Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Gewindes in
einem Werkstück.The
The invention relates to a method for producing a thread in
a workpiece.
Zur
Gewindeerzeugung oder Gewindenachbearbeitung sind neben spanabhebenden
auch spanlose Verfahren und Gewindewerkzeuge bekannt. Einen Überblick über derzeit
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.to
Threading or threading are next to machining
Also known cutting methods and threading tools. An overview of currently
Threading tools and working methods in use
gives the Handbook of Threading and Milling Technology, published by: EMUGE-FRANKEN,
Publisher: Publicis Corporate Publishing, year of publication: 2004 (ISBN
3-89578-232-7), hereinafter referred to as "EMUGE manual".
Unter
die spanlosen Gewindeerzeugungswerkzeuge fallen die sog. Gewindefurcher
(vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seite 299 bis 324), mit denen nur
Innengewinde erzeugbar sind, und die Gewindewalzwerkzeuge (vgl.
EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seite 373 bis 404), mit denen nur Außengewinde
hergestellt werden. Gewindefurcher sind axial zu ihrer Werkzeugachse
arbeitende Gewindewerkzeuge mit einem an einem Werkzeugschaft ausgebildeten
Arbeitsbereich, der eine im Werkzeugquerschnitt polygonale und schraubenförmig 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.Under
The non-cutting thread-forming tools fall the so-called thread rolling
(see EMUGE manual, chapter 9, pages 299 to 324), with which only
Internal thread can be generated, and the thread rolling tools (see.
EMUGE manual, chapter 11, page 373 to 404), with which only external thread
getting produced. Threaded rollers are axial to their tool axis
working threading tools with a formed on a tool shank
Work area, which is a polygonal and helical in the tool cross-section
Tool axis circumferential effective surface
with which the thread upon rotation of the tool about the tool axis
and axial feed along the tool axis is pressed into the workpiece.
Aus
WO 02/094491 A1 sind ein spanlos arbeitendes Gewindeformwerkzeug
und ein Verfahren zur spanlosen Gewindeerzeugung bekannt geworden,
die auf einem anderen Arbeitsprinzip beruhen. Das in WO 02/094491
A1 offen barte Gewindeformwerkzeug ist langgestreckt und umfasst
einen Arbeitsbereich mit einem oder mehreren durch Ringnuten voneinander
getrennten ringförmigen
Umfangsprofil(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.Out
WO 02/094491 A1 are a non-cutting working thread forming tool
and a method for chipless threading has become known,
which are based on a different working principle. The in WO 02/094491
A1 open-ended thread forming tool is elongated and includes
a work area with one or more of each other by annular grooves
separate annular
Peripheral profile (s). Each circumferential profile is non-circular in its center
and has at least three elevations in the manner of a polygon as
pressing lands
on. additionally
can
also axially extending grooves between the individual pressure lugs
on the outside surface of the
Tool for feeding
of cooling liquid
be provided. As material for
the tool is proposed either a carbide or high speed steel.
This tool is now in the process according to WO 02/094491 A1 under rotation
around its own axis into a hole with a larger diameter than the tool
introduced and
performs
a circular one
Movement along the circumference of the bore and at the same time a feed movement
into the bore and thereby formed without cutting the thread in the bore.
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.The
Thread is according to WO 02/094491
A1 so, in contrast to the axial thread furrows, not means
a spiral,
the thread pitch adapted effective area on the tool and a only
axial or linear feed motion of the tool combined
formed with a rotation about its own tool axis, but by means of annular and
thus stepless and at the same time in cross-section polygonal active surfaces on
Tool on the one hand and one with a rotation of the tool to
its own longitudinal axis
combined helical
Movement of the tool resulting from a linear feed motion
axially to the longitudinal axis
of the tool and a circular movement of the longitudinal axis of the tool around a
Center axis of the hole results, on the other hand.
Dieser
Gewindeformer wird im Folgenden auch als Zirkulargewindeformer und
das zugehörige Verfahren
als Zirkulargewindeformen bezeichnet. Zirkulargewindeformer eignen
sich zum Herstellen sowohl von Innengewinden als auch von Außengewinden.This
Thread former will also be referred to as a circular thread former and
the associated procedure
referred to as circular thread forms. Circular thread formers are suitable
for making both internal and external threads.
Ein
weiterer Zirkulargewindeformer ist nun auch aus der DE 103 18 203 A1 bekannt
geworden. Dieser bekannte Zirkulargewindeformer weist zumindest
einen, vorzugsweise zumindest zwei rillenförmige 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.Another circular thread former is now also from the DE 103 18 203 A1 known. This known circular thread former has at least one, preferably at least two groove-shaped profile projections on its forming head, which are formed polygonal over the circumference and with circumferentially changing radial extent. The profile projections thereby form over the circumference in each case a plurality of pressing lugs, which may be evenly or unevenly distributed over the circumference. The pressing lugs of adjacent profile projections may also be offset from one another in the circumferential direction, in particular along a helix.
Ferner
ist eine spanend arbeitende Vorrichtung zum Rotationsgewindefräsen aus DE 199 30 617 B4 bekannt,
die eine Werkstückspindel,
die ein Werkstück
trägt,
an dem das Gewinde zu fräsen
ist, und eine Fräserspindel
umfasst, wobei die Werkstückspindel
und die Fräserspindel
mit ihren Drehachsen zueinander parallel sind. Dabei werden die Werkstückspindel
und die Fräserspindel
beim Gewindefräsen
zunächst
ohne axiale Bewegung gegeneinander radial bei einem Drehzahlverhältnis gleich
1 bewegt, und dann von dieser radialen Bewegung gesondert gegeneinander
axial bei einem Drehzahlverhältnis,
bevorzugt ungleich 1, bewegt.Furthermore, a machining device for rotary thread milling is off DE 199 30 617 B4 It is known to comprise a workpiece spindle which carries a workpiece on which the thread is to be milled and a milling spindle, wherein the workpiece spindle and the milling spindle are parallel to one another with their axes of rotation. The workpiece spindle and the milling spindle during thread milling initially without radial movement against each other radially at a speed ratio equal to 1 moves, and then separately from this radial movement against each other axially at a speed ratio, preferably not equal to 1 moves.
Es
ist nun Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zur Erzeugung
eines Gewindes in einem Werkstück
anzugeben.It
It is an object of the invention to provide a new method of production
a thread in a workpiece
specify.
Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich
aus den von Patentanspruch 1 abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous Ausgestaltun gene and developments according to the invention will become apparent from the dependent claims of claim 1.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
besteht darin, in einem Werkstück
ein Gewinde unter Verwendung eines Werkzeugs zu erzeugen. Das Werkzeug
umfasst dabei entweder einen Formzahn oder mehrere Formzähne, die
bezogen auf eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse in
einer spiral- oder
schraubenförmigen
Anordnung hintereinander angeordnet sind. Diese spiral- oder schraubenförmige Anordnung
weist eine vorgegebene Steigung und einen vorgegebenen Umlaufsinn
auf. Das Werkzeug wird um die Werkzeugachse rotiert, wobei im Verlaufe
dieser Rotationsbewegung des Werkzeugs das Werkzeug und das Werkstück relativ
zueinander zumindest so weit zugestellt werden, dass der Formzahn
bzw. die Formzähne
des Werkzeugs in Eingriff mit dem Werkstück gebracht wird bzw. werden.
Außerdem
wird bzw. werden, zumindest während
sich der Formzahn bzw. die Formzähne
des Werkzeugs in Eingriff mit dem Werkstück befindet bzw. befinden, das
Werkstück
und/oder das Werkzeug um eine Werkstückachse gedreht, wobei die
Werkstückachse und
die Werkzeugachse wenigstens annährend
parallel zueinander gerichtet sind oder werden. Das Gewinde wird
dabei durch Eindrücken
des Formzahns bzw. der Formzähne
des Werkzeugs in die Werkstückoberfläche erzeugt.The
inventive method
is in a workpiece
to create a thread using a tool. The tool
In this case, it comprises either one shaping tooth or a plurality of shaping teeth, which
in relation to a tool axis extending through the tool
a spiral or
helical
Arrangement are arranged one behind the other. This spiral or helical arrangement
has a predetermined slope and a given direction of rotation
on. The tool is rotated around the tool axis, whereby in the course
this rotational movement of the tool, the tool and the workpiece relative
be delivered to each other at least so far that the form of tooth
or the form teeth
of the tool is brought into engagement with the workpiece.
