs 6B deckt den überwiegenden Teil des Seitenbereichs 6B ab und ist geradlinig ausgestaltet. Der anschließende äußere Teilbereich 6I ist konvex gekrümmt mit einem Krümmungsradius, der größer ist als r(0).
Im Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist ein Formkeil 7 zwischen φ = 0 und φ = φ0 wieder in einen Seitenbereich 7A zwischen φ = φM und φ = φ0, einen Zentralbereich 7C bei φ = φM und einem zweiten Seitenbereich 7B zwischen φ = 0 und φ = φM unterteilt. Hier ist nun der Seitenbereich 7A mit konstanter Krümmung oder konstanten Krümmungsradius, also kreisbogenförmig ausgestaltet, wobei der Krümmungsradius größer ist als der Radius r(φ0). Der zweite Seitenbereich 7B ist dagegen unterteilt in einen Teilbereich 7D mit stärkerer konvexer Krümmung und einen Teilbereich 7E mit geringerer konvexer Krümmung, wobei der Teilbereich 7D sich unmittelbar an den Zentralbereich 7C anschließt.
6 zeigt nun eine Abwandlung eines Zirkulargewindeformers gemäß 1. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 sind die einzelnen Formkeile, zum Beispiel 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 und 84 der axial hintereinander angeordneten Gewindeformprofile 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 und 80 nicht linear, sondern entlang einer Schraubenlinie oder in einer gedrallten Anordnung angeordnet. Damit werden andere Eingriffsverhältnisse des Werkzeugs am Umfang erzielt.
Die 7 bis 12 zeigen ein bevorzugtes Arbeitsverfahren zum Erzeugen eines Gewindes mit einem Zirkulargewindeformer gemäß der Erfindung, beispielsweise einem Zirkulargewindeformer gemäß einer der 1 bis 6.
In den 7 bis 12 ist ein typisches Arbeitsverfahren oder Zirkulargewindeformen mit einem Zirkulargewindeformer 2 oder Werkzeug gemäß der Erfindung dargestellt.
Zunächst wird der Zirkulargewindeformer 2 gemäß 7 mit seiner Werkzeugachse A koaxial zu einer Mittelachse M einer Bohrung 95 im Werkstück 90 positioniert.
Von dieser Ausgangsposition gemäß 7 wird der Zirkulargewindeformer 2 nun gemäß 8 mit einer linearen Vorschubbewegung axial zur Werkzeugachse A und Mittelachse M in die Bohrung 95 im Werkstück 90 eingeführt, insbesondere auf die Gewindetiefe eingetaucht.
Anschließend wird mit einem Einfahrradius oder einer Einfahrbewegung oder Einfahrschleife mit, beispielsweise über einen Drehwinkel von 45° zunehmendem Radius der Zirkulargewindeformer 2 gemäß 9 zur Innenwand der Bohrung 95 radial zugestellt.
Gemäß 10 wird der Zirkulargewindeformer 2 nun mit einer sich aus der Zahl der Gewindeformprofile einerseits und der Zahl der gewünschten Gewindeumläufe andererseits ergebenden Zahl von Umläufen seiner Werkzeugachse A um die Mittelachse M in einer Zirkularbewegung bei gleichzeitiger Vorschubbewegung parallel zur Werkzeugachse A bewegt (Zirkular- oder Schraubenbewegung). Dadurch erzeugt der Zirkulargewindeformer 2 in der Innenwand der Bohrung 95 ein Innengewinde 96 mit einer Steigung, die sich aus der Vorschubgeschwindigkeit und der Beabstandung der einzelnen Gewindeformprofile des Zirkulargewindeformers 2 ergibt.
Nach dieser schraubenförmigen Arbeitsbewegung gemäß 10 wird nun gemäß 11 das Werkzeug 20 wieder radial zur Mitte gestellt, so dass die Werkzeugachse A und die Mittelachse M wieder koaxial zueinander sind. Für diese Zurückfahrbewegung ist wieder ein Ausfahrradius mit über vorgesehen.
Wie in 12 dargestellt wird in einer axialen Rückholbewegung, das Werkzeug 20 aus der Bohrung 95 axial zur Mittelachse M herausbewegt zurück in seine Ausgangsposition.
Die Mittelachse M des erzeugten Innengewindes 96 in der Bohrung 95 fällt mit der Mittelachse der Zirkularbewegung des Zirkulargewindeformers 2 während der Arbeitsbewegung in 10 zusammen. In den meisten Anwendungen wird das Werkzeug, meist nach Erzeugen des Gewindes, in einer entgegen der Vorschubrichtung gerichteten Rückholrichtung wieder aus dem Werkstück zurückgeholt oder zurückgefahren, um ein neues Gewinde in einem anderen Werkstück oder an einer anderen Stelle desselben Werkstücks 90 erzeugen zu können. Dabei wird das Werkzeug meist weiterhin um seine Werkzeugachse gedreht, um keine Bearbeitungszeit für das Anfahren des Drehantriebs zu verlieren.

