DE102005022503A1

DE102005022503A1 - Werkzeug und Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes

Info

Publication number: DE102005022503A1
Application number: DE102005022503A
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: 2004-09-13
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2025-05-12
Also published as: DE102005022503B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren, jeweils zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes. DOLLAR A Das Werkzeug (2) zur Erzeugung eines Gewindes umfasst DOLLAR A a) wenigstens einen spanabhebenden Bereich (3) mit wenigstens einer Schneide (8, 9) sowie DOLLAR A b) wenigstens einen Gewindeformbereich (4). DOLLAR A Bei dem Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes wird DOLLAR A a) ein Werkzeug (2) nach der Erfindung um seine Werkzeugachse gedreht und mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Werkzeugachse relativ zu einem Werkstück bewegt, DOLLAR A b) mit dem wenigstens einen spanabhebenden Bereich (3) des Werkzeugs (2) eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes hergestellt und/oder ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes erzeugt und DOLLAR A c) mit dem wenigstens einen Gewindeformbereich (4) spanlos das Gewinde erzeugt oder das Vorgewinde nachbearbeitet durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs (4) in die Werkstückoberfläche.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren, jeweils zur Erzeugung eines Gewindes.
Zur spanlosen Gewindeerzeugung sind Gewindeerzeugungswerkzeuge bekannt, die auf einer Umformung des Werkstücks beruhen und durch Druck in dem Werkstück das Gewinde erzeugen. Unter diese spanlosen Gewindeerzeuger fallen die sogenannten Gewindefurcher, die einen Werkzeugschaft und einen an diesem ausgebildeten Arbeitsbereich aufweisen. Der Werkzeugschaft ist in der Regel wenigstens annähernd zylindrisch ausgeführt und mit seinem vom Werkstück abgewandten Ende im Spannfutter einer Gewindeerzeugungseinrichtung aufgenommen und gehalten. Der Arbeitsbereich ist mit einem entlang des Umfangs spiralförmig umlaufenden Gewinde versehen, das die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde darstellt, und weist in der Regel einen annähernd polygonalen Querschnitt auf, so dass entlang der Spirale zueinander versetzte weiter nach außen ragende Drückstollen oder Eckbereiche zur Umformung unter Verringerung der Klemmkräfte gebildet sind.
Zur Erzeugung eines Gewindes in einer bereits vorhandenen Bohrung wird der Gewindefurcher mit dem Arbeitsbereich voran mit einem entsprechenden Vorschub axial zur Längsachse des Werkzeugschafts und unter Drehung um diese Längsachse in die Bohrung eingeführt. Dabei werden die Zähne bzw. Formkeile des Gewindes am Gewindefurcher in die Oberfläche des Werkstücks bzw. der Bohrung gedrückt. Der Werkstoff des Werkstücks wird dabei vorwiegend radial, also senkrecht zur der Längsachse der Bohrung weggedrückt. Ein Teil des so verformten Materials wird verfestigt, ein anderer Teil in die Vertiefungen bzw. Rillen zwischen den Formkeilen bzw. Zähnen des Gewindefurchers gedrängt, wodurch schließlich ein Gewinde im Werkstück erzeugt wird.

Aus WO 02/094491 A1 sind ein Gewindeformwerkzeug und ein Verfahren zur spanlosen Gewindeerzeugung bekannt. Das langgestreckte Werkzeug umfasst einen Arbeitsbereich mit einem oder mehreren durch Ringnuten voneinander getrennten ringförmigen Umfangsbereich(en), der bzw. die im Zentrum nicht-kreisförmig ist bzw. sind, insbesondere Erhebungen nach Art eines Polygons aufweist. 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 nicht mittels einer spiralförmigen, der Gewindesteigung angepassten Formgebung des Gewindefurchers bei nur axialem Vorschub geformt, sondern mittels ringförmiger und damit steigungsloser und zugleich im Querschnitt polygonaler Formgebung und einer spiralförmigen Bewegung des Werkzeugs kombiniert mit einer Drehung um die eigene Längsachse

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 38 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 38 jeweils abhängigen Ansprüchen.

Das Werkzeug zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes oder Außengewindes, gemäß Anspruch 1 ist ein Kombinationswerkzeug, das sowohl spanabhebend als auch spanlos arbeitet und dazu wenigstens einen spanabhebenden (oder: spanend arbeitenden) Bereich mit wenigstens einer Schneide und wenigstens einen Gewindeformbereich aufweist.

In einer ersten Variante ist wenigstens ein spanabhebender Bereich zum Erzeugen oder Vorbereiten einer Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt und ist dann wenigstens ein Gewindeformbereich zum spanlosen Erzeugen des Gewindes durch Eindrücken oder Einformen in diese Werkstückoberfläche vorgesehen.

In einer zweiten, auch mit der ersten Variante kombinierbaren, Variante ist wenigstens ein spanabhebender Bereich zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes (oder: Rohgewindes) in der bzw. einer Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt und ist dann wenigstens ein Gewindeformbereich zum spanlosen Nachbearbeiten, insbesondere Glätten oder weiteren Ausformen, des Vorgewindes durch Eindrücken oder Einformen in die Werkstückoberfläche vorgesehen. Die Werkstückoberfläche weist hier also schon vor dem Formprozess ein Vorgewinde auf.

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 Gewindeformbereich 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.

Die Kombination der beiden Varianten beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, dass ein erster spanabhebender Bereich die Werkstückoberfläche, insbesondere die, im Allgemeinen zylindrischen, Wandungsabschnitte des Werk stücks 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 Gewindeformbereich das Vorgewinde spanlos nachbearbeitet oder fertig stellt.

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.

Insbesondere als Arbeitsverfahren für ein solches Werkzeug gemäß der Erfindung, insbesondere in der ersten Variante, wird gemäß Anspruch 38 ein Verfahren zum Erzeugen oder Herstellen eines Gewindes vorgeschlagen, bei dem

a) ein Werkzeug gemäß der Erfindung um seine Werkzeugachse gedreht wird und zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung axial oder parallel zur Werkzeugachse relativ zu einem Werkstück bewegt wird,
b) mit dem wenigstens einen spanabhebenden Bereich des Werkzeugs eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes hergestellt wird,
c) mit dem wenigstens einen Gewindeformbereich spanlos das Gewinde durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs in die Werkstückoberfläche erzeugt wird.

Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gewindes gemäß Anspruch 38 ist insbesondere als Arbeitsverfahren für ein Werkzeug gemäß der Erfindung, insbesondere in der zweiten Variante, geeignet und umfasst die Verfahrensschritte:

a) Drehen eines Werkzeuges gemäß der Erfindung um seine Werkzeugachse und Bewegen des Werkzeugs relativ zu einem Werkstück zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung axial oder parallel zur Werkzeugachse,
b) Erzeugen eines Vorgewindes in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes mit dem wenigstens einen (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) spanabhebenden Bereich des Werkzeugs,
c) Nachbearbeiten des Vorgewindes mit dem wenigstens einen (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) Gewindeformbereich durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs in die Werkstückoberfläche im Vorgewinde.

Das Werkzeug kann nun in einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform nur mit der axialen oder linearen Vorschubbewegung in der Vorschubrichtung relativ zum Werkstück bewegt werden.

In dieser Ausführungsform mit ausschließlich axialem Vorschub weist der Gewindeformbereich vorzugsweise eine Gestalt auf, die bei der aus Drehbewegung und Vorschubbewegung zusammengesetzten Bewegung des Gewindeformbereichs sich auf das Gewinde im Werkstück abbildet, insbesondere also eine um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig (oder: helixförmig) laufende Grundgestalt mit gleicher Steigung wie das erzeugte oder zu erzeugende Gewinde. Dieses Formgebungsgewinde des Gewindeformbereichs am Werkzeug stellt annähernd die Gegenform zu dem zu er zeugenden Gewinde im Werkstück dar und umfasst in der Regel mehrere Gewindegänge. Ein Gewindegang entspricht dabei einem Umlauf bzw. einer Windung der Spirale oder Schraubenlinie um das Werkzeug. Im Längsschnitt bzw. im Gewindeprofil weist der Gewindeformbereich also im Wesentlichen eine Zackenform auf mit sich abwechselnden Zähnen und Rillen. Diese Ausführungsform des Gewindeformbereichs entspricht einem (axialen) Gewindefurchbereich.

In einer anderen grundsätzlichen Ausführungsform wird zusätzlich zu der axialen oder linearen Vorschubbewegung das Werkzeug auch mit einer Zirkularbewegung oder zirkularen Vorschubbewegung um eine zentrale Drehachse bewegt, wobei diese Drehachse parallel zur Werkzeugachse gerichtet ist und von dieser kreisförmig umkreist wird. Es ergibt sich also insbesondere eine schraubenförmige Bewegung auf einem Zylinder mit der Drehachse als Zylinderachse.

In dieser Ausführungsform weist jeder Gewindeformbereich wegen der bereits helixförmigen Bewegung des Werkzeugs im Allgemeinen eine ringfömige Grundgestalt um die Werkzeugachse auf, also einen Verlauf im Wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse und ohne Steigung mit Umfangsrillen und -erhebungen oder -zähnen oder dergleichen. Es können dann ein oder mehrere parallele oder nebeneinander angeordnete Gewindeformbereich(e) vorgesehen sein. Eine gewünschte Anzahl von Gewindewindungen oder Gewindeumläufen des zu formenden Gewindes wird durch die Zahl der axial hintereinander angeordneten Gewindeformbereiche und die Zahl der Umläufe des Werkzeugs bei der Zirkularbewegung oder entlang der Helix oder Spirale erzeugt. Diese Ausführungsform entspricht dem Zirkularformen (oder: Zirkularfurcher) und der zugehörige Gewindeformbereich soll als Zirkulargewindeformbereich oder kurz Zirkularformbereich bezeichnet werden.