Furthermore
will or will, at least during
the forming tooth or the form teeth
of the tool is in engagement with the workpiece, the
workpiece
and / or the tool is rotated about a workpiece axis, wherein the
Workpiece axis and
the tool axis at least approximately
are directed or become parallel to each other. The thread becomes
doing so by impressions
of the forming tooth or the form teeth
of the tool generated in the workpiece surface.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist der Umlaufsinn des erzeugten Gewindes im Werkstück in einer
Richtung axial zur Werkstückachse
gesehen entgegengesetzt zum Umlaufsinn der Anordnung der Formzähne des
Werkzeugs in der gleichen Richtung der zur Werkstückachse
parallelen Werkzeugachse orientiert.In
a preferred embodiment
of the method is the sense of rotation of the thread produced in the workpiece in one
Direction axially to the workpiece axis
Seen opposite to the direction of rotation of the arrangement of the teeth of the mold
Tool in the same direction to the workpiece axis
oriented parallel tool axis.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens liegt zumindest während
der Erzeugung des Gewindes eine Rotation des Werkzeugs um seine
Werkzeugachse und eine Rotation des Werkstücks um die Werkstückachse
vor, wobei die Rotationsrichtung des Werkstücks um die Werkstückachse
entgegengesetzt zur Rotationsrichtung des Werkzeugs um seine Werkzeugachse
ist.In
a further preferred embodiment
of the method is at least during
the creation of the thread a rotation of the tool around his
Tool axis and a rotation of the workpiece around the workpiece axis
before, wherein the rotational direction of the workpiece about the workpiece axis
opposite to the direction of rotation of the tool about its tool axis
is.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens liegt zumindest während
der Erzeugung des Gewindes eine Rotation des Werkzeugs um seine
Werkzeugachse und eine Rotation des Werkzeugs um die Werkstückachse
vor, wobei die Rotationsrichtung des Werkzeugs um die Werkstückachse
gleichgerichtet zur Rotationsrichtung des Werkzeugs um seine Werkzeugachse
ist.In
a further preferred embodiment
of the method is at least during
the creation of the thread a rotation of the tool around his
Tool axis and a rotation of the tool around the workpiece axis
before, wherein the rotational direction of the tool about the workpiece axis
rectified to the direction of rotation of the tool about its tool axis
is.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist oder wird zumindest während der Erzeugung des Gewindes
das Drehzahlverhältnis
(nWS/nWZ) der Drehzahl
nWZ der Rotation des Werkzeugs um seine
Werkzeugachse und der Drehzahl nWS der Rotation
des Werkstücks
um die Werkstückachse
und/oder des Werkzeugs um die Werkstückachse auf wenigstens einen
konstanten Wert eingestellt.In a further preferred embodiment of the method, at least during the generation of the thread, the speed ratio (n WS / n WZ ) of the rotational speed n WZ of the rotation of the tool about its tool axis and the rotational speed n WS of the rotation of the workpiece about the workpiece axis and / or or the tool about the workpiece axis set to at least a constant value.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist wenigstens ein konstanter Wert für das Drehzahlverhältnis gleich
1.In
a further preferred embodiment
of the method is at least a constant value for the speed ratio equal
1.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist wenigstens ein konstanter Wert für das Drehzahlverhältnis ungleich
1, wobei besonders bevorzugt ist, dass wenigstens ein konstanter
Wert für
das Drehzahlverhältnis
aus einem Bereich um 1 gewählt
ist, insbesondere aus einem Bereich von 0,8 bis 1,2, vorzugsweise
0,95 bis 1,05, aber jeweils ausgenommen dem Wert exakt gleich 1.In
a further preferred embodiment
of the method is at least a constant value for the speed ratio unequal
1, wherein it is particularly preferred that at least one constant
Value for
the speed ratio
chosen from a range around 1
is, in particular from a range of 0.8 to 1.2, preferably
0.95 to 1.05, but each except the value exactly equal to 1.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens werden das Werkzeug und das Werkstück in einer
Axialbewegung axial oder parallel zur Werkzeugachse oder Werkstückachse
relativ zueinander zugestellt, dabei ist es besonders vorteilhaft,
wenn die axiale Geschwindigkeitskomponente vax der
Axialbewegung von Werkzeug und Werkstück relativ zueinander abhängig von
dem Drehzahlverhältnis,
insbesondere von dessen jeweiligem konstanten Wert, aus der Drehzahl
nWZ der Rotation des Werkzeugs um seine
Werkzeugachse und der Drehzahl nWS der Rotation
des Werkstücks
um die Werkstückachse
und/oder des Werkzeugs um die Werkstückachse und/oder abhängig von
der Steigung des zu erzeugenden Gewindes und/oder abhängig von der
Steigung Phz der Anordnung der Formzähne gewählt ist.In a further preferred embodiment of the method, the tool and the workpiece in an axial movement axially or parallel to the tool axis or workpiece axis relative to each other, it is particularly advantageous if the axial velocity component v ax of the axial movement of the tool and workpiece relative to each other depending on the Speed ratio, in particular of its respective constant value, from the rotational speed n WZ of the rotation of the tool about its tool axis and the rotational speed n WS of the rotation of the workpiece about the workpiece axis and / or the tool about the workpiece axis and / or depending on the slope of the generating thread and / or depending on the slope Ph z of the arrangement of the mold teeth is selected.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens ist die genannte axiale Geschwindigkeitskomponente
vax der Axialbewegung von Werkzeug und Werkstück relativ
zueinander so gewählt,
dass folgende Gleichung erfüllt
ist: vax =(nWS – nWZ)Phz,wobei
nWS die Drehzahl des Werkstücks um die Werkstückachse
oder die Drehzahl des Werkzeugs um die Werkstückachse, nWZ die
Drehzahl des Werkzeugs um seine Werkzeugachse und Phz die
Steigung einer Spiral- oder Schraubenlinie, in der die Formzähne um die
Werkzeugachse herum angeordnet sind, sind.In a further preferred embodiment of the method, said axial velocity component v ax of the axial movement of the tool and the workpiece relative to one another is selected such that the following equation is satisfied: v ax = (N WS - n WZ ) Ph z . where n WS is the rotational speed of the workpiece about the workpiece axis or the rotational speed of the tool about the workpiece axis, N WZ the rotational speed of the tool about its tool axis and Ph z the pitch of a spiral or helical line in which the forming teeth are arranged around the tool axis, are.
Unter
der Voraussetzung, dass eine Rotation des Werkzeugs um seine Werkzeugachse
und eine Rotation des Werkstücks
um die Werkstückachse vorliegt,
ist es vorteilhaft, wenn während
wenigstens einer Phase, in der keine relative Axialbewegung von Werkzeug
und Werkstück
vorliegt, der wenigstens eine konstante Wert für das Drehzahlverhältnis gleich 1
gewählt
ist, und während
wenigstens einer Phase, in der eine relative Axialbewegung von Werkzeug und
Werkstück
vorliegt, der konstante Wert für
das Drehzahlverhältnis
ungleich 1, vorzugsweise aus einem Bereich um 1, insbesondere einem
Bereich von 0,8 bis 1,2, vorzugsweise 0,95 bis 1,05, gewählt ist.Provided that there is a rotation of the tool about its tool axis and a rotation of the workpiece about the workpiece axis, it is advantageous if, during at least one phase in which there is no relative axial movement of tool and workpiece, the at least a constant value for the speed ratio is set equal to 1, and during at least one phase in which there is a relative axial movement of tool and workpiece, the constant value for the speed ratio is not equal to 1, preferably from a range around 1, in particular a range from 0, 8 to 1.2, preferably 0.95 to 1.05 is selected.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens erfolgt die Zustellung von Werkzeug und Werkstück relativ
zueinander radial zu der Werkstückachse.In
a further preferred embodiment
the process of the delivery of tool and workpiece is done relatively
to each other radially to the workpiece axis.