2: Zirkulargewindeformer
3: Werkzeugschaft
4: Stirnseite
5: Gewindeformkeil
5A, 5B: Seitenbereich
5C: Zentralbereich
5D bis H: Teilbereich
6: Gewindeformkeil
6A, 6B: Seitenbereich
6C: Zentralbereich
7: Gewindeformkeil
7A, 7B: Seitenbereich
7C: Zentralbereich
8: Gewindeformprofil
10: Gewindeformprofil
11 bis 14: Gewindeformkeil
20: Gewindeformprofil
21 bis 24: Gewindeformkeil
30: Gewindeformprofil
31 bis 34: Gewindeformkeil
40: Gewindeformprofil
41 bis 44: Gewindeformkeil
50: Gewindeformprofil
51 bis 54: Gewindeformkeil
60: Gewindeformprofil
61 bis 64: Gewindeformkeil
70: Gewindeformprofil
71 bis 74: Gewindeformkeil
80: Gewindeformprofil
81 bis 84: Gewindeformkeil
90: Werkstück
95: Bohrung
96: Gewinde
A: Werkzeugachse
D1, D2: Drehsinn
M: Mittelachse

Claims

Werkzeug (2) zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes (96), a) das um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse (A) drehbar ist und b) wenigstens einen von der Werkzeugachse radial nach außen vorstehenden oder ragenden Gewindeformbereich (5, 6, 7, 14) umfasst, c) wobei jeder Gewindeformbereich c1) einen ersten Seitenbereich (5A, 6A, 7A, 14A), einen Zentralbereich (5C, 6C, 7C, 14C) und einen zweiten Seitenbereich (5B, 6B, 7B, 14B) aufweist, die in einem vorgegebenen ersten Drehsinn um die Werkzeugachse nacheinander angeordnet sind, c2) wobei der Zentralbereich (5C, 6C, 7C, 14C) radial von der Werkzeugachse (A) am weitesten nach außen ragt und c3) der radiale Abstand jedes der Seitenbereiche von der Werkzeugachse jeweils zum Zentralbereich hin zunimmt, d) wobei die Zunahme des radialen Abstandes des ersten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn zum Zentralbereich hin einerseits und die Zunahme des radialen Abstandes des zweiten Seitenbereiches von der Werkzeugachse in einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn zum Zentralbereich hin andererseits zumindest abschnittsweise unterschiedlich zueinander gewählt oder eingestellt sind.
Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem sich bei Drehung des Werkzeugs um die Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn ein anderes Formverhalten oder ein anderer zeitlicher Verlauf der Einformung des Gewindeganges bis zur endgültigen Form oder ein anderer zeitlicher Verlauf der radialen Tiefe des Gewindeganges bis zur endgültigen oder maxi malen Tiefe ergibt als bei Drehung in dem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem a) jeder Gewindeformbereich sich über ein vorgegebenes zugehöriges Winkelintervall (0 bis φ0) eines Polarwinkels bezüglich einer Drehung um die Werkzeugachse erstreckt und b) der Zentralbereich bei einem Zentralwinkel (φM) in diesem Winkelintervall oder innerhalb eines zentralen Winkelteilintervalls um den Zentralwinkel liegt, c) der erste Seitenbereich in einem ersten äußeren, sich an den Zentralwinkel oder das zentrale Winkelteilintervall anschließenden Winkelteilintervall (φM bis φ0) liegt und der zweite Seitenbereich in einem zweiten äußeren, sich an den Zentralwinkel oder das zentrale Winkelteilintervall an der vom ersten äußeren Winkelteilintervall anschließenden zweiten äußeren Winkelteilintervall (0 bis φM) liegt und d) bei dem der radiale Abstand (r(φ – φM)) des ersten Seitenbereichs als Funktion des Abstandswinkels (φ – φM) von dem Zentralwinkel (φM) oder dem zentralen Winkelteilintervall sich zumindest abschnittsweise von dem radialen Abstand (r(φM – φ)) des zweiten Seitenbereichs als Funktion des Abstandswinkels (φM – φ) von dem Zentralwinkel (φM) oder dem zentralen Winkelteilintervall unterscheidet.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Seitenbereich und/oder der zweite Seitenbereich wenigstens teilweise geradlinig oder eben verläuft oder der radiale Abstand (r(φ)) des ersten Seitenbereichs und/oder zweiten Seitenbereichs in wenigstens einem Winkelteilintervall als Funktion des Polarwinkels bezüglich der Werkzeugachse eine Gerade oder eine lineare Kurve im Raum ergibt.