Der spanabhebende Bereich kann nun die Werkstückoberfläche oder das Vorgewinde in einem gesonderten Arbeitschritt oder auch simultan mit derselben Arbeitsbewegung wie der Gewindeformbereich erzeugen. Bei einer gesonderten Arbeitsbewegung in einem eigenen Arbeitsschritt kann der spanabhebende Bereich zunächst unabhängig von der Arbeitsbewegung des Gewindeformbereichs beim Gewindeformen axial oder auch zirkular arbeiten. Bei einer einzigen Arbeitsbewegung bewegen sich spanabhebender Bereich und Gewindeformbereich synchron. Beispielsweise kann der spanabhebende Bereich als axialer Bohrbereich eine Bohrung oder Werkstückoberfläche durch eine ausschließlich axiale Vorschubbewegung erzeugen oder als zirkular arbeitender Bohrbereich durch eine zirkulare Vorschubbewegung jeweils unter Drehung des Werkzeugs in dem Schneidsinn des Bohrbereichs.

In einer Weiterbildung 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 besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der oder die spanabhebenden Bereich(e) und der oder die Gewindeformbereich(e) so miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass sie gemeinsam um eine Werkzeugachse drehbar oder drehend sind. Dabei ist im Allgemeinen eine Drehrichtung oder ein Drehsinn ausgezeichnet, in dem das Werkzeug betrieben wird oder für den wenigstens ein spanabhebender Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide ausgelegt ist. Der wenigstens eine Gewindeformbereich arbeitet ebenfalls bei diesem Drehsinn. In einer symmetrischen Ausführungsform wäre es auch möglich, dass das Werkzeug in beiden Drehsinnen verwendbar wäre.

Vorzugsweise ist für das Werkzeug, insbesondere dessen wenigstens einen spanabhebenden Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide und dessen wenigstens einen Gewindeformbereich, eine vorgegebene Vorschubrichtung axial zur Werkzeugachse ausgezeichnet. In der Regel bewegt sich ein freies oder stirnseitiges Ende des Werkzeugs in die Vorschubrichtung.

Als Drückstollen oder Formkeile oder Formzähne werden im Folgenden die Bereiche des Gewindeformbereiches bezeichnet, die wenigstens teilweise in die Werkstückoberfläche eindringen, um das Gewinde auszuformen. Die Drückstollen oder Formkeile nehmen dabei meist in ihrem Querschnitt nach außen ab oder verjüngen sich radial nach außen. Ein Gewindeformbereich kann mehrere Drückstollen bzw. Formkeile umfassen. Die Drück- oder Wirkprofile aufeinander folgender Drückstollen oder Formkeilen können variieren, beispielsweise in den Breiten und/oder Höhen und/oder in Abstufungen sich ändern und sich insbesondere zu einem gemeinsamen oder überlagerten Wirkprofil ergänzen, das sich auf das Gewindeprofil im Werkstück abbildet.

Bei einem spanabhebenden Bereich zum Erzeugen eines Vorgewindes können sich auch die Gewindefräszahn-Wirkprofile benachbarter Fräszähne unterscheiden und zu einem gemeinsamen Wirkprofil überlagern. Durch geeignete Abstimmung der Wirkprofile von Gewindefräszähnen eines Gewindefräsbereichs und der Wirkprofile von Gewindeformzähnen eines nachfolgenden Gewindeformbereichs kann auch gezielt eine selektive Erzeugung des Gewindeprofils mit nur gefrästen oder nur geformten Abschnitten erreicht werden. So können beispielsweise beim schneidenden Erzeugen des Vorgewindes bereits die Flanken des fertigen Gewindeprofils und beim nachfolgenden Formen nur noch der Gewindegrund weiter eingeformt werden.

Im Allgemeinen weist der Gewindeformbereich im Querschnitt annähernd eine polygonale oder von einem Polygon abgeleitete Gestalt auf. Dadurch wird erreicht, dass der Gewindeformbereich lediglich mit den Eckbereichen des Polygons in die Werkstückoberfläche eindringt, wodurch die Klemmreibung bei der Drehbewegung stark reduziert wird.

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 Werkstück oder ein neues Gewinde bearbeiten zu können. Dabei wird das Werkzeug meist weiterhin um seine Werkzeugachse gedreht, um keine Bearbeitungszeit für das Anfahren des Drehantriebs zu verlieren.

Bei der Rückholbewegung darf aber das bereits erzeugte Gewinde nicht durch den wenigstens einen spanabhebenden Bereich, insbesondere den axial vorgelagerten Bohr- oder Fräsbereich, beschädigt werden. Dies kann durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen verhindert werden.

Vor allem auch in den Fällen, in denen ein spanabhebender Bereich größere radiale (Abstand von Werkzeugachse) Abmessungen aufweist als der Gewindeformbereich, ist eine erste Maßnahme vorteilhaft, den spanabhebenden Bereich oder dessen Schneide(n), insbesondere dessen Umfangsschneiden, in der axialen Ausdehnung kleiner als die Drückstollen oder Formzähne des Gewindeformbereichs auszubilden und/oder so (schlank) auszubilden, dass die Schneide(n) oder zumindest die Umfangsschneide(n) in die Gewinderillen oder den Gewindegang des oder eines vom Gewindeformbereich erzeugten Gewindes passt bzw. passen. Es kann dann der spanabhebende Bereich, insbesondere beim Zirkularformen, insbesondere durch eine zirkulare oder auch eine axiale Rückholbewegung unter Drehung um die Werkzeugachse praktisch durch das erzeugte Gewinde „ausgefädelt" werden, ohne den Gewindegang zu zerstören. Bei einer (ausschließlich) axialen Rückholbewegung wird das Werkzeug mit seiner Werkzeugachse koaxial zur Mittelachse des Gewindes oder zentralen Drehachse ausgerichtet und mit jeweils an die Gewindesteigung angepasster Drehung um die Werkzeugachse und axialer Rückholgeschwindigkeit aus dem Gewinde bewegt. Bei einer zirkularen Rückholbewegung wird die Werkzeugachse parallel und unter einem vorgegebenen Abstand (einer vorgegebenen Exzentrizität) zur zentralen Drehachse oder Gewindeachse ausgerichtet und das Werkzeug in einer Zirkularbewegung schraubenförmig aus dem Gewinde ggf. unter Drehung um die Werk zeugachse herausbewegt. Der Drehsinn oder Umlaufsinn der Zirkularbewegung ist dann insbesondere beim Zirkulargewindeformen entgegengesetzt zur Zirkularbewegung bei der Gewindeerzeugung.

Alternativ oder zusätzlich zu dieser Beschränkung der axialen Ausdehnung des spanabhebenden Bereichs unterhalb der Innenabmessung des Gewindegangquerschnitts kann auch folgende weitere vorteilhafte Maßnahme vorgesehen sein. Die radiale Ausdehnung oder der Durchmesser des spanabhebenden Bereichs wird nur so groß gewählt, dass er maximal dem Kerndurchmesser des vom Gewindeformbereich zu formenden Gewindes entspricht, so dass der spanabhebende Bereich axial aus dem Gewinde herausgezogen werden kann und dabei immer innerhalb des von dem Gewindegang umlaufenen Kernbereich (Mutterkern) des Gewindes bleibt. Auch hierdurch kann ein ungewollter Eingriff der Schneide(n) des spanabhebenden Bereichs in das bereits erzeugte Gewinde vermieden werden.

Diese zweite Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei einem Bohrbereich oder Stirnfräsbereich als spanabhebendem Bereich, der die Bohrung für das Gewinde mit einem dem Kerndurchmesser des Gewindes entsprechenden Durchmesser erzeugt, vorzugsweise als axialer Bohrbereich oder Stirnfräsbereich durch eine axiale Bewegung des Werkzeugs entlang seiner Werkzeugachse koaxial zur Gewindeachse und unter Drehung um die Werkzeugachse im Drehsinn des Bohrbereichs. Bei einem axialen Gewindefurchbereich als axial auf den spanabhebenden Bereich folgendem Gewindeformbereich wird dann vorzugsweise das Gewinde mit derselben axialen Vorschubbewegung oder einer weiteren axialen Bewegung in die Kernbohrung gedrückt. Bei einem axial auf den spanabhebenden Bereich folgenden Zirkulargewindeformbereich wird dagegen vorzugsweise das Werkzeug radial nach außen zur Bohrungsinnenfläche zugestellt im Anschluss an die axiale Bohr- oder Fräsbewegung und dann wird durch Zirkularbewegung des Werkzeugs das Gewinde erzeugt. Allerdings müssen nun die Formkeile des Gewindeformbereichs die gesamte Gewindegangtiefe in das Material des Werkstücks eindrücken und nicht wie normalerweise beim Gewindeformen nur bis zum Flankendurch messer bei etwa der Hälfte der Formzähne. Nun steht aber zwischen den Formzähnen bei einer gängigen Gestaltung eventuell nicht mehr genug Zwischenraum für das beim Formen durch die eindrückenden Formzähne verdrängte Material des Werkstücks zur Verfügung.