Unter
der Voraussetzung, dass das Werkzeug und das Werkstück in einer
Axialbewegung axial oder parallel zur Werkzeugachse oder Werkstückachse
relativ zueinander zugestellt werden und dass eine Zustellung von
Werkzeug und Werkstück
relativ zueinander radial zu der Werkstückachse erfolgt, ist es vorteilhaft,
wenn die axiale Zustellung und die radiale Zustellung von Werkzeug
und Werkstück
relativ zueinander in der Form eine Zustelleinfahrschleife, d. h.
einer kombinierten Bewegung, ausgeprägt ist.Under
the requirement that the tool and the workpiece in one
Axial movement axially or parallel to the tool axis or workpiece axis
be delivered relative to each other and that a delivery of
Tool and workpiece
relative to each other radially to the workpiece axis, it is advantageous
if the axial feed and the radial feed of tool
and workpiece
relative to each other in the form of a feed approach loop, d. H.
a combined movement, is pronounced.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens weist jeder Formzahn ein Gewindeformprofil auf, das
einen ersten Flankenbereich, einen Zentralbereich und einen zweiten
Flankenbereich umfasst, die entlang des Abschnitts einer Spiral-
oder Schraubenlinie nacheinander angeordnet sind, wobei der Zentralbereich
radial von der Werkzeugachse am weitesten nach außen ragt
und der radiale Abstand jedes der Flankenbereiche von der Werkzeugachse
jeweils zum Zentralbereich hin zunimmt, wobei es vorteilhaft ist,
wenn das Gewindeprofil jedes Formzahns parallel zu einer Ebene,
auf die die Werkzeugachse senkrecht steht, verläuft.In
a further preferred embodiment
of the method, each forming tooth has a thread-forming profile, the
a first flank area, a central area and a second flank area
Flank area extending along the section of a spiral
or helix are arranged one after the other, with the central area
protrudes radially outward from the tool axis furthest out
and the radial distance of each of the flank regions from the tool axis
increases towards the central area, and it is advantageous
if the thread profile of each forming tooth is parallel to a plane,
on which the tool axis is perpendicular, runs.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens besitzt das Gewindeformprofil jedes Formzahns einen
Steigungswinkel bzgl. einer Ebene, auf die die Werkzeugachse senkrecht
steht, der gleich dem Steigungswinkel des im Werkstück zu erzeugenden
Gewindes ist, und wobei dieser Steigungswinkel bzgl. dieser Ebene
gerade in entgegengesetzter Richtung zum Steigungswinkel der Anordnung
der Formzähne
entlang dem Abschnitt der die Werkzeugachse umlaufenden Spiral-
oder Schraubenlinie ist.In
a further preferred embodiment
of the method, the thread forming profile of each forming tooth has one
Pitch angle with respect to a plane to which the tool axis is perpendicular
is equal to the pitch angle of the workpiece to be generated
Thread is, and wherein this pitch angle respect. This level
just in the opposite direction to the pitch angle of the arrangement
of the form teeth
along the section of the spiral axis surrounding the tool axis
or helix is.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens weist jeder Formzahn an beiden Seiten des Gewindeformprofils
abfallende Zahnseitenflächen
auf. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Gewindeformprofil im
Zentralbereich entlang des Gewindeformprofils und/oder in orthogonaler
Richtung oder zu den Zahnseitenflächen hin abgerundet oder konvex
gekrümmt
ist. Es ist auch bevorzugt, wenn das oder jedes Gewindeformprofil
einen stetigen oder stufenlosen Verlauf hat. Insbesondere ist es
von Vorteil, wenn der maximale radiale Abstand der Gewindeformprofile
von axial hintereinander angeordneten Formzähnen von der Werkzeugachse
entgegen einer axialen Vorschubrichtung und/oder von einem Ende
des Werkzeugs weg gerichtet zumindest in einem Anlaufbereich des
Werkzeugs zumindest abschnittsweise zunimmt, vorzugsweise wenigstens abschnittsweise
linear zunimmt.In
a further preferred embodiment
of the method, each molding tooth has on both sides of the thread forming profile
sloping tooth side surfaces
on. Furthermore, it is advantageous if the thread profile in the
Central area along the thread forming profile and / or in orthogonal
Direction or to the tooth side surfaces rounded or convex
bent
is. It is also preferred if the or each thread profile
has a steady or stepless course. In particular it is
advantageous if the maximum radial distance of the thread forming profiles
of axially successively arranged mold teeth of the tool axis
against an axial feed direction and / or from one end
directed away the tool at least in a start-up area of the
Tool at least partially increases, preferably at least in sections
increases linearly.
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens weist das Werkzeug zusätzliche Elemente oder Abschnitte
auf, die für
spanabhebende Bearbeitungsvorgänge
beim Erzeugen eines Gewindes in einem Werkstück geeignet sind, und es werden
neben Bearbeitungsvorgängen,
die im Zusammenhang mit dem Eindrücken des Formzahns bzw. der
Formzähne
des Werkzeugs in die Werkstückoberfläche vorgenommen
weiden, auch spanabhebende Bearbeitungsvorgänge vorgenommen, bei denen
diese zusätzlichen
Elemente oder Abschnitte des Werkzeugs zum Einsatz gelangen. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn die zusätzlichen
Elemente oder Abschnitte des Werkzeugs zumindest eine Kernschneide
und/oder zumindest eine Senkfase mit zumindest einem Schneidteil
umfassen, wobei es im letztgenannten Fall besonders vorteilhaft
ist, wenn die zumindest eine Senkfase des Werkzeugs zumindest ein
Kernreibteil und/oder zumindest eine Spannute umfasst.In
a further preferred embodiment
of the method, the tool has additional elements or sections
on that for
Machining operations
are useful in creating a thread in a workpiece, and it will
in addition to machining operations,
in connection with the impressions of the forming tooth or the
forming teeth
made of the tool in the workpiece surface
grazing, also performed machining operations in which
these extra
Elements or sections of the tool are used. there
it is advantageous if the extra
Elements or sections of the tool at least one core cutting edge
and / or at least one Senkfase with at least one cutting part
include, where it is particularly advantageous in the latter case
is when the at least one Senkfase the tool at least one
Kernreibteil and / or at least one flute includes.
Außerdem ist
es vorteilhaft, wenn die zusätzlichen
Elemente oder Abschnitte des Werkzeugs in einem Abschnitt, der sich
bzgl. der axialen Vorschubrichtung am Anfang und/oder in der Mitte
und/oder am Ende des Werkzeugs befindet, angeordnet sind.Besides that is
it is advantageous if the extra
Elements or sections of the tool in a section that is itself
with respect to the axial feed direction at the beginning and / or in the middle
and / or located at the end of the tool are arranged.
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei
wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei im Einzelnen
jeweils schematisch dargestellt ist:The
The invention will be further explained below with reference to exemplary embodiments. there
is also referred to the drawings, wherein in detail
is shown schematically in each case:
1 ein
Werkzeug bzw. Gewindeformer mit zwölf (nicht-spiralig angeordneten)
Formleisten zum Gewindeformen von eingängigen Gewinden; 1 a tool or thread former with twelve (non-spirally arranged) moldings for threading of single threads;
2 Längsansicht
des Werkzeugs gemäß 1; 2 Longitudinal view of the tool according to 1 ;
3 Querschnitt
des Werkzeugs gemäß 1 und 2; 3 Section of the tool according to 1 and 2 ;
4 Längsschnitt
des Werkzeugs gemäß 1 bis 3 im
Bereich der Formzähne
des Werkzeugs; 4 Longitudinal section of the tool according to 1 to 3 in the area of the form teeth of the tool;
5a bis 5c Querschnittsdarstellungen
unterschiedlicher Ausführungsbei
spiele eines Formzahnes; 5a to 5c Cross-sectional views of different Ausführungsbei games of a form of tooth;
6a ein
Werkzeug mit elf (nicht-spiralig angeordneten) Formleisten zum Gewindeformen
von eingängigen
Gewinden und einer Leiste von Kernschneiden; 6a a tool with eleven (non-spirally arranged) moldings for threading single-thread threads and a strip of core cutters;
6b ein
Werkzeug mit zwölf
(nicht-spiralig angeordneten) Formleisten zum Gewindeformen von eingängigen Gewinden
und einer Senkfase mit einem (axialen) Schneidabschnitt; 6b a tool with twelve (non-spirally arranged) moldings for thread forming of single-thread threads and a countersink with a (axial) cutting section;
6c ein
Werkzeug mit zwölf
(nicht-spiralig angeordneten) Formleisten zum Gewindeformen von eingängigen Gewinden
und einer Senkfase mit zwei (axialen) Schneidabschnitten; 6c a tool with twelve (non-spirally arranged) moldings for thread forming of single threads and a countersink with two (axial) cutting sections;
7 Längsschnitt
des Werkzeugs gemäß 1 bis 4 und
eines Werkstücks