Werkzeug nach Anspruch 4, bei dem der geradlinige oder lineare Bereich des ersten Seitenbereichs und/oder zweiten Seitenbereichs sich unmittelbar an den Zentralbereich anschließt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Seitenbereich und/oder der zweite Seitenbereich wenigstens teilweise kreisbogenförmig oder sphärisch verläuft oder der radiale Abstand (r(φ)) des ersten Seitenbereichs und/oder zweiten Seitenbereichs in wenigstens einem Winkelteilintervall oder wenigstens einem Teilbereich als Funktion des Polarwinkels bezüglich der Werkzeugachse einen Kreis oder eine Kreiskurve im Raum ergibt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Seitenbereich und/oder der zweite Seitenbereich wenigstens teilweise konvex gekrümmt verläuft oder der radiale Abstand (r(φ)) des ersten Seitenbereichs und/oder zweiten Seitenbereichs in wenigstens einem Winkelteilintervall oder wenigstens einem Teilbereich als Funktion des Polarwinkels bezüglich der Werkzeugachse eine konvexe Krümmung aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 7, bei dem der erste Seitenbereich und/oder der zweite Seitenbereich wenigstens zwei konvex gekrümmte Teilbereiche mit zueinander unterschiedlicher Krümmung oder unterschiedlichem Krümmungsverlauf aufweist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Trägerkörper, insbesondere einem Werkzeugschaft, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich an einem vorgefertigten Teil ausgebildet ist oder aus einem vorgefertigten Teil gebildet ist und das oder jedes vorgefertigte Teil an dem Trägerkörper mittels Befestigungsmitteln befestigt ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Trägerkörper, insbesondere einem Werkzeugschaft, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich an dem Trägerkörper ausgebildet ist, insbesondere durch Materialabtrag wie Schleifen am Trägerkörper oder Urformen zusammen mit dem Trägerkörper erzeugt ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Gewindeformbereiche vorgesehen sind, die in einer im Wesentlichen axialen, parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Anordnung angeordnet sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem mehrere Gewindeformbereiche vorgesehen sind, die in einer im Wesentlichen die Werkzeugachse wenigstens teilweise, vorzugsweise schraubenförmig, umlaufenden oder gedrallten Anordnung angeordnet sind.
Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem senkrecht zur Werkzeugachse und vorzugsweise ringförmig oder geschlossen um die Werkzeugachse verlaufenden, radial nach außen ausgebildeten, insbesondere rillenförmigen, Gewindeformprofil, wobei jedes Gewindeformprofil wenigstens einen Gewindeformbereich aufweist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei Gewindeformbereiche oder wenigstens ein Gewindeformprofil drehsymmetrisch bezüglich der Werkzeugachse mit einer n-zähligen Drehsymmetrie mit der natürlichen Zahl n größer oder gleich 1 ausgebildet oder angeordnet sind oder ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem zusätzlichen spanabhebenden Bereich zusätzlich zu dem oder den Gewindeformbereich(en).
Werkzeug nach Anspruch 15, bei dem a) wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche für das Gewinde ausgebildet und vorgesehen ist und bei dem b) wenigstens ein Gewindeformbereich zum Erzeugen des Gewindes in dieser Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, bei dem a) wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes in einer Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist und bei dem b) der oder die Gewindeformbereich(e) zum Fertigstellen des Gewindes durch Nachbearbeiten des Vorgewindes in der Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich wenigstens teilweise an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs angeordnet ist und/oder wenigstens eine stirnseitige Schneide an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs und/oder wenigstens eine umfangsseitige Schneide an einem Umfangsbereich des Werkzeugs aufweist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich ein Bohrbereich und/oder ein Fräsbereich ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes ausgebildet und vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich zum Nachbearbeiten und/oder Egalisieren der Gewindegänge oder Gewindeflanken des Gewindes vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich und wenigstens ein Gewindeformbereich axial zur Werkzeugachse hintereinander in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 22, bei dem sich an den wenigstens einen Gewindeformbereich ein spanabhebender Bereich anschließt mit wenigstens einer Kernschneide zum Nachschneiden oder Egalisieren des Gewindekerns des vom Gewindeformbereich erzeugten Gewindes.