Aus diesem Grund werden in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zwischen den benachbarten Formzähnen oder Formkeilen insbesondere in axialer Richtung Vertiefungen oder Freistiche oder zusätzliche Aufnahmeräume im Werkzeug vorgesehen, um das verdrängte Material aufzunehmen. Die entsprechenden nach innen in den Gewindeinnenraum ragenden Vorsprünge des Werkstückmaterials, die sich als Komplement der Vertiefungen im Werkzeug ergeben, werden nun vorzugsweise anschließend entfernt, vorzugsweise mit einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs, der als Kernreibbereich oder Kernschneide(n) ausgebildet ist und einen glatten sauberen Gewindekern erzeugt.

Die Werkzeugachse ist in der Regel eine Längsachse und/oder Hauptträgheitsachse des Werkzeugs und/oder eine zentral durch das Werkzeug verlaufende Achse. Ein Werkzeugschaft des Werkzeugs ist in der Regel im Wesentlichen zylindrisch, also im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig, geformt, und ist an einem Ende in eine Einspannvorrichtung oder einen Werkzeughalter oder ein Werkzeugfutter einer Werkzeugmaschine gehaltert oder eingespannt oder einspannbar. Der Werkzeugschaft kann neben der Kreisform auch beliebige andere Querschnittsformen aufweisen. Der Werkzeugschaft kann entlang der Werkzeugachse einen sich vergrößernden oder verkleinernden und/oder einen sich in seiner Form verändernden Querschnitt aufweisen.

Spanabhebende(r) Bereich(e) und/oder Gewindeformbereich(e) können einstückig mit dem Werkzeugschaft ausgebildet sein oder auch als vorgefertigte(s) Teil(e) mit diesem verbunden sein, beispielsweise aufgeschrumpft oder aufgelötet oder aufgeschweißt oder aufgeklebt oder aufgeschraubt werden. 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 Arbeitsbereiche sind 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.

Wenigstens ein Gewindeformbereich weist in einer besonderen Ausführungsform vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich einen entgegen der Vorschubrichtung, vorzugsweise konisch oder linear, zunehmenden Außendurchmesser auf. Dass sich der Gewindeformbereich in Vorschubrichtung verjüngt, hat zum Beispiel den Vorteil, dass das Eindringen der ersten Drückstollen in die Werkstückoberfläche bzw. die Innenwand der Bohrung erleichtert wird. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich einen entgegen einer Vorschubrichtung gleichbleibenden Außendurchmesser aufweist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich entgegen der Vorschubrichtung einen Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser, auch als Formgebungsbereich oder Anlaufbereich bezeichnet, und anschließend einen Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser, auch als Führungsbereich oder Kalibrierbereich bezeichnet, aufweist. Der Führungsbereich dient vornehmlich zur Führung des Werkzeugs in dem Gewinde, so dass die für die Gewindeerzeugung bereitgestellte Kraft im Formgebungsbereich gleichmäßig und dadurch möglichst verlustfrei auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen wird. Gleichzeitig kann der Führungsbereich die Funktion haben, die erzeugte Gewindeoberfläche bzw. die Gewindeflanken zu glätten und zu kalibrieren. Dadurch kann das Gewinde sehr genau gefertigt werden.

Dabei ist es auch denkbar den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser und den Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser aus unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen. Beispielsweise kann für den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser ein härteres und damit verschleißfesteres Material verwendet werden und für den Führungsbereich ein kostengünstigeres, weniger hartes