beim Gewindeformen eines Innengewindes vor radialer Zustellung; 7 Longitudinal section of the tool according to 1 to 4 and a workpiece when thread forming an internal thread before radial delivery;
8 Längsschnitt
des Werkzeugs und des Werkstücks
gemäß 7 bei
voller radialer Zustellung; 8th Longitudinal section of the tool and the workpiece according to 7 at full radial delivery;
9 Längsschnitt
des Werkzeugs und des Werkstücks
gemäß 7 bei
voller radialer Zustellung und voller axialer Zustellung; 9 Longitudinal section of the tool and the workpiece according to 7 with full radial feed and full axial feed;
10 Querschnitt
des Werkzeugs und des Werkstücks
gemäß 8 bei
voller radialer Zustellung in einer Stellung, bei der sich die Markierung
A der Zylindermantelfläche
des Innenbereiches des Werkstücks
und die Drehposition 1 des Werkzeugs (exakt) gegenüberliegen; 10 Cross section of the tool and the workpiece according to 8th at full radial delivery in a position in which the marking A of the cylindrical surface of the inner region of the workpiece and the rotational position 1 of the tool (exactly) opposite;
11 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine viertel Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis exakt
gleich 1 ist; 11 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by a quarter turn and the speed ratio is exactly equal to 1;
12 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine halbe Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis exakt
gleich 1 ist; 12 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by half a turn and the speed ratio is exactly equal to 1;
13 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine dreiviertel Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis exakt
gleich 1 ist; 13 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by a three-quarter turn and the speed ratio is exactly equal to 1;
14 Einzeichnung
der Stellungen der Drehpositionen 1 bis 4 des Werkzeugs auf der
abgewickelten Zylindermantelfläche
des Innenbereiches des Werkstücks
gemäß 10 bis 13,
wobei keine axiale Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück vorliegt; 14 Marking the positions of the rotational positions 1 to 4 of the tool on the unwound cylinder surface of the inner region of the workpiece according to 10 to 13 , wherein there is no axial relative movement of the tool and workpiece;
15 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine viertel Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis gleich
1/1,10 ist; 15 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by a quarter turn and the speed ratio is equal to 1 / 1.10;
16 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine halbe Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis gleich
1/1,10 ist; 16 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by half a turn and the speed ratio is equal to 1 / 1.10;
17 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine dreiviertel Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis gleich
1/1,10 ist; 17 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by a three-quarter turn and the speed ratio is equal to 1 / 1.10;
18 Konfiguration
gemäß 10,
wobei das Werkstück
um eine volle Drehung weitergedreht ist und das Drehzahlverhältnis gleich
1/1,10 ist; 18 Configuration according to 10 wherein the workpiece is further rotated by one full turn and the speed ratio is equal to 1 / 1.10;
19 Einzeichnung
der Stellungen der Drehpositionen 1 bis 4 des
Werkzeugs auf der abgewickelten Zylindermantelfläche des Innenbereiches des
Werkstücks
gemäß 10 und 15 bis 18,
wobei eine definierte axiale Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück vorliegt; 19 Drawing of the positions of the rotary positions 1 to 4 of the tool on the unwound cylinder surface of the inner region of the workpiece according to 10 and 15 to 18 , wherein there is a defined axial relative movement of the tool and workpiece;
20a Längsschnitt
des Werkzeugs gemäß 6b und
eines Werkstücks
bei spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen in Bereichen des Werkstücks; 20a Longitudinal section of the tool according to 6b and a workpiece in machining operations in areas of the workpiece;
20b Längsschnitt
des Werkzeugs gemäß 6c und
eines Werkstücks
bei spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen in Bereichen des Werkstücks. 20b Longitudinal section of the tool according to 6c and a workpiece during machining operations in areas of the workpiece.
Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in den 1 bis 20b mit
denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are in the 1 to 20b provided with the same reference numerals.
WERKZEUGTOOL
Das
Werkzeug 100 gemäß 1 bis 4 weist
einen Grundkörper 101 und
einen Gewindeformbereich 102 auf, der um eine zentral längs durch den Grundkörper 101 verlaufende
Werkzeugachse AWZ, die insbesondere eine
Hauptträgheitsachse oder
Eigenachse des Werkzeugs ist, rotierbar ist. Der Grundkörper 101 ist
in der Regel im Wesentlichen zylindrisch, also im Querschnitt im
Wesentlichen kreisförmig,
geformt. Der Querschnitt des Grundkörpers 101 kann neben
der Kreisform auch beliebige andere Formen aufweisen, auch eine
sich vergrößernde oder
verkleinernde und/oder sich in der Form verändernde Querschnittsform. Insbesondere
kann der Grundkörper 101 im
eigentlichen Gewindeformbereich 102 einen größeren Durchmesser
als im Bereich, der nicht für
die eigentliche Gewindeerzeugung relevant ist, aufweisen. Der Grundkörper 101 besitzt einen
Teil 103 ohne Gewindeformbereich.The tool 100 according to 1 to 4 has a basic body 101 and a thread forming area 102 on, around a central longitudinally through the main body 101 extending tool axis A WZ , which is in particular a main axis of inertia or the axis of the tool is rotatable. The main body 101 is generally substantially cylindrical, that is substantially circular in cross-section, shaped. The cross section of the main body 101 In addition to the circular shape, it may also have any other shapes, including a cross-sectional shape that enlarges or reduces and / or changes its shape. In particular, the main body 101 in the actual thread forming area 102 a larger diameter than in the area that is not relevant to the actual thread generation, have. The main body 101 owns a part 103 without thread forming area.
Um
im weiteren Verlauf der Beschreibung mittels 1 bis 5 das Werkzeugs 100 und mittels 6 bis 19 das
erfindungsgemäße Arbeitsverfahren
zum Erzeugen eines Innengewindes mithilfe des Werkzeugs 100 anschaulich
erläutern
zu können,
sind vier Drehpositionen 1, 2, 3 und 4 auf dem Außenumfang
des Werkzeugs 100, die bezogen auf die Werkzeugachse AWZ des Werkzeugs jeweils um einen Winkel
von 90° entgegen
dem Uhrzeigersinn (in der gesamten Beschreibung immer bezogen auf
die Orientierung der Werkzeugachse AWZ vom Gewindeformbereich 102 hin
zum Anteil 103 ohne Gewindeformbereich des Grundkörpers 101)
versetzt sind, markiert.To later in the description by means of 1 to 5 the tool 100 and by means of 6 to 19 the inventive working method for creating an internal thread using the tool 100 to be able to explain clearly, four rotational positions 1, 2, 3 and 4 are on the outer circumference of the tool 100 , with respect to the tool axis A WZ of the tool in each case by an angle of 90 ° counterclockwise (in the entire description always based on the orientation of the tool axis A WZ of the thread forming area 102 towards the share 103 without thread forming area of the main body 101 ) are marked.
Am
Außenumfang
oder an der Mantelfläche des
Gewindeformbereiches 102 des Grundkörpers 101 sind in
einer um die Werkzeugachse AWZ verlaufenden
Schraubenlinie, die eine konstante Steigung aufweist, Formzähne 11 bis 15, 21 bis 24, 31 bis 34, 41 bis 44 an
Drehpositionen 1 bis 4 und weitere Formzähne an weiteren Drehpositionen
angeordnet, die radial von der Werkzeugachse AWZ weg
am weitesten nach außen
ragen, an denen also das Werkzeug 100 und dessen Grundkörper 101 den
größten Außendurchmesser
d aufweisen. Insbesondere können
die Formzähne
dabei so angeordnet sein, dass jeweils ein Formzahn 12 (22, 32, 42, 13, 23, 33, 43 usw.),
der nach einem einzelnen vollen Schraubenliniengang auf einen Formzahn 11 (21, 31, 41, 12, 22, 32, 42 usw.)
folgt, in Richtung parallel zur Werkzeugachse AWZ gesehen jeweils
genau fluchtend angeordnet ist, so dass auf dem Gewindeformbereich 102 des
Grundkörpers 101 sog.
(gerade) Formleisten 51, 52, 53, 54 gebildet
werden. Durch Versatz von derart übereinander angeordneten Formzähnen um einen
konstanten Winkel bzgl. der Werkzeugachse AWZ kann
alternativ auch eine spiralige oder gedrallte Anordnung dieser Formleisten 51, 52, 53, 54 auf
dem Gewindeformbereich 102 des Grundkörpers 101 erreicht
werden. d3 ist der Kerndurchmesser, d. h.
der Durchmesser, den das Werkzeug 100 und dessen Grundkörper 101 an
einer Stelle hat, an der beide den größten Außendurchmesser d aufweisen,
wobei der radiale Anteil der Formzähne nicht berücksichtigt wird.