Werkzeug nach Anspruch 23, bei dem sich an den spanabhebenden Bereich mit der Kernschneide wenigstens ein Gewindeformbereich anschließt zum Nachbearbeiten und/oder Egalisieren der Gewindegänge oder Gewindeflanken des Gewindes.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 24, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich für eine entgegengesetzt zur vorgegebenen axialen Vorschubrichtung des Werkzeugs und axial zur Werkzeugachse gerichteten Rückholrichtung des Werkzeugs ausgelegt ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 25, bei dem der wenigstens eine Gewindeformbereich radial bezüglich der Werkzeugachse weiter nach außen ragt oder einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich, insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung näher an dem freien Ende des Werkzeugs als der Gewindeformbereich angeordneter spanabhebender Bereich.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 26, bei dem der wenigstens eine Gewindeformbereich radial bezüglich der Werkzeugachse weniger weit nach außen ragt oder einen kleineren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein spanabhebender Bereich, insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung weiter von dem freien Ende des Werkzeugs als der Gewindeformbereich angeordnete spanabhebende Bereich.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 27, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich an dem Trägerkörper ausgebildet oder durch Materialabtrag erzeugt ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 28, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich an wenigstens einem vorgefertigten Teil ausgebildet oder aus einem vorgefertigten Teil gebildet ist und bei dem das vorgefertigte Teil an dem Trägerkörper mittels Befestigungsmitteln lösbar oder unlösbar befestigt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, das keinen spanabhebenden Bereich und/oder keine Schneide aufweist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Nuten und/oder Kanälen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels, wobei die Nuten und/oder Kanäle vorzugsweise am Umfang des Werkzeugs und/oder im Innern des Werkzeugs und/oder im Gewindeformbereich verlaufen und/oder münden, insbesondere zumindest mit einer Hauptrichtung parallel zur Werkzeugachse und/oder gerade oder gedrallt oder schraubenförmig um die Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs.
Verfahren zur Erzeugung oder Nachbearbeitung von Gewinden in Werkstücken, bei dem a) ein Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche a1) in einem ersten Verfahrensschritt um seine Werkzeugachse in dem ersten Drehsinn gedreht wird, a2) mit einer linearen Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Werkzeugachse relativ zu dem Werkstück bewegt wird und a3) zusätzlich zu der linearen Vorschubbewegung mit einer Zirkularbewegung relativ zum Werkstück bewegt wird, bei der die Werkzeugachse um eine zentrale Drehachse parallel zur Werkzeugachse rotiert wird, b) und bei dem mit dem oder den Gewindeformbereich(en) spanlos ein erstes Gewinde erzeugt wird oder nachbearbeitet wird durch Eindrücken des Gewindeformbereichs in eine erste Werkstückoberfläche, und anschließend b1) in einem zweiten Verfahrensschritt das Werkzeug um seine Werkzeugachse in dem zweiten, zum ersten Drehsinn entgegengesetzten Drehsinn gedreht wird, b2) mit einer linearen Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Werkzeugachse relativ zu demselben oder einem anderen Werkstück bewegt wird und b3) zusätzlich zu der linearen Vorschubbewegung mit einer Zirkularbewegung relativ zum Werkstück bewegt wird, bei der die Werkzeugachse um eine zentrale Drehachse parallel zur Werkzeugachse rotiert wird, c) und bei dem mit dem oder den Gewindeformbereich(en) spanlos ein zweites Gewinde erzeugt wird oder nachbearbeitet wird durch Eindrücken des Gewindeformbereichs in eine zweite von der ersten Werkstückoberfläche verschiedene Werkstückoberfläche.
Verfahren nach Anspruch 32, bei dem mit dem ersten Verfahrensschritt und dem zweiten Verfahrensschritt Gewinde in Werkstücken aus unterschiedlichen Werkstoffen erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 32 oder Anspruch 33, bei dem bei der Zirkularbewegung zumindest zu Beginn der Abstand der Werkzeugachse zu der zentralen Drehachse, vorzugsweise kontinuierlich, bis auf einen maximalen Abstand vergrößert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, bei dem die zentrale Drehachse im Wesentlichen mit einer Mittelachse des zu erzeugenden oder erzeugten Gewindes zusammenfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35 zum Erzeugen eines Innengewindes, bei dem die Werkstückoberfläche die Innenfläche einer Ausnehmung, insbesondere einer Sacklochbohrung, oder einer durchgehenden Öffnung, insbesondere einer Bohrung, bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, bei dem ein Werkzueg nach einem der Ansprüche 15 bis 29 oder einem der auf einen der Ansprüche 15 bis 29 rückbezogenen Ansprüche verwendet wird und mit wenigstens einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes herge stellt wird und/oder ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Werkstückoberfläche mit dem spanabhebenden Bereich in derselben Arbeitsbewegung wie das Gewinde erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Werkstückoberfläche mit dem spanabhebenden Bereich in einem vorgeschalteten Arbeitsschritt vor der Arbeitsbewegung zum Erzeugen des Gewindes erzeugt wird, insbesondere indem das Werkzeug unter Drehung um seine Werkzeugachse in einer im Wesentlichen axialen Vorschubrichtung in das Werkstück bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 39, bei dem die Drehgeschwindigkeit der Drehung des Werkzeugs um die eigene Werkzeugachse um einen Faktor aus einem Bereich von 50 bis 1000 größer ist als die Drehgeschwindigkeit der Zirkularbewegung.