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind am Umfang wenigstens eines Gewindeformbereichs und/oder wenigstens eines spanabhebenden Bereichs eine oder mehrere Nuten oder im Werkzeug Kanäle vorgesehen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels und/oder Luft wie Druckluft oder Kaltluft, 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.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 in perspektivischer Darstellung ein kombiniertes Zirkulargewindeform- und -bohrwerkzeug mit einem Bohrformkopf,
2 den Zirkulargewinde-Bohrformkopf des Werkzeugs aus 1 in einer perspektivischen Darstellung,
3 das Werkzeug nach 1 in einem Längsschnitt mit angelötetem Bohrformkopf,
4 das Werkzeug nach 1 und 3 in einer Frontansicht auf die Stirnseite,
5 in einem Längsschnitt eine zu 3 und 4 alternative Ausführungsform des Werkzeugs nach 1, mit einem am Schaft verschraubten Bohrformkopf,
6 das Werkzeug gemäß 5 in einer Frontansicht auf die Stirnseite,
7 in perspektivischer Darstellung einen alternativen Zirkularbohrgewindeformer,
8 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes des Werkzeugs nach 7,
9 das Werkzeug nach 7 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück,
10 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer,
11 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes einer Weiterbildung des Werkzeugs nach 10,
12 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer,
13 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mit dem Werkzeug nach 12 vergleichbaren Werkzeugs,
14 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularfasbohrgewindeformer,
15 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mit dem Werkzeug nach 14 vergleichbaren Werkzeugs,
16 das Werkzeug nach 14 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück,
17 das Werkzeug nach 14 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück,
18 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer mit Fase zum Schaft zum zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches,
19 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularbohrgewindeformer mit Fase zum Schaft zum axialen Anfasen eines Durchgangsloches,
20 das Werkzeug nach 18 bzw. 19 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück,
21 das Werkzeug nach 18 beim zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches,
22 das Werkzeug nach 19 beim axialen Anfasen eines Durchgangsloches,
23 in perspektivischer Darstellung einen Zirkularbohrgewindeformer mit einer zusätzlichen Fase zwischen Arbeitskopf und Schaft zum beidseitigen zirkulares Anfasen eines Durchgangsloches
24 das Werkzeug nach 23 beim beidseitigen zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches,
25 in perspektivischer Darstellung einen weiteren Zirkulargewindeformer ohne Bohrbereich, aber mit einer Fase zum Schaft,
26 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher,
27 in einer schematischen Draufsicht das Werkzeug nach 26 beim Einsatz an einem Werkstück,
28 einen Teilschnitt entlang der Linie A-A in 27,
29 einen Vollschnitt entlang der Linie A-A in 27,
30 einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in 27,
31 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher mit Fase zum Schaft zum Anfasen,
32 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher mit Entlastungsnut,
33 in perspektivischer Darstellung einen Spiralbohrgewindefurcher ausgebildet für eine axiale Rückzugsbewegung,
34 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes des Werkzeugs nach 33,
35 anhand einer Schnittdarstellung die Funktionsweise des Werkzeugs nach 33 und 34, und zwar hier nach dem Arbeitsschritt Vorbohren,
36 im Anschluss an 35 das Werkstück nach dem Arbeitsschritt Zirkularformern,
37 im Anschluss an 36 das Werkstück nach dem Arbeitsschritt Kernreiben,
38 in perspektivischer Darstellung ein weiteres Werkzeug,
39 in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes eines mit dem Werkzeug nach 38 vergleichbaren Werkzeugs,
40 in einem Längsschnitt einen zu 39 alternativen Arbeitskopf eines mit dem Werkzeug nach 38 vergleichbaren Werkzeugs, und
41 in perspektivischer Darstellung ein weiteres Werkzeug.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in 1 bis 41 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 bis 6 zeigen Ausführungsformen eines kombinierten Werkzeugs 2 nach der Erfindung, mit einem Werkzeugschaft 13 und einem an dem Werkzeugschaft 13 angebrachten Arbeitskopf 17. Bei dem Werkzeug 2 handelt es sich um ein kombiniertes Zirkulargewindeform- und -bohrwerkzeug, das als kombinierten Arbeitskopf 17 einen Bohrformkopf aufweist. Der Arbeitskopf 17 umfasst einen spanabhebenden (spanenden) Bereich 3 und einem Gewindeformbereich 4, die beide um eine Werkzeugachse A (siehe 2) drehbar sind.
2 zeigt den Arbeitskopf 17 dieses Werkzeugs 2, der hier ein Zirkulargewinde-Bohrformkopf ist, in Alleinstellung. Seine Orientierung zum Werkzeug 2 im montierten Zustand ergibt sich aus der in 2 eingezeichneten Werkzeugachse A. Der Arbeitskopf 17 ist um die Werkzeugachse A drehend ausgebildet.
Der Arbeitskopf 17 weist an seinem in einer vorgesehenen und in 2 mit V bezeichneten Vorschubrichtung vorderen, freien Ende 5 einen Bohrbereich 6 auf mit zwei als Bohrschneiden ausgebildeten Stirnschneiden 8 und Umfangsschneiden 9, die durch zwei gedrallt verlaufende Nuten 18 voneinander getrennt sind. Der Bohrbereich 6 bildet den spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2.
Die Nuten 18 trennen auch an den Bohrbereich 6 anschließende Gewindeformabschnitte 22, die zusammen den Gewindeformbereich 4 des Werkzeugs 2 bilden, in jeweils zwei Teilbereiche mit jeweils einem Formkeil 14 (oder: Drückstollen). Die Formkeile 14 sind ebenfalls axial gedrallt angeordnet und folgen hier dem Drall der Nuten 18. Die Nuten 18 dienen insbesondere zur Spanabfuhr der beim Bohren mit dem Bohrbereich 6 entstehenden Späne.
In der Ausführungsform nach 3 und 4 ist der kombinierte Arbeitskopf 17 (hier der Bohrformkopf nach 2) des Werkzeugs 2 nach 1 an einer konischen Verbindungsfläche 19 mit dem Schaft 13 des Werkzeugs 2 verlötet.
Eine Befestigungsalternative zeigen 5 und 6. Hier ist im Schaft 13 und im Arbeitskopf 17 jeweils eine zentrale Bohrung 20a, 20b vorgesehen, durch die eine lange Schraube 21 zur Befestigung des Arbeitskopfes 17 am Schaft 13 an der vom Arbeitskopf 17 entgegengesetzten Seite des Schaftes 13 durchgeführt oder durchführbar ist.
In dem in 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Außenradius (maximale radialer Abstand von der Werkzeugachse A) oder der Außendurchmesser (maximale radiale Durchmesser durch die Werkzeugachse) des spanenden Bereichs 3 bzw. des Bohrbereichs 6 größer als bei dem axial entgegen der Vorschubrichtung V anschließenden Gewindeformbereich 4, der die einzelnen Gewindeformabschnitte 22 umfasst. Somit wird bei Bearbeitung eines Werkstücks zunächst mit dem spanenden Bereich 3 bzw. dem Bohrbereich 6 eine Bohrung mit einem größeren Kerndurchmesser als der Außendurchmesser (maximale radiale Durchmesser des Werkzeugs 2 durch die Werkzeugachse A) des Gewindeformbereichs 4 bzw. der Gewindeformabschnitte 22 erzeugt. Anschließend wird durch Zustellung des Werkzeugs 2 radial zur Werkzeugachse A nach außen mit dem Gewindeformbereich 6 bzw. den Gewindeformabschnitten 22 in der vom spanenden Bereich 3 bzw. Bohrbereich 6 erzeugten Bohrung das Gewinde durch Zirkularformen erzeugt. Bei einer nicht durchgehenden Bohrung (Sacklochbohrung) erzeugt bei dieser Zustellbewegung der Bohrbereich 6 einen radial weiter nach außen ragenden Endbereich des Gewindes, bei einer durchgehenden Bohrung befindet sich der Bohrbereich 6 vorzugsweise bei Erzeugung des Gewindes bereits außerhalb des Werkstücks.
7 bis 9 zeigen einen Zirkularbohrgewindeformer. Auch dieses Werkzeug 2 weist einen Schaft 13 und einen Arbeitskopf 17 auf. An einem stirnseitigen Werkzeugende 5 befindet sich ein spanender Bereich 3 des Arbeitskopfes 17. An diesen grenzt ein Gewindeformbereich 4 an.
Den spanenden Bereich 4 bilden Stirnschneiden 8 und ein an die Stirnschneiden 8 entlang der Werkzeugachse A angrenzender Fräsbereich 7 mit Umfangsschneiden 9, wobei es sich bei dem Fräsbereich 7 um einen Zirkularfräsbereich handelt. Der Gewindeformbereich 4 umfasst zahlreiche Formkeile 14 (oder: Drückstollen, Furchzähne). Sowohl der spanende Bereich 3 als auch der Gewindeformbereich 4 sind von entlang der Werkzeugachse A gedrallten Nuten 18 durchzogen.
8 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil des Arbeitskopfes 17. Dabei ist zu erkennen, dass der Außenradius (maximale radialer Abstand von der Werkzeugachse) der Drückstollen 14 entgegen der Vorschubrichtung V zunimmt. Ferner ist der Außenradius aller Drückstollen 14 größer als der Außenradius des Fräsbereichs 7 bzw. des spanenden Bereichs 3.
9 zeigt das Werkzeug 2, den Zirkularbohrgewindeformer, im Arbeitseinsatz an einem Werkstück 55. Das Werkzeug 2 erzeugt in diesem Werkstück 55 ein Gewinde 50. Hierzu rotiert das Werkzeug 2 um seine Werkzeugachse A und wird mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung V parallel zur Werkzeugachse A relativ zum Werkstück 55 bewegt. Zusätzlich zur Vorschubbewegung wird das Werkzeug 2 mit einer Zirkularbewegung bewegt, und zwar indem die Werkzeugachse A um eine zentrale Drehachse B parallel zur Werkzeugachse A rotiert wird. Die zentrale Drehachse B fällt dabei im Wesentlichen mit einer Mittelachse des zu erzeugenden Gewindes 50 zusammen. Bei dieser Bewegung erzeugt der spanende Bereich 3 des Werkzeugs 2 ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche des Werkstückes 55. Dieses Vorgewinde wird von dem Gewindeformbereich 4 spanlos nachbearbeitet durch Eindrücken oder Einformen der Formkeile 14 in die Werkstückoberfläche. Nach dem Erzeugen des Gewindes 50 kann das Werkzeug 2 wieder in einer Rückholbewegung entgegen der Vorschubrichtung V aus dem Werkstück 55 herausbewegt oder relativ zu diesem wegbewegt werden.