Der von dem Gewindeformbereich 102 des Grundkörpers 101 abgewandte
Anteil 103 des Grundkörpers 101 besitzt
einen Schaftdurchmesser d4 der gleich groß oder kleiner
als der Kerndurchmesser d3 ist.On the outer circumference or on the lateral surface of the thread forming area 102 of the basic body 101 are in a running around the tool axis A WZ helical line having a constant pitch, forming teeth 11 to 15 . 21 to 24 . 31 to 34 . 41 to 44 arranged at rotational positions 1 to 4 and other mold teeth at further rotational positions, the radially projecting away from the tool axis A WZ farthest outward, where so the tool 100 and its basic body 101 have the largest outer diameter d. In particular, the mold teeth can be arranged so that in each case a mold tooth 12 ( 22 . 32 . 42 . 13 . 23 . 33 . 43 etc.) following a single full helical turn on a forming tooth 11 ( 21 . 31 . 41 . 12 . 22 . 32 . 42 etc.), as viewed in the direction parallel to the tool axis A WZ , is arranged in each case exactly aligned, so that on the thread forming area 102 of the basic body 101 so-called (straight) moldings 51 . 52 . 53 . 54 be formed. By displacing such superimposed mold teeth by a constant angle with respect to the tool axis A WZ , a spiral or twisted arrangement of these moldings can alternatively be used 51 . 52 . 53 . 54 on the thread forming area 102 of the basic body 101 be achieved. d 3 is the core diameter, ie the diameter of the tool 100 and its basic body 101 has at a location where both have the largest outer diameter d, wherein the radial portion of the forming teeth is not taken into account. The of the thread forming area 102 of the basic body 101 remote share 103 of the basic body 101 has a shank diameter d 4 which is equal to or smaller than the core diameter d 3 .
Die
Gewindesteigung Phz, d. h. die Steigung der
Schraubenlinie, die von den entsprechend angeordneten Formzähnen gebildet
wird, ist der Abstand zwischen zwei benachbarten zur Werkzeugachse AWZ senkrechten Projektionsebenen, von denen
die eine durch einen beliebigen Punkt auf der Schraubenlinie und
die andere durch denjenigen Punkt auf der Schraubenlinie, der nach
genau einer vollen Drehung der Schraubenlinie um die Werkzeugachse
AWZ erreicht wird, verlaufen. Auf der abgewickelten
Zylindermantelfläche
des Kernbereiches des Gewindeerzeugungsbereiches schließt die abgetragene Schraubenlinie
und die Projektion der Ebene, auf der die Drehachse des Werkstücks AWS senkrecht steht, einen Winkel φ ein. Für diesen
Winkel φ gilt
dabei tan φ =
Phz/(πd3). The pitch Ph z , ie the pitch of the helix formed by the correspondingly arranged dies, is the distance between two adjacent projection planes perpendicular to the tool axis A WZ , one through any point on the helix and the other through that point on the helix, which is reached after exactly one complete rotation of the helix about the tool axis A WZ run. On the unwound cylindrical surface of the core region of the thread-generating region, the abraded helical line and the projection of the plane on which the axis of rotation of the workpiece A W A is perpendicular are at an angle φ. For this angle φ applies tan φ = Ph z / (Πd 3 ).
Die
Projektion der Schraubenlinie, die von den auf dem Gewindeformbereich 102 des
Grundkörpers 101 angeordneten
Formzähnen
gebildet wird, auf die Längsebene
des Werkzeugs gemäß 4 erzeugt
eine Projektionslinie 104, die mit der Ebene, auf die die
Werkzeugachse AWZ senkrecht steht, einen
Winkel χ einschließt. Auf
diese Projektionslinie 104 wiederum steht die Achse 105 senkrecht.
Für diesen
Winkel χ gilt tan χ =
Phz/d3. The projection of the helix, that of the on the thread forming area 102 of the basic body 101 arranged shaped teeth is formed on the longitudinal plane of the tool according to 4 creates a projection line 104 which forms an angle χ with the plane on which the tool axis A WZ is perpendicular. On this projection line 104 again the axis stands 105 perpendicular. For this angle χ applies tan χ = Ph z / d 3 ,
In
der in 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform
des Werkzeugs 100 liegt die Längsschnittsachse jedes einzelnen
Formzahns 11, 12 bis 15, 21 bis 34, 41,
bis 44 in einer Ebene, auf die die Werkzeugachse AWZ senkrecht steht. Es ist dabei allerdings
zu beachten, dass die in 2 gezeigte Ausführungsform
des Werkzeugs 100 einen Spezialfall bzgl. der Ausrichtung
der Längsschnittsachsen der
Formzähne 11 bis 44 darstellt.
Im Allgemeinen liegen die Längsschnittsachsen
der Formzähne
in Ebenen, die mit der Ebene, auf die die Werkzeugachse AWZ senkrecht steht, Winkel ungleich Null
einschließen,
wobei insbesondere die Längsschnittsachsen
der Formzähne
in Ebenen, die mit der Ebene, auf die die Werkzeugachse AWZ senkrecht steht, ein und denselben festen
Winkel ungleich Null einschließen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, dass dieser letztgenannte feste
Winkel ungleich Null auf die Steigung des zu formenden Gewindes
angepasst ist.In the in 1 to 4 illustrated embodiment of the tool 100 lies the longitudinal axis of each individual tooth form 11 . 12 to 15 . 21 to 34 . 41 , to 44 in a plane on which the tool axis A WZ is vertical. It should be noted, however, that the in 2 shown embodiment of the tool 100 a special case regarding the alignment of the longitudinal axes of the teeth 11 to 44 represents. In general, the longitudinal axes of the mold teeth are in planes which are non-zero with the plane to which the tool axis A WZ is perpendicular, in particular the longitudinal axes of the mold teeth in planes perpendicular to the plane to which the tool axis A WZ is perpendicular is one and the same fixed angle nonzero include. It is particularly preferred that this latter fixed angle is equal to zero adapted to the pitch of the thread to be formed.
Insbesondere
bzgl. der Querschnittsebene, die durch einen einzelnen Formzahn 11 bis 44 verläuft, ist
der Formzahn 11 bis 44 spiegelsymmetrisch, weist
also zueinander spiegelsymmetrische Flanken auf. Aber auch eine
asymmetrische Gestalt mit asymmetrischen Flanken ist möglich, die
z. B. hinsichtlich des Formverhaltens beim Gewindeformprozess möglichst
vorteilhafte Eigenschaften besitzt.In particular with respect to the cross-sectional plane through a single form tooth 11 to 44 runs, is the form tooth 11 to 44 mirror-symmetrical, thus has mutually mirror-symmetrical flanks. But also an asymmetrical shape with asymmetric flanks is possible, the z. B. as regards the shape behavior in the thread forming process has the most advantageous properties.
5a, 5b und 5c zeigen
unterschiedliche Ausführungsbeispiele
jeweils eines einzelnen Formzahns 11 bis 44 im
Querschnitt. Der Formzahn 11 bis 44 besitzt Flanken 108 bzw. 109,
die auf der dem Anteil 103 des Grundkörpers 101 ohne Gewindeformbereich 102 abgewandten 106 bzw.
zugewandten 107 Seite liegen. Diese Flanken 108 und 109 können eine
ebene und/oder gewölbte,
wobei eine konvexe Wölbung
bevorzugt ist, Form aufweisen. 5a . 5b and 5c show different embodiments of a single forming tooth 11 to 44 in cross section. The form tooth 11 to 44 has flanks 108 respectively. 109 that on the the share 103 of the basic body 101 without thread forming area 102 facing away 106 or facing 107 Lying side. These flanks 108 and 109 may have a plane and / or curved, with a convex curvature is preferred to have shape.
Zwischen
den beiden Bereichen der Flanken 108 und 109 kann
ein Mittelbereich 110, dessen Außenfläche im Wesentlichen parallel
zum Grundkörper 101 bzw.
der Werkzeugachse AWZ verläuft, vorhanden
sein, so wie es in 5a im Fall für zwei Flanken mit ebener Form
dargestellt ist. Dabei kann der Abstand des Mittelbereichs 110 eine
festen Wert besitzen oder in tangentialer Richtung Grundkörper 101 variieren.
Weiterhin ist es auch möglich,
dass die Außenfläche des
Mittelbereich 110 nicht parallel zum Grundkörper 101 bzw.
der Werkzeugachse AWZ verläuft, so
z. B. wenn die radial äußersten
Abschnitte der Flanken 108 und 109 radial verschieden
weit vom Grundkörper 101 bzw.
von der Werkzeugachse AWZ beabstandet sind.