10 zeigt ebenfalls einen Zirkularbohrgewindeformer. Dieses Werkzeug 2 entspricht weitestgehend dem Werkzeug 2 aus 7 bis 9, so dass für den prinzipiellen Aufbau auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Der Unterschied liegt in der Ausbildung des Fräsbereichs 7, der auch hier ein Zirkularfräsbereich ist. Der Außenradius (maximale radiale Abstand von der Werkzeugachse) des Fräsbereiches 7 und damit auch der Durchmesser des Fräsbereichs 7 sind in 10 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 7 bis 9 vergrößert. Nunmehr ist der Außenradius aller Drückstollen 14 deutlich kleiner als der Außenradius des Fräsbereichs 7 bzw. des spanenden Bereichs 3.
Mit diesem Werkzeug 2 nach 10 wird zunächst mit dem Fräsbereich 7 eine Bohrung in einem Werkstück erzeugt. Dann folgt das Furchen der Gewindegänge durch die Formkeile 14 des Gewindeformbereich 4, und zwar mittels Zirkularfurchen, d.h. das Werkzeug führt zusätzlich zur Rotation um seine Werkzeugachse eine Zirkularbewegung aus. Aufgrund des größeren Außenradius des Fräsbereichs 7 im Vergleich zu den Formkeilen muss hierbei die Länge des zu erzeugenden Gewindes gleich oder kleiner als die Länge des Gewindeformbereich 4 des Werkzeugs 2 sein.
11 zeigt im Längsschnitt einen Teil eines Arbeitskopfes 17 eines gegenüber dem aus 10 bekannten Werkzeug 2 nochmals weitergebildeten Werkzeugs. Zu erkennen ist auch hier der vergrößerte Außenradius des Fräsbereichs 7. Der Außenradius der Formkeile 14 ist bei dieser Ausführungsvariante des Werkzeugs jedoch konstant, d.h. alle Formkeile 14 weisen den gleichen Außenradius auf. Die in 11 dargestellte Ausführungsvariante weist eine Zirkular-Fasschneide 23 am dem stirnseitigen Werkzeugende 5 gegenüberliegenden Ende des Fräsbereichs 7 auf, d.h. am Übergang des spanenden Bereichs 3 zum Gewindefurchbereich 4. Diese Zirkular-Fasschneide 23 kann bei Durchgangslöchern im zu bearbeitenden Werkstück zum Ansenken der Austrittsseite des Werkstücks verwendet werden, d.h. der Seite, an der das Werkzeug nach Durchdringen des Werkstücks wieder aus dem Werkstück heraustritt.
12 zeigt einen weiteren Zirkularbohrgewindeformer. Dieser weist im Unterschied zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen einen Kernreibbereich 11 mit Kernschneiden 12 auf. Die Kernschneiden 12 sind am Umfang des Arbeitskopfes 17 versetzt zu den Formkeilen 14 angeordnet. Die Kernreibbereiche 11 mit den Kernschneiden 12 sind dabei von den Gewindeformbereichen 4 mit den Formkeilen 14 durch die gedrallten Nuten 18 getrennt. Der Kernreibbereich 11 bildet einen spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2. Zweck des Kernreibbereichs 11 mit den Kernschneiden 12 ist das Nachschneiden oder Egalisieren eines Gewindekerns eines durch Bohr- und/oder Fräs- und/oder Formbereiche des Werkzeugs erzeugten Gewindes in einem Werkstück.
13 zeigt in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes 17 eines mit dem Werkzeug 2 nach 12 vergleichbaren Werkzeugs 2. Diese Darstellung verdeutlicht ein mögliches Zahnprofil eines derartigen Werkzeugs 2. Zu erkennen sind zwei hintereinander angeordnete Zahnreihen. Eine erste Zahnreihe weist ausgehend vom stirnseitigen Werkzeugende 5 zunächst einen Vorschneidzahn 24 auf, der zu einem spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2 gehört. Auf den Vorschneidzahn 24 folgen die Formkeile 14 (Furch zähne), hier mit gleichbleibendem Außenradius, der größer als der Außenradius des Vorschneidzahnes 24 ist. Die Formkeile 14 bilden einen oder mehrere Gewindeformbereiche 4 des Werkzeugs 2. Eine zweite Zahnreihe bildet den Kernreibbereich 11 und umfasst die Kernschneiden 12. Die Kernschneiden 12 sind entlang der Werkzeugachse versetzt zu den Formkeilen 14 angeordnet, und zwar derart, dass immer eine Kernschneide 12 mittig zwischen zwei Zähnen der ersten Zahnreihe angeordnet ist. Der Außenradius der Kernschneiden 12 bzw. des Kernreibbereichs 11 ist deutlich kleiner als die Außenradien von Vorschneidzahn 24 und Formkeilen 14. Die Kernschneiden 11 bzw. die Kernreibbereiche 11 bilden einen oder mehrere spanende Bereiche 3 des Werkzeugs 2.
14 zeigt in perspektivischer Darstellung ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Werkzeugs, einen Zirkularfasbohrgewindefurcher. Dieser weist im Unterschied zu den vorstehenden Zirkularbohrgewindeformern ein Zirkularfasbohrteil 25 am stirnseitigen Ende 5 des Werkzeugs 2 auf.
15 zeigt in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes 17 eines mit dem Werkzeug 2 nach 14 vergleichbaren Werkzeugs 2. Diese Darstellung verdeutlicht ein mögliches Zahnprofil eines derartigen Werkzeugs 2. Am stirnseitigen Ende 5 des Werkzeugs 2 ist das Zirkularfasbohrteil 25 zu erkennen, das entgegen der Vorschubrichtung V in eine Umfangsschneide 9 übergeht. Daran schließen sich wiederum die Formkeile 14 an, hier mit ansteigendem Außenradius. Dabei ist der Außenradius aller Formkeile 14 größer als der Außenradius der Umfangsschneide 9.
Der Zirkularfasbohrgewindefurcher nach 14 und 15 wird bevorzugt eingesetzt zum Aufbohren vorgegossener Löcher 56 in Werkstücken 55. Die Arbeitsweise dieses Werkzeugs 2 ist in 16 und 17 dargestellt.
Zunächst wird, wie in 16 dargestellt, mit dem Zirkularfasbohrteil 25 das bereits vorhandene Durchgangsloch 56 im Werkstück 55 aufgebohrt und mit dem Gewindeformbereich 4 bzw. den Formkeilen 14 das Gewinde 50 ge furcht. Dadurch entsteht aus dem Durchgangsloch 56 eine Gewindebohrung 58. Zu den Bewegungsabläufen bei diesem Arbeitsschritt sei auf die Erläuterung zu 9 verwiesen. Anschließend erfolgt, wie in 17 dargestellt, ebenfalls mit dem Zirkularfasbohrteil 25 ein zirkulares Anfasen der erzeugten Gewindebohrung 58 an deren Eingangsbereich 52 am Werkstück 55, wobei das Werkzeug 2 hierbei neben einer Rotation um die Werkzeugachse A eine Zirkularbewegung um die zentrale Achse B ausführt, die mittig durch die erzeugte Gewindebohrung 58 verläuft. Bei dieser Zirkularbewegung ist die Werkzeugachse A allerdings weiter von der zentralen Achse B entfernt als bei der Gewindeerzeugung. Beim zirkularen Anfasen erfolgt ferner keine Vorschubbewegung des Werkzeugs 2. Ergebnis dieses Arbeitsschrittes ist eine Fase 57 im Werkstück 55, am Eingangsbereich 52 der Gewindebohrung 58, wobei der Aufwurf im Gewindekernbereich durch den Formprozess entfernt wird.
18 zeigt einen Zirkularbohrgewindeformer mit einer Fase 26 (oder: Fasenschneidenbereich, Frästeil, Fräsbereich) zum Schaft 13 zum zirkularen Anfasen eines Durchgangsloches 56 oder einer Gewindebohrung 58 eines Werkstücks 55. Alternativ hierzu zeigt 19 in vergleichbarer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 2 gemäß der Erfindung, wobei es sich hier um einen Zirkularbohrgewindeformer handelt, der zwar ebenfalls eine Fase 26 zum Schaft 13 aufweist, diese Fase 26 ist aber zum axialen Anfasen eines Durchgangsloches 56 oder einer Gewindebohrung 58 eines Werkstücks 55 bestimmt.
Der Aufbau des Arbeitskopfes 17 des Werkzeugs 2 in 18 und 19 entspricht dabei dem bereits anhand von 7 beschriebenen Arbeitskopf 17. Alternativ könnte zum Aufbohren gegossener Löcher in einem Werkstück 55 der Zirkularfräsbereich des Arbeitskopfes auch durch ein Zirkularfasbohrteil ersetzt werden, so dass der Arbeitskopf beispielsweise entsprechend 14 ausgebildet ist.
Der Unterschied der Werkzeuge 2 nach 18 und 19 zu den vorbeschriebenen Ausführungsformen liegt in der Fase 26 am Schaft 13. Diese Fase 26 (oder: Fasenschneidenbereich) umfasst Fasenschneiden 26a. Die Außenradien der Schneiden und Formkeile des Arbeitskopfes 17 sind dabei so mit der Fase 26 abgestimmt, dass beim Anfasen sowohl beim Werkzeug 2 nach 18 als auch beim Werkzeug 2 nach 19 nur die Fase 26, und zwar aufgrund der Exzentrizität der Schneiden und Formkeile nur ein äußerer Bereich 27 der Fase 26, im Eingriff am Werkstück 55 ist.
20 bis 22 zeigen das Werkzeug 2 nach 18 bzw. 19 im Arbeitseinsatz an einem Werkstück 55. 20 zeigt das zirkulare Schneiden und Furchen eines Gewindes 50 in das Werkstück 55. Dieser Arbeitsschritt ist mit den Werkzeugen 2 nach 18 und nach 19 gleichermaßen durchführbar. Dieser Arbeitsschritt ist beendet, sobald das erzeugte Gewinde 50 durch das Werkstück 55 hindurchgeht. Ist das Gewinde 50 fertig erzeugt, d.h. liegt ein Durchgangsloch 56 mit Gewinde 50 und damit eine Gewindebohrung 58 durch das Werkstück 55 vor, so folgt als weiterer Arbeitsschritt das Anfasen des Eingangsbereichs 52 der Gewindebohrung 58. 21 zeigt hierbei das zirkulare Anfasen mit dem Werkzeug 2 nach 18, wohingegen 22 das axiale Anfasen mit dem Werkzeug 2 nach 19 darstellt. In beiden Fällen ragt das Werkzeug 2 durch die erzeugte Gewindebohrung 58 hindurch, und zwar derart, dass der Arbeitskopf 17 an einem dem Eingangsbereich 52 des Werkstücks 55 gegenüberliegenden Bereich aus dem Werkstück 55 ausgetreten ist, und zwar vollständig. Dadurch kommt die Fase 26 mit ihrem äußeren Bereich 27 am Eingangsbereich 52 der Gewindebohrung 58 zu liegen und kann dort die Anfasarbeit beginnen. Beim zirkularen Anfasen führt die Werkzeugachse A eine Zirkularbewegung um eine zentrale Achse B aus, während das Werkzeug 2 selbst um seine Werkzeugachse A rotiert. Beim axialen Anfasen entfällt die Zirkularbewegung, das Werkzeug 2 rotiert lediglich um seine Werkzeugachse A.
23 zeigt einen Zirkularbohrgewindeformer mit einer zusätzlichen Fase 28 (oder: Fasenschneidenbereich, Frästeil, Fräsbereich) zwischen Arbeits kopf 17 und Schaft 13. Eine erste Fase 26 ist wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel weiterhin direkt am Schaft 13 angeordnet. Die Fasen 26, 28 ermöglichen ein beidseitiges, insbesondere gleichzeitiges zirkulares Anfasen eines Durchgangsloches 56 bzw. einer Gewindebohrung 58 in einem Werkstück 55.
24 zeigt einen derartigen Arbeitsgang mit dem Werkzeug 2 nach 23. Die eine Fase 26 liegt am Eingangsbereich 52 des Durchgangsloches 56 bzw. der Gewindebohrung 58 an, die zusätzliche Fase 28 an einem dem Eingangsbereich 52 gegenüberliegenden Ausgangsbereich 59. Mit einer entsprechenden Zirkularbewegung der Werkzeugachse A um eine zentrale Drehachse B bei gleichzeitiger Rotation des Werkzeugs 2 um seine Werkzeugachse A wird das Durchgangsloch 56 bzw. die Gewindebohrung 58 gleichzeitig beidseitig angefast.
25 zeigt in perspektivischer Darstellung ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 2, und zwar einen Zirkulargewindefurcher ohne Bohrbereich (oder: Bohrteil), aber mit einer Fase 26 (oder: Fasenschneidenbereich, Frästeil, Fräsbereich) zum Schaft 13 hin. Dieses Werkzeug 2 erzeugt das Gewinde nur mit einem Gewindeformbereich 4, der Formkeile 14 aufweist. Ein spanender Bereich ist zur Gewindeerzeugung nicht vorgesehen. Allerdings ist der Übergang des Arbeitskopfes 17 zum Schaft 13 als spanender Bereich 3 ausgebildet, er umfasst den Fasenschneidenbereich 26, der Fasenschneiden 26a zum Anfasen eines Loches bzw. einer Bohrung, z.B. einer Gewindebohrung, aufweist. Aufgrund der Exzentrizität der Formkeile 14 kommt nur ein äußerer Bereich 27 der Fase 26 beim Anfasen in Eingriff an dem Werkstück. Bei diesem Werkzeug 2 ist ferner zu beachten, dass beim Anfasen von Sacklöchern die Länge der Vorbohrung auf das in 25 mit L bezeichnete Längenmaß des Arbeitskopfes 17 bzw. hier auch des Gewindeformbereichs 4 abgestimmt sein muss, da andernfalls die Fase 26 nicht zum Eingriff am Eingangsbereich des Loches gelangt.
26 zeigt einen Spiralbohrgewindefurcher. Einen spanenden Bereich 3 am stirnseitigen Ende 5 des Werkzeugs 2 bildet hier ein Spiralbohrteil 29 mit Bohrschneiden 30. Auf das Spiralbohrteil 29 folgt auch bei diesem Werkzeug 2 ein Gewindeformbereich 4 mit Formkeilen 14. Ferner weist das Werkzeug 2 zwei gedrallte Nuten 18 auf.
27 zeigt das Werkzeug 2 nach 26 in einer schematischen Draufsicht beim Einsatz an einem Werkstück 55. Zu erkennen sind eine Fase am Schaft und ein Außenradius 32 des Werkzeugs 2. Weiter ist ein Gewindekern 51 des erzeugten Gewindes 50 im Werkstück 55 dargestellt. Das Werkzeug 2 ist im Gewinde 50 seitlich versetzt, und zwar derart, dass Spiralbohrteil 29 und Formkeile 14 in die Gewindegänge 53 des Gewindes 50 eingreifen, ohne es zu berühren oder zu beschädigen.
28 zeigt einen Teilschnitt entlang der Linie A-A in 27. Hier sind in vergrößerter Darstellung das Spiralbohrteil 29 und der hieran angrenzende Formkeil 14 des Werkzeugs 2 zu erkennen. Spiralbohrteil 29 und Formkeil(e) 14 ragen über den Werkzeugkern 31 hinaus und greifen in Gewindegänge 53 des Gewindes 50 im Werkstück 55 ein. Um das erzeugte Gewinde 50, insbesondere die Gewindeoberfläche, nicht zu beschädigen (insbesondere beim Zurückziehen des Werkzeugs 2 aus dem Werkstück 55), sind die in 28 angegebenen Abmessungen x als Radiusdifferenz zwischen dem Außenradius des Formkeils 14 und der Umfangs- oder Außenschneide des Spiralbohrteils 29 einerseits und b als Breite des Zahnkopfes oder Länge der Umfangsschneide in axialer Richtung des Spiralbohrteils 29 derart eingeschränkt, dass das Spiralbohrteil 29 in den erzeugten Gewindegang des Gewindes 50 passt und bei Herausdrehen dem Gewindegang folgen oder in diesem verlaufen kann, ohne das Gewinde 50 zu beschädigen.
29 zeigt einen Vollschnitt entlang der Linie A-A in 27. Hier ist gezeigt, dass das Zurückziehen nicht axial erfolgt, sondern zirkular der Gewindesteigung folgend und um die angegebene Exzentrizität e₁, die dem Abstand von Werkzeugachse A zu zentraler Drehachse B entspricht und gegenüber dem Eingriff beim Gewindeformen reduziert ist.
30 zeigt ergänzend einen Teilschnitt entlang der Linie B-B in 27.
31 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 2 gemäß der Erfindung, und zwar einen Spiralbohrgewindeformer mit einer Fase 26 (oder: Fasenschneidenbereich, Frästeil, Fräsbereich) zum Schaft 13, bestimmt zum Anfasen einer Ausnehmung in einem Werkstück. Die Außenradien des Spiralbohrteils 29 des Arbeitskopfes 17 sind dabei so mit der Fase 26 abgestimmt, dass beim Anfasen nur die Fase 26, und zwar aufgrund der Exzentrizität des Spiralbohrteils 29 nur ein äußerer Bereich 27 der Fase 26, im Eingriff an dem Werkstück ist. Weiter ist zu berücksichtigen, dass beim Anfasen von Sacklöchern in einem Werkstück die Länge des Gewindes auf das in 31 dargestellte Maß L (Längenmaß des Arbeitskopfes 17) abgestimmt sein muss, da andernfalls die Fase 26 nicht zum Eingriff am Eingangsbereich des Loches gelangt. Somit lassen sich mit diesem Werkzeug 2 weder längere noch kürzere angefaste Gewindebohrungen erzeugen.
32 zeigt einen Spiralbohrgewindeformer mit Entlastungsnut 33 (oder: Schutznut). Die Entlastungsnut 33 läuft versetzt zur Nut 18 gedrallt um die Werkzeuglängsachse. Diese Ausführungsvariante ist auch bei Zirkularbohrgewindeformern ausbildbar.
Als weitere Besonderheit, die ebenfalls in 32 dargestellt ist, kann das Werkzeug 2 eine innere Kühlmittelzufuhr vorsehen, insbesondere eine axiale innere Kühlmittelzufuhr (Abkürzung IKZ, DIN-Bezeichnung: KA), vorzugsweise eine axiale innere Kühlmittelzufuhr mit Austritt in den Nuten, hier den Entlastungsnuten 33 (Abkürzung IKZN, DIN-Bezeichnung: KR). In 32 sind die Austrittsöffnungen in den Entlastungsnuten 33 mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet.
33 veranschaulicht einen Spiralbohrgewindeformer ausgebildet für eine axiale Rückzugsbewegung. Dieses Werkzeug 2 weist im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Spiralbohrgewindeformer Freistiche 35 (oder: Kernfreistiche) an den Füßen der Formkeile 14 auf. Ferner ist auf der den Bohrschneiden 30 gegenüberliegenden Seite des Spiralbohrteils 29 ein Kernreibteil 36 vorgesehen. Der Kernreibteil 36 dient insbesondere zum Reiben des Gewindekerns 51 beim Zurückziehen des Werkzeugs 2.
34 zeigt in einem Längsschnitt einen Teil des Arbeitskopfes 17 des Werkzeugs 2 nach 33. In dieser vergrößerten Darstellung sind deutlich die Freistiche 35 und der Kernreibteil 36 zu erkennen. Auf der rechten Seite in 34 ist als Alternative zum Freistich 35 eine Kernschneide 12 eingezeichnet, mit der sich ein vergleichbares Ergebnis erzielen lässt (vgl. hierzu die nachstehende Funktionsbeschreibung anhand von 35 bis 37). Derartige Kernschneiden 12 können daher die Freistiche 35 ersetzen oder ergänzen. Die Kernschneiden 12 sind entlang der Werkzeugachse versetzt zu den Formkeilen 14 angeordnet, und zwar derart, dass immer eine Kernschneide 12 mittig zwischen zwei Formkeilen 14 angeordnet ist. Derartige Kernschneiden 12 wurden bereits vorstehend anhand von 12 und 13 erläutert. Auf diese Ausführung wird hier Bezug genommen.
35 bis 37 zeigen anhand einer Schnittdarstellung eines Werkstücks 55 die Funktionsweise des Werkzeugs 2 nach 33 und 34.
35 zeigt zunächst das Werkstück 55 nach dem Arbeitsschritt Vorbohren. Durch die axiale Vorwärtsbewegung des Werkzeugs wurde durch den Spiralbohrteil ein Sackloch 60 im Werkstück 55 erzeugt. Der Durchmesser des Sackloches 60 entspricht dabei dem Durchmesser des Spiralbohrteils 29 des Werkzeugs 2 (jeweils senkrecht zur Werkzeugachse bzw. Vorschubrichtung des Werkzeugs).
36 zeigt das Werkstück 55 im Anschluss an 35 nach dem zusätzlichen Arbeitsschritt Zirkularformen. Zu erkennen ist nun das durch die Formkeile 14 zirkular geformte Gewinde 50 mit seinen Gewindegängen 53, so dass nunmehr aus dem Sackloch 60 in 35 eine Gewindebohrung 58 geworden ist. Zu sehen sind ferner aufgrund der Freistiche 35 im Werkzeug 2 entstandene Überstände 61 im Werkstückmaterial.
37 zeigt schließlich das Werkstück 55 im Anschluss an 36 nach dem zusätzlichen Arbeitsschritt Kernreiben. Hier wurden bei der axialen Rückzugbewegung des Werkzeugs 2 aus der Gewindebohrung 58 durch das Kernreibteil 36 des Werkzeugs 2 die Überstände 61 entfernt. Ergebnis ist ein optimiertes Gewinde 50, das aufgrund des Kernreibens einen geriebenen Gewindekern 51 ohne die bei reinem Formen typischerweise auftretenden Krallen oder Aufwürfe aufweist.
Das Verfahren gemäß 35 bis 37 kann alternativ auch in zwei oder drei Stufen zum ausgeformten Gewinde führen.
38 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 2 gemäß der Erfindung. Auch dieses Werkzeug 2 umfasst einen Arbeitskopf 17 und einen Schaft 13. Der Arbeitskopf 17 wiederum umfasst einen spanenden Bereich 3 mit Stirnschneiden 8 und Umfangsschneiden 9 sowie einen Gewindeformbereich 4 mit Formkeilen 14.
39 und 40 zeigen jeweils in einem Längsschnitt einen Teil zweier alternativer Arbeitsköpfe 17 von Werkzeugen 2, die mit dem Werkzeug 2 nach 38 vergleichbar sind.
Wie aus 39 (siehe auch 8) ersichtlich, sind an dem hier dargestellten Arbeitskopf 17 am stirnseitigen Werkzeugende 5 zunächst Stirnschneiden 8 angeordnet, gefolgt von Umfangsschneiden 9. Diese Schneiden 8, 9 bilden den spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2. Auf diesen spanenden Bereich 3 folgt der Gewindeformbereich 4 mit seinen Formkeilen 14. Dabei ist in 39 erkennbar, dass der Außenradius der Formkeile 14 mit zunehmendem Abstand vom stirnseitigen Werkzeugende 5 zunimmt. Ferner ist der Außenradius aller Formkeile 14 größer als der Außenradius der Umfangsschneide 9.
40 zeigt einen alternativen Arbeitskopf 17. Auch hier sind zunächst am stirnseitigen Werkzeugende 5 Stirnschneiden 8 angeordnet, gefolgt von Umfangsschneiden 9. Hieran schließen allerdings nicht gleich die Formkeile 14 des Gewindeformbereichs 4 an. Vielmehr ist zwischen den Umfangsschneiden 9 und dem Gewindeformbereich 4 ein Zwischenbereich 10 ausgebildet mit Vorschneidzähnen 24. Mit diesen Vorschneidzähnen wird ein Gewinde spanend vorgeschnitten. Neben den Schneiden 8, 9 bilden somit auch die Vorschneidzähne 24 einen spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2. 40 zeigt ferner, dass der Außenradius der Arbeitskopfes 17 bzw. des Werkzeugs 2 ausgehend von der Umfangsschneide 9 über die Vorschneidzähne 24 bis zu den Formkeilen 14 zunimmt. Die Vorschneidzähne 24 können in ihren Schneid- oder Wirkprofilen axial in den Breiten und/oder Höhen zunehmen oder variieren und/oder als Anstrehlung und/oder mit Abstufungen ausgebildet sein.
41 zeigt ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Werkzeugs 2. Dabei handelt es sich um einen Spiralbohrgewindefurcher, d.h. am stirnseitigen Ende 5 des Werkzeugs 2 ist ein Spiralbohrteil 29 mit Bohrschneiden 30 angeordnet. Das Spiralbohrteil bildet einen spanenden Bereich 3 des Werkzeugs 2. Auf das Spiralbohrteil 3 folgt der Gewindeformbereich 4 mit seinen Formkeilen 14. Ferner sind in 41 im Spiralbohrteil 29 Austrittsöffnungen 34 einer im Werkzeug 2 integrierten und damit inneren Kühlmittelzufuhr dargestellt.