Gemäß 5a schließen weiterhin
die Flanken 108 bzw. 109 mit zur Werkzeugachse AWZ senkrechten Projektionsebene einen Winkel β bzw. γ ein. Insbesondere
können
die Winkel β und γ gleich groß sein oder
verschieden groß sein.Between the two areas of the flanks 108 and 109 can be a mid-range 110 whose outer surface is substantially parallel to the main body 101 or the tool axis A WZ runs, be present, as it is in 5a in the case shown for two flanks with a flat shape. The Ab stood in the middle range 110 have a fixed value or in a tangential direction basic body 101 vary. Furthermore, it is also possible that the outer surface of the central region 110 not parallel to the main body 101 or the tool axis A WZ runs, so z. B. when the radially outermost portions of the flanks 108 and 109 radially different from the main body 101 or spaced from the tool axis A WZ . According to 5a continue to close the flanks 108 respectively. 109 with the projection axis perpendicular to the tool axis A WZ an angle β or γ a. In particular, the angles β and γ may be equal or different in size.
Der
Mittelbereich zwischen den beiden Bereichen der Flanken 108 und 109 kann
aber wie in 5b auch völlig fehlen, so dass die Flanken 108 und 109 an
der Stelle, an der sie radial von der Werkzeugachse AWZ weg
am weitesten nach außen
ragen, in einem Punkt zusammentreffen.The middle area between the two areas of the flanks 108 and 109 but like in 5b also completely missing, so the flanks 108 and 109 at the point where they project radially outward from the tool axis A WZ furthest outward, meet in one point.
5c zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines einzelnen Formzahns mit zwei Flanken mit gewölbter Form,
wobei eine konvexe Wölbung
vorliegt. In der Querschnittsdarstellung sind zwei Projektionslinien 111 bzw. 112 eingezeichnet,
die von den Schnittpunkten der Flanken 108 bzw. 109 mit
dem Grundkörper 101 bis
zu den Stellen der Flanken 108 bzw. 109, an denen
sie radial von der Werkzeugachse AWZ weg
am weitesten nach außen
ragen, verlaufen. Diese Projektionslinien 111 bzw. 112 schließen mit
zur Werkzeugachse AWZ senkrechten Projektionsebene
einen Winkel β bzw. γ ein. Insbesondere
können
die Winkel β und γ gleich groß sein. 5c shows an embodiment of a single molding tooth with two flanks of curved shape, wherein there is a convex curvature. In the cross-sectional representation are two projection lines 111 respectively. 112 drawn from the intersections of the flanks 108 respectively. 109 with the main body 101 to the points of the flanks 108 respectively. 109 at which they protrude radially outward from the tool axis A WZ farthest outward, run. These projection lines 111 respectively. 112 enclose an angle β or γ with the projection plane perpendicular to the tool axis A WZ . In particular, the angles β and γ can be equal.
Zusammenfassend
ist zur Gestaltung der einzelnen Formzähne festzuhalten, dass diese
Gestaltung von verschiedenen Faktoren hinsichtlich des im Werk stück 200 zu
erzeugenden Gewindes wie z. B. dem Werkstückmaterial abhängig ist.In summary, the design of the individual teeth form that this design of various factors in terms of the work piece 200 to be generated thread such. B. the workpiece material is dependent.
6a, 6b und 6c zeigen
unterschiedliche Ausführungsbeispiele
für ein
erfindungsgemäßes Werkzeug
zum Gewindeformen von eingängigen
Gewinden, bei denen das Werkzeug zusätzliche Elemente aufweist,
die für
spanabhebende Bearbeitungsvorgänge
beim Erzeugen eines Gewindes in einem Werkstück geeignet sind. 6a . 6b and 6c show different embodiments of a tool according to the invention for thread forming of single-thread threads, in which the tool has additional elements that are suitable for machining operations in creating a thread in a workpiece.
Dabei
umfasst das Ausführungsbeispiel
des Werkzeugs nach 6a elf (nicht-spiralig angeordneten)
Formleisten mit Formzähne 11 bis 15, 21 bis 24, 41 bis 44 an
Drehpositionen 1, 2 und 4 und weitere Formzähne an weiteren Drehpositionen
und eine Leiste 56 von Kernschneiden 61, 62, 63, 64 und 65 zum
Glätten
von durch die Formzähne
geformten Gewindebereichen.In this case, the embodiment of the tool according to 6a eleven (non-spirally arranged) moldings with form teeth 11 to 15 . 21 to 24 . 41 to 44 at rotational positions 1, 2 and 4 and more form teeth at other rotational positions and a bar 56 of core cutting 61 . 62 . 63 . 64 and 65 for smoothing threaded portions formed by the molding teeth.
6b weist
dahingegen neben einem Gewindeformbereich 102 des Grundkörpers 101,
der dem von 1 bis 4 entspricht,
eine Senkfase 120 mit einem (axialen) Schneidabschnitt
auf, die sich bzgl. der axialen Vorschubrichtung am Anfang des Werkzeugs 100 befindet.
Die Senkfase 120 umfasst dabei Spannuten 127 und
Kernreibteile 126 mit Schneiden 121, 122 und 123 zum
Schneiden mit definierten Konturen in einem Werkstück in Bereichen, die
räumlich
vom zu erzeugenden Gewinde getrennt sind. 6b points, however, next to a thread forming area 102 of the basic body 101 that of 1 to 4 corresponds, a Senkfase 120 with an (axial) cutting section, which with respect. The axial feed direction at the beginning of the tool 100 located. The chamfer bevel 120 includes flutes 127 and core friction parts 126 with cutting 121 . 122 and 123 for cutting with defined contours in a workpiece in areas that are spatially separated from the thread to be generated.
Gemäß 6c kann
das Werkzeug 100 eine Senkfase 125 mit zwei (axialen)
Schneidabschnitten besitzen, wobei die Senkfase 125 Spannuten 127 und
Kernreibteile 126 mit Schneiden 121, 122, 124 und 124,
die so angeordnet sind, dass sie beim Schneiden mit definierten
Konturen in einem Werkstück
teilweise gleichzeitig im Einsatz sind.According to 6c can the tool 100 a chamfer 125 having two (axial) cutting sections, wherein the countersinking bevel 125 flutes 127 and core friction parts 126 with cutting 121 . 122 . 124 and 124 , which are arranged so that they are partly simultaneously used during cutting with defined contours in a workpiece.
FUNKTION UND
VERFAHREN MIT WERKSTÜCKFUNCTION AND
PROCEDURE WITH WORKPIECE
In
den folgenden Betrachtungen rotiert das Werkzeug 100 um
die Werkzeugachse AWZ, weshalb AWZ auch die Drehachse des Werkzeugs 100 ist.
Der Grundkörper 101 des
Werkzeugs 100 ist im Betrieb an einem Ende in eine nicht
dargestellte Einspannvorrichtung oder einen Werkzeughalter oder
ein Werkzeugfutter einer Werkzeugmaschine gehaltert oder eingespannt,
die bzw. das mit wenigstens einem Antrieb zum Antreiben oder Bewegen
des Werkzeugs 100 gekoppelt ist.In the following considerations, the tool rotates 100 around the tool axis A WZ , which is why A WZ also the axis of rotation of the tool 100 is. The main body 101 of the tool 100 is in operation at one end in a jig, not shown, or a tool holder or a tool chuck of a machine tool held or clamped, the or with at least one drive for driving or moving the tool 100 is coupled.
Mithilfe
des Werkzeugs 100 wird ein Gewinde in einem Werkstück 200 erzeugt.
Dieses Werkstück 200 besitzt
analog zum Werkzeug 100 eine durch das Werkstück verlaufende
Werkstückachse AWS, die insbesondere eine Hauptträgheitsachse oder
Eigenachse des Werkstücks 200 ist.
In geeigneten Ausführungsformen,
wie sie auch in den beigefügten
Figuren dargestellt sind, der vorliegenden Erfindung, rotiert das
Werkstück
um eine Drehachse, wobei insbesondere die Drehachse mit der genannten
Werkstückachse
AWS zusammenfällt.Using the tool 100 becomes a thread in a workpiece 200 generated. This workpiece 200 owns analogous to the tool 100 a workpiece axis A WS extending through the workpiece, in particular a main axis of inertia or an axis of the workpiece 200 is. In suitable embodiments, as also shown in the attached figures of the present invention, the workpiece rotates about a rotation axis, wherein in particular the axis of rotation coincides with said workpiece axis A WS .
7 bis 9 verdeutlichen
das erfindungsgemäße Arbeitsverfahren
zum Erzeugen eines Innengewindes mithilfe des Werkzeugs 100 gemäß 1 bis 5 im Werkstück 200 in einer Prinzipdarstellung.
Im Folgenden bedeuten axiale bzw. radiale Richtungen diejenigen
Richtungen die parallel bzw. in einer Ebene senkrecht zur Werkstückachse AWS verlaufen. 7 to 9 illustrate the working method according to the invention for generating an internal thread using the tool 100 according to 1 to 5 in the workpiece 200 in a schematic diagram. In the following, axial or radial directions mean those directions which run parallel or in a plane perpendicular to the workpiece axis A WS .
In 7 sind
das Werkzeug 100 gemäß 1 bis 4 und
das Werkstück 200,
das eine zylinderförmige
Ausnehmung mit einem Zylinderdurchmesser D3 aufweist,
im Längsschnitt
beim Gewindeformen eines Innengewindes in einem Zustand dargestellt,
in dem das Werkzeug 100 bereits so weit in die zylinderförmige Ausnehmung
des Werkstücks 200 eingebracht
worden ist, dass das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 in
radialer Richtung relativ gegeneinander zugestellt werden können, sobald
sichergestellt ist, dass (zumindest) das Werkzeug 100 eine
Rotationsbewegung um seine Werkzeugachse AWZ ausführt.In 7 are the tool 100 according to 1 to 4 and the workpiece 200 , which has a cylindrical recess with a cylinder diameter D 3 , shown in longitudinal section when thread forming an internal thread in a state in which the tool 100 already so far in the cylindrical recess of the workpiece 200 has been introduced that the tool 100 and the workpiece 200 in the radial direction relative to each other can be delivered as soon as it is ensured that (at least) the tool 100 performs a rotational movement about its tool axis A WZ .
Gemäß 7 gilt
für den
Durchmesser D3 der zylinderförmigen Ausnehmung
D3 > d,
wobei der Außendurchmesser
d des Werkzeugs 100 auch klei ner als der Kerndurchmesser
D1 des zu formenden Innengewindes ist, und
die Zylinderachse fällt
mit der Werkstückachse
AWS zusammen. Außerdem ist D3 etwas
größer als
der Kerndurchmesser D1 des zu formenden
Innengewindes, d. h. es gilt D3 > D1 > d. Die Abhängigkeit
zwischen dem Zylinderdurchmesser D3 der
Ausnehmung und dem Kerndurchmesser D1 des zu
erzeugenden Innengewindes ist in einschlägiger Literatur zum Gewindefurchen
beschrieben (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seite 318 bis 323).According to 7 applies to the diameter D 3 of the cylindrical recess D 3 > d, wherein the outer diameter d of the tool 100 Also Dressing ner than the core diameter D 1 of the internal thread to be formed is, and the cylinder axis coincides with the workpiece axis A WS . In addition, D 3 is slightly larger than the core diameter D 1 of the internal thread to be formed, ie D 3 > D 1 > d. The dependence between the cylinder diameter D 3 of the recess and the core diameter D 1 of the internal thread to be produced is described in the relevant literature on thread rolling (see EMUGE Handbook, Chapter 9, pages 318 to 323).
Während sich
das Werkzeugs 100 und das Werkstück 200 im Verlaufe
des erfindungsgemäßen Gewindeformverfahrens
miteinander im Eingriff befinden, muss gewährleistet sein, dass (zumindest) das
Werkzeug 100 eine Rotationsbewegung um seine Werkzeugachse
AWZ ausführt.While the tool is 100 and the workpiece 200 In the course of the thread forming process according to the invention are in engagement with each other, it must be ensured that (at least) the tool 100 performs a rotational movement about its tool axis A WZ .
Zu
beachten ist, dass gemäß der vorliegenden
Erfindung, die Drehachse bzw. Werkzeugachse AWZ des
Werkzeugs 100 und die Drehachse bzw. Werkstückachse
AWS des Werkstücks 200, zumindest
während
sich das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 im Eingriff
miteinander befinden, parallel zueinander sind, wobei sich im Falle,
dass ein Innengewinde im Werkstück 200 zu
formen ist (wie es im Übrigen
in 7 bis 19 dargestellt
ist), das Werkzeug 100 mit dem Werkstück 200 an der Innenseite
des Werkstücks 200,
an der ein Innengewinde zu formen ist, in Eingriff befindet.It should be noted that according to the present invention, the axis of rotation or tool axis A WZ of the tool 100 and the axis of rotation or workpiece axis A WS of the workpiece 200 At least while the tool 100 and the workpiece 200 are in engagement with each other, are parallel to each other, being in the event that an internal thread in the workpiece 200 to shape is (as it is in the rest of 7 to 19 is shown), the tool 100 with the workpiece 200 on the inside of the workpiece 200 in which an internal thread is to be formed, is engaged.
In 8 ist
im Längsschnitt
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 7 bei
voller radialer Zustellung t dargestellt, wobei aber noch keine
axiale Zustellbewegung ausgeführt
worden ist.In 8th is the tool in longitudinal section 100 and the workpiece 200 according to 7 shown at full radial delivery t, but still no axial feed movement has been performed.
9 zeigt
im Längsschnitt
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 7 bei
voller radialer Zustellung t und voller axialer Zustellung a. Die
axiale Zustellung des rotierenden Werkzeugs ist bei gleichbleibender
radialer Zustellung, nämlich
der vollen radialen Zustellung t, ausgeführt worden. Das Innengewinde
ist komplett geformt worden. Das Werkzeug 100 kann unmittelbar
im Anschluss an den in 9 dargestellten Zustand soweit
senkrecht zur Werkzeugachse AWZ zur Werkstückachse
AWS hin bewegt wer den, bis die Differenz
zwischen der vollen radialen Zustellung t und der dann erreichten
radialen Zustellung größer als
die Differenz zwischen dem Außendurchmesser
D und dem Kerndurchmesser D1 des geformten
Innengewindes ist. Wenn diese letztgenannte Bedingung erfüllt ist,
ist sichergestellt, dass sich die Formzähne des Werkzeugs 100 nicht
mehr in Eingriff mit dem Werkstück 200 befinden,
und mit der Rückholbewegung
des Werkzeugs 100 in axialer Richtung aus der zylinderförmigen Ausnehmung
des Werkstücks 200 heraus
kann begonnen werden. 9 shows in longitudinal section the tool 100 and the workpiece 200 according to 7 at full radial feed t and full axial feed a. The axial delivery of the rotating tool has been carried out with the same radial delivery, namely the full radial delivery t. The internal thread has been completely formed. The tool 100 can immediately following the in 9 shown state as far as perpendicular to the tool axis A WZ to the workpiece axis A WS down who moved until the difference between the full radial delivery t and the radial delivery then achieved is greater than the difference between the outer diameter D and the core diameter D 1 of the molded internal thread. When this latter condition is met, it is ensured that the mold teeth of the tool 100 no longer in engagement with the workpiece 200 and with the return movement of the tool 100 in the axial direction from the cylindrical recess of the workpiece 200 can be started out.
Um
das erfindungsgemäße Verfahren
weiter zu erläutern,
wird der Arbeitsablauf des Gewindeformens eines Innengewindes für zwei Ausführungsbeispiele
des Gewindeformverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung anhand 10 bis 19 genauer
betrachtet, die jeweils das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 8 bzw.
deren relative Lagen zueinander bei voller radialer Zustellung zu
unterschiedlichen Zeitpunkten zeigen.In order to further explain the method according to the invention, the procedure of tapping an internal thread for two embodiments of the thread forming method according to the present invention is based on 10 to 19 more precisely, each one the tool 100 and the workpiece 200 according to 8th or show their relative positions to each other at full radial delivery at different times.
Für beide
gezeigten Ausführungsbeispiele liegt
eine Rotation des Werkzeugs 100 um seine Werkzeugachse
AWZ und eine Rotation des Werkstücks 200 um
die Werkstückachse
AWS vor, wobei die Rotationsrichtung RWS des Werkstücks 200 um die Werkstückachse
AWS entgegengesetzt zur Rotationsrichtung
RWZ des Werkzeugs 100 um seine
Werkzeugachse AWZ ist. Es wird dabei vorausgesetzt,
dass sich das Werkstück 200 entgegen
dem Uhrzeigersinn um seine Werkstückachse AWS dreht
und dass sich das Werkzeug 100 im Uhrzeigersinn um seine
Werkzeugachse AWZ dreht.For both embodiments shown is a rotation of the tool 100 about its tool axis A WZ and a rotation of the workpiece 200 about the workpiece axis A WS , wherein the rotational direction R WS of the workpiece 200 about the workpiece axis A WS opposite to the direction of rotation R WZ of the tool 100 around its tool axis A WZ is. It is assumed that the workpiece 200 rotates counterclockwise about its workpiece axis A WS and that the tool 100 rotates clockwise about its tool axis A WZ .