2: Werkzeug
3: spanender Bereich, spanabhebender Bereich
4: Gewindeformbereich
5: freies bzw. stirnseitiges Werkzeugende
6: Bohrbereich
7: Fräsbereich
8: Stirnschneide
9: Umfangsschneide
10: Zwischenbereich
11: Kernreibbereich
12: Kernschneide
13: Werkzeugschaft, Schaft
14: Formkeil, Drückstollen, Furchzähne
17: Arbeitskopf
18: Nut
19: Verbindungsfläche
20a, 20b: Bohrung
21: Schraube
22: Gewindeformabschnitt, -unterbereich, -bereich
23: Zirkular-Fasschneide
24: Vorschneidzahn
25: Zirkularfasbohrteil
26: Fase, Fasenschneidenbereich
26a: Fasenschneide
27: äußerer Bereich der Fase 26
28: zusätzliche Fase
29: Spiralbohrteil
30: Bohrschneide
31: Werkzeugkern
32: Außenradius des Werkzeugs 2
33: Entlastungsnut, Schutznut
34: Austrittsöffnung einer innere Kühlmittelzufuhr
35: Freistich
36: Kernreibteil
50: Gewinde
51: Gewindekern
52: Eingangsbereich
53: Gewindegang
55: Werkstück
56: Durchgangsloch
57: Fase
58: Gewindebohrung
59: Ausgangsbereich
60: Sackloch
61: Überstände
A: Werkzeugachse, Werkzeuglängsachse
B: zentrale Drehachse
V: Vorschubrichtung
L: Längenmaß
x, b: Abmessungen
e₁: Exzentrizität

Claims

Werkzeug (2) zur Erzeugung eines Gewindes (50) umfassend a) wenigstens einen spanabhebenden Bereich (3) mit wenigstens einer Schneide (8, 9, 12, 26a, 30) sowie b) wenigstens einen Gewindeformbereich (4).
Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem a) wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche für das Gewinde (50) und/oder zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes in der bzw. einer Werkstückoberfläche ausgebildet und/oder vorgesehen ist und bei dem b) wenigstens ein Gewindeformbereich (4) zum spanlosen Erzeugen des Gewindes (50) oder zum spanlosen Nach- oder Fertigbearbeiten des Vorgewindes jeweils durch Eindrücken oder Einformen in die Werkstückoberfläche ausgebildet und/oder vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der bzw. die spanabhebende(n) Bereich(e) (3) und der bzw. die Gewindeformbereich(e) (4) so miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass sie gemeinsam um eine Werkzeugachse (A) drehbar oder drehend sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide (8, 9, 12, 26a, 30) für einen vorgegebenen Drehsinn (im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn) um die Werkzeugachse (A) ausgelegt ist und der wenigstens eine Gewindeformbereich (4) so ausgebildet und angeordnet ist, dass er bei diesem Drehsinn das Gewinde (50) erzeugt bzw. das Vorgewinde nachbearbeitet.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide (8, 9, 12, 26a, 30) für eine vorgegebene Vorschubrichtung (V) des Werkzeugs (2) axial zur Werkzeugachse (A) ausgelegt ist und der wenigstens eine Gewindeformbereich (4) so ausgebildet und angeordnet ist, dass er bei dieser Vorschubrichtung (V) das Gewinde (50) erzeugt bzw. das Vorgewinde nachbearbeitet.
Werkzeug nach Anspruch 5, bei dem die Vorschubrichtung (V) vom Werkzeug (2) aus gesehen zu einem axial zur Werkzeugachse (A) gesehen angeordneten freien Ende (5) oder stirnseitigen Ende (5) des Werkzeugs (2) hin gerichtet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) wenigstens teilweise an einer Stirnseite (5) oder einem freien Ende (5) des Werkzeugs (2) angeordnet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) ein Bohrbereich (6) ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (6) ein Fräsbereich (7) ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) wenigstens eine stirnseitige Schneide (8) an einer Stirnseite (5) oder einem freien Ende (5) des Werkzeugs (2) und/oder wenigstens eine umfangsseitige Schneide (9) an einem Umfangsbereich des Werkzeugs (2) aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 10, bei dem wenigstens eine stirnseitige Schneide (8) und wenigstens eine umfangsseitige Schneide (9) unmittelbar oder mittelbar über einen Zwischenbereich ineinander übergehen.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) wenigstens eine Kernschneide (12) oder ein Kernreibteil zum Nachschneiden oder Egalisieren des Gewindekerns (51) des von dem oder einem Gewindeformbereich (4) erzeugten Gewindes aufweist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein, insbesondere entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V), zum Gewindeformbereich (4) benachbarter spanabhebender Bereich (3) zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern (51), vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs (52) oder Mündungsbereich des Gewindes (50) ausgebildet und vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) und wenigstens ein Gewindeformbereich (4) axial zur Werkzeugachse (A) hintereinander angeordnet sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens zwei spanabhebenden Bereichen (3) und wenigstens einem Gewindeformbereich (4).
Werkzeug nach Anspruch 15, bei dem ein erster der spanabhebenden Bereiche zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche und ein zweiter der spanabhebenden Bereiche zum Erzeugen eines Vorgewindes in dieser Werkstückoberfläche und der Gewindeformbereich zum Nach- oder Fertigbearbeiten des Vorgewindes vorgesehen sind.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens zwei spanabhebende Bereichen (3) und wenigstens zwei Gewindeformbereichen (4), wobei die spanabhebenden Bereiche (3) und die Gewindeformbereiche (4) einander abwechseln oder alternierend angeordnet sind, insbesondere in einer Hintereinanderanordnung axial zur Werkzeugachse (A).
Werkzeug nach Anspruch 17, bei dem a) ein erster spanabhebender Bereich (3) wenigstens eine Vorarbeitsschneide zum Abtragen von Material aufweist, b) sich an den ersten spanabhebenden Bereich (3) ein erster Gewindeformbereich (4) zum Erzeugen eines Gewindes (50) anschließt, c) an den ersten Gewindeformbereich (4) sich ein zweiter spanabhebender Bereich (3) anschließt mit wenigstens einer Kernschneide (12) oder einem Kernreibteil zum Nachschneiden oder Egalisieren des Gewindekerns (51) des vom ersten Gewindeformbereich (4) erzeugten Gewindes (50) und d) sich an den zweiten spanabhebenden Bereich (3) ein zweiter Gewindeformbereich (4) anschließt zum Nachbearbeiten und/oder Egalisieren der Gewindegänge oder Gewindeflanken des Gewindes (50).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (36) oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide für eine entgegengesetzt zur vorgegebene Vorschubrichtung (V) des Werkzeugs gerichteten Rückholrichtung des Werkzeugs axial zur Werkzeugachse ausgelegt ist.
Werkzeug nach Anspruch 19, bei dem der wenigstens eine spanabhebende Bereich (36), der oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide für die Rückholrichtung des Werkzeugs ausgelegt ist, zum Nachschneiden oder spanenden Nachbearbeiten des Gewindekerns (51) des vom Gewindeformbereich (4) erzeugten oder nachbearbeiteten Gewindes (50), insbesondere auf ein gewünschtes Gewindekernmaß, vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich (4) radial bezüglich der Werkzeugachse (A) weiter nach außen ragt oder einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein spanabhebender Bereich (3), insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung (V) näher an dem freien Ende (5) des Werkzeugs (2) als der Gewindeformbereich (4) angeordneter spanabhebender Bereich (3).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich (3) radial bezüglich der Werkzeugachse (A) weiter nach außen ragt oder einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein Gewindeformbereich (4), insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung (V) weiter von dem freien Ende (5) des Werkzeugs (2) als der spanabhebender Bereich angeordneter Gewindeformbereich (4).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der oder jeder Gewindeformbereich (4) und der oder jeder spanabhebende Bereich (3) an einem gemeinsamen Werkzeugschaft (13) oder einem gemeinsamen Werkzeugkern ausgebildet oder angebracht sind, wobei der Werkzeugschaft (13) vorzugsweise zum Haltern oder Einspannen des Werkzeugs (2) in einem Werkzeughalter oder Werkzeugfutter vorgesehen ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich (4) wenigstens einen radial nach außen ragenden Drückstollen (14) oder Formkeil (14) aufweist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Gewindeformbereich (4) in seinem Querschnitt senkrecht zur Werkzeugachse (A) eine polygonale Form oder eine von einem Polygon abgeleitete Form aufweist, wobei das Polygon vorzugsweise eine Eckenzahl von zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 25 und Anspruch 24, bei dem die Eckbereiche des wenigstens annähernd polygonalen Querschnitts des Gewindeformbereichs (4) die Drückstollen (14) bilden.
Werkzeug nach Anspruch 24 oder Anspruch 26, bei dem wenigstens eine Gruppe von Drückstollen (14) verschiedener Gewindeformbereiche (4) entlang einer die Werkzeugachse (A) umlaufenden Kurve angeordnet sind und/oder bei dem wenigstens eine Gruppe von Drückstollen (14) desselben Gewindeformbereichs (4) entlang einer die Werkzeugachse (A) umlaufenden Kurve angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 27, bei dem die Kurve die Werkzeugachse (A) spiralförmig oder schraubenförmig umläuft.
Werkzeug nach Anspruch 27, bei dem die Kurve die Werkzeugachse (A) in einer geschlossenen Topologie oder in sich geschlossen, vorzugsweise senkrecht zur Werkzeugachse (A), umläuft und/oder ring- oder kreisförmig ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich (4) spiralförmig oder schraubenförmig um die Werkzeugachse (A) verläuft und/oder ein Gewindefurchbereich ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformbereich (4, 22) ringförmig oder geschlossen um die Werkzeugachse (A) verläuft und/oder ein Zirkularformbereich ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren axial zur Werkzeugachse (A) hintereinander angeordneten Gewindeformbereichen (4, 22).
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der radiale Abstand von der Werkzeugachse (A) oder die radialen Außenmaße oder -abmessungen wenigstens eines Gewindeformbereichs (4) oder aufeinanderfolgender Drückstollen (14) axial zur Werkzeugachse (A) in einer Richtung, vorzugsweise in einer Richtung vom spanabhebenden Bereich (3) weg, und/oder entgegen einer Vorschubrichtung (V) des Werkzeugs (2) in einem Teilbereich oder Anlaufbereich zunimmt und/oder in wenigstens einem Führungsbereich gleich bleibt.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Nuten (18) und/oder Kanälen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittel und/oder Luft wie Druckluft und/oder Kaltluft, und/oder der abgehobenen Späne, wobei die Nuten (18) und/oder Kanäle vorzugsweise am Umfang des Werkzeugs (2) bzw. im Innern des Werkzeugs (2) und/oder im spanabhebenden Bereich (3) und/oder im Gewindeformbereich (4) verlaufen und/oder münden, insbesondere zumindest mit einer Hauptrichtung parallel zur Werkzeugachse (A) und/oder gerade oder gedrallt oder schraubenför mig um die Werkzeugachse (A) und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs (2).
Werkzeug nach Anspruch 34, bei dem zumindest die Schneide(n) (8, 9, 12, 26a, 30) des oder jedes spanabhebenden Bereichs (3) und/oder der oder die Drückstollen (14) des oder jedes Gewindeformbereichs (4) in einer spanabführenden Nut (18) von der Nut (18) zurückversetzt ist zum Schutz vor einer Beschädigung durch die Späne.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein oder der spanabhebende Bereich oder dessen Schneide(n) (8, 9, 12, 26a, 30), insbesondere dessen Umfangsschneiden, in der axialen Ausdehnung kleiner als die Drückstollen (14) des Gewindeformbereichs (4) ausgebildet ist bzw. sind und/oder so ausgebildet ist bzw. sind, dass die Schneide(n) oder Umfangsschneiden (8, 9, 12, 26a, 30) in die Gewinderillen oder den Gewindegang (53) des oder eines vom Gewindeformbereich (4) erzeugten Gewindes (50) passen.
Werkzeug nach Anspruch 24 oder einem der von Anspruch 24 abhängigen Ansprüche, bei dem zwischen benachbarten Formkeilen oder Drückstollen, insbesondere radial nach innen verlaufende, Vertiefungen vorgesehen sind zur Aufnahme von beim Formen verdrängtem Werkstückmaterial.
Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes (50), bei dem a) ein Werkzeug (2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche um seine Werkzeugachse (A) gedreht wird und zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung (V) parallel zur Werkzeugachse (A) relativ zu einem Werkstück (55) bewegt wird, b) mit dem wenigstens einen spanabhebenden Bereich (3) des Werkzeugs (2) eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes (55) hergestellt wird und/oder ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes (55) erzeugt wird, und c) mit dem wenigstens einen Gewindeformbereich (4) spanlos das Gewinde (50) erzeugt wird oder das Vorgewinde nachbearbeitet wird durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs (4) in die Werkstückoberfläche.
Verfahren nach Anspruch 38, bei dem das Werkzeug (2) zusätzlich zu der axialen Vorschubbewegung mit einer Zirkularbewegung bewegt wird, wobei die Werkzeugachse (A) um eine zentrale Drehachse (B) parallel zur Werkzeugachse (A) rotiert wird.
Verfahren nach Anspruch 39, bei dem die zentrale Drehachse (B) im Wesentlichen mit einer Mittelachse des zu erzeugenden oder erzeugten Gewindes (50) zusammenfällt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 40 zum Erzeugen eines Innengewindes, bei dem die von dem spanabhebenden Bereich (3) erzeugte Werkstückoberfläche die Innenfläche einer Ausnehmung, insbesondere einer Sacklochbohrung (60), oder einer durchgehenden Öffnung (56), insbesondere einer Bohrung, bildet oder bilden würde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 41, bei dem das Werkzeug (2) nach dem Erzeugen des Gewindes (50) wieder in einer Rückholbewegung, vorzugsweise entgegen der Vorschubrichtung (V), aus dem Werkstück (55) herausbewegt oder relativ zu diesem wegbewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 42, bei dem der oder wenigstens ein spanabhebende(r) Bereich (3) bei der Rückholbewegung einen inneren Abschluss oder den Kern (51) des Gewindes (50) erzeugt oder anpasst, insbesondere einen Teil des beim Gewindeformen durch den Gewinde formbereich (4) radial nach innen nachgeflossenen oder verdrängten Materials (61) des Werkstücks (55) abträgt.
Verfahren nach Anspruch 42 oder Anspruch 43, bei dem das Werkzeug (2) in einer axialen Rückholbewegung koaxial zur Werkzeugachse und/oder zentralen Drehachse (B) oder Gewindeachse bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 44, bei dem das Werkzeug (2) zusätzlich zu der axialen Rückholbewegung in einer zirkularen Rückholbewegung um die zentrale Drehachse (B) bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 45, bei dem der spanabhebende Bereich (3), insbesondere dessen Schneide(n) (8, 9, 12, 26a, 30) bei der Rückholbewegung durch das erzeugte Gewinde (50) geführt wird, ohne dieses zu zerstören oder zu beschädigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 46, bei dem das Werkzeug (2) bei der Rückholbewegung um seine Werkzeugachse gedreht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 47, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Rückholgeschwindigkeit dem Steigungsverlauf des Gewindes (50) angepasst ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 42 bis 48, bei dem ein Werkzeug verwendet werden, bei dem die radiale Ausdehnung des spanabhebenden Bereichs, insbesondere Bohrbereichs oder Stirnfräsbereichs, nur maximal dem Kerndurchmesser des vom Gewindeformbereich zu formenden Gewindes entspricht, und das Werkzeug so axial rückgeholt wird, dass der spanabhebende Bereich innerhalb des Kernbereichs des Gewindes bleibt.
Verfahren nach Anspruch 49, bei dem die Formkeile des Gewindeformbereichs die gesamte Gewindegangtiefe in das Material des Werkstücks eindrücken.
Verfahren nach Anspruch 49 oder 50, bei dem ein Werkzeug nach Anspruch 37 verwendet wird und die durch Eindrücken und Verdrängen des Werkstückmaterials in die Vertiefungen im Werkzeug entstandenen nach innen in den Gewindeinnenraum ragenden Vorsprünge anschließend entfernt werden, vorzugsweise mit einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs, der als Kernreibbereich oder Kernschneide(n) ausgebildet ist und einen glatten sauberen Gewindekern erzeugt.