Bei
beiden Ausführungsbeispielen
ist zumindest während
der Erzeugung des Gewindes das Drehzahlverhältnis nWS/nWZ der Drehzahl nWZ der
Rotation des Werkzeugs um seine Werkzeugachse und der Drehzahl nWS der Rotation des Werkstücks um die
Werkstückachse
auf einen konstanten Wert eingestellt. Die beiden Ausführungsbeispiele
unterscheiden sich dabei darin, dass dieser konstante Wert für das Drehzahlverhältnis nWS/nWZ beim ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 10 bis 14 exakt gleich
1 und beim zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 10 und 15 bis 19 gleich
1/1,10 = 0,909 ist.In both embodiments, at least during the generation of the thread, the speed ratio n WS / n WZ of the rotational speed n WZ of the rotation of the tool about its tool axis and the rotational speed n WS of the rotation of the workpiece about the workpiece axis is set to a constant value. The two embodiments differ in that this constant value for the speed ratio n WS / n WZ in the first embodiment according to 10 to 14 exactly equal to 1 and in the second embodiment according to 10 and 15 to 19 is equal to 1 / 1.10 = 0.909.
Zur
Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren zum Erzeugen
eines Innengewindes mithilfe des Werkzeugs 100 im Werkstück 200 werden
die vier markierten Drehpositionen 1, 2, 3 und 4 auf dem Außenumfang
des Werkzeugs 100, die bezogen auf die Werkzeugachse AWZ des Werkzeugs jeweils um einen Winkel
von 90° entgegen dem
Uhrzeigersinn versetzt sind, hinsichtlich ihrer Stellung zu vier
auf der Zylindermantelfläche
des Innenbereiches des Werkstücks
markierten Positionen A, B, C und D, die bezogen auf die Drehachse
AWS des Werkstücks 200 jeweils um
einen Winkel von 90° im
Uhrzeigersinn versetzt sind, betrachtet.To illustrate the working method according to the invention for creating an internal thread using the tool 100 in the workpiece 200 become the four marked rotational positions 1, 2, 3 and 4 on the outer circumference of the tool 100 , which are offset in relation to the tool axis A WZ of the tool in each case by an angle of 90 ° counterclockwise, with respect to their position on four on the cylinder surface of the inner region of the workpiece marked positions A, B, C and D, with respect to the axis of rotation A WS of the workpiece 200 each offset by an angle of 90 ° clockwise, considered.
In
der Ausgangskonfiguration für
beide dargestellten Ausführungsbeispiele,
die in 10 gezeigt ist, befindet sich
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 in einer Stellung,
bei der sich die Markierung A der Zylindermantelfläche des
Innenbereiches des Werkstücks 200 und
die Drehposition 1 des Werkzeugs 100 (exakt) gegenüberliegen,
d. h. der Abstand zwischen Markierung A und Drehposition 1 ist minimal.In the initial configuration for both illustrated embodiments, which in 10 ge shows is the tool 100 and the workpiece 200 in a position in which the mark A of the cylinder jacket surface of the inner region of the workpiece 200 and the rotational position 1 of the tool 100 (Exactly) opposite, ie the distance between mark A and rotational position 1 is minimal.
Im
Folgenden wird nun das erste Ausführungsbeispiel des Gewindeformverfahrens,
wie es in 10 bis 14 veranschaulicht
ist, erläutert.In the following, the first embodiment of the thread forming method will be described, as it is shown in FIG 10 to 14 is illustrated explained.
11 zeigt
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 8,
wobei das Werkstück 200 um
eine viertel Drehung um seine Drehachse AWS gegenüber der
Stellung in 10 weitergedreht ist, für den Fall,
dass das Drehzahlverhältnis
nWS/nWZ exakt gleich
1 ist. Da nWS/nWZ=
1 gilt, hat sich auch das Werkzeug 100 um seine Drehachse
AWZ gegenüber der Stellung in 10 um
eine viertel Drehung in der entgegengesetzten Drehrichtung weitergedreht,
weshalb sich die Markierung B der Zylindermantelfläche des
Innenbereiches des Werkstücks 200 und
die Drehposition 2 des Werkzeugs 100 (exakt) gegenüberliegen. 11 shows the tool 100 and the workpiece 200 according to 8th , where the workpiece 200 by a quarter turn around its axis of rotation A WS with respect to the position in 10 is further rotated, in the event that the speed ratio n WS / n WZ is exactly equal to 1. Since n WS / n WZ = 1, so has the tool 100 about its axis of rotation A WZ relative to the position in 10 rotated by a quarter turn in the opposite direction of rotation, which is why the mark B of the cylinder jacket surface of the inner region of the workpiece 200 and the rotational position 2 of the tool 100 (exactly) opposite.
In 12 bzw. 13 sind
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 8 abgebildet,
wobei das Werkstück 200 um
eine halbe bzw. eine dreiviertel Drehung um seine Drehachse AWS gegenüber
der Stellung in 10 weitergedreht ist, für den Fall,
dass das Drehzahlverhältnis
nWS/nWZ exakt gleich
1 ist. Da nWS/nWZ =
1 gilt, hat sich auch das Werkzeug 100 um seine Drehachse
AWZ gegenüber der Stellung in 10 um
eine halbe bzw. eine dreiviertel Drehung in der entgegengesetzten
Drehrichtung weitergedreht, weshalb sich die Markierung C bzw. D
der Zylindermantelfläche
und die Drehposition 3 bzw. 4 des Werkzeugs 100 (exakt)
gegenüberliegen.In 12 respectively. 13 are the tool 100 and the workpiece 200 according to 8th shown, with the workpiece 200 by a half or a three-quarter turn about its axis of rotation A WS with respect to the position in 10 is further rotated, in the event that the speed ratio n WS / n WZ is exactly equal to 1. Since n WS / n WZ = 1, so has the tool 100 about its axis of rotation A WZ relative to the position in 10 further rotated by half or three quarters of a turn in the opposite direction of rotation, which is why the mark C or D of the cylinder jacket surface and the rotational position 3 and 4 of the tool 100 (exactly) opposite.
In 14 sind
die Stellungen der Drehpositionen 1 bis 4 des Werkzeugs 100 auf
der abgewickelten Zylindermantelfläche des Innenbereiches des Werkstücks 200 für den Fall,
dass das Drehzahlverhältnis
nWS/nWZ exakt gleich
1 ist und keine axiale Relativbewegung von Werkzeug 100 und
Werkstück 200 vorliegt,
eingezeichnet, wobei vorausgesetzt wird, dass in Richtung der Werkzeugachse
AWZ an jeder Drehposition 1 bis 4 (und an
den weiteren nicht-markierten Drehpositionen, an denen sich Formzähne befinden)
jeweils vier volle Formzähne genau
fluchtend (gerade Formleisten 51 bis 54) auf dem
Werkzeug 100 angeordnet sind oder anders ausgedrückt, dass
die Formzähne
des Werkzeugs vier Schraubenliniengänge bilden, so wie es in 4 dargestellt
ist.In 14 are the positions of the rotational positions 1 to 4 of the tool 100 on the unwound cylindrical surface of the interior of the workpiece 200 in the event that the speed ratio n WS / n WZ is exactly equal to 1 and no axial relative movement of the tool 100 and workpiece 200 is present, wherein it is assumed that in the direction of the tool axis A WZ at each rotational position 1 to 4 (and at the other non-marked rotational positions in which mold teeth are) each four full teeth exactly aligned (straight moldings 51 to 54 ) on the tool 100 are arranged, or in other words, that the mold teeth of the tool form four helical flights, as it is in 4 is shown.
D.
h. gemäß 10 liegen
in 14 alle Formzähne,
die sich an der Drehposition 1 befinden (dies sind jeweils vier
volle (!) Formzähne 11 bis 15), auf
der abgewickelten Zylindermantelfläche an der durch A markierten
Stelle, wobei die Positionen der Formzähne durch Kreuze kenntlich
gemacht sind. (Bemerkung: Die Tatsache, dass an der durch Markierung
A gekennzeichneten Stelle der Zylindermantelfläche fünf Kreuze eingezeichnet sind,
rührt daher, dass
in dieser Stellung des Werkzeugs 100 und des Werkstücks 200 zueinander
gerade die beiden „halben" Formzähne 11 und 15,
die sich in 4 im Längsschnitt in axialer Richtung
gesehen jeweils genau am vorderen und hinteren Ende des Gewindeformbereiches 102 befinden,
an der durch Markierung A gekennzeichneten Stelle der Zylindermantelfläche anlie gen.
Diese beiden „halben" Formzähne 11 und 15 sind
also quasi als ein einziger „voller" Formzahn aufzufassen
bzw. zu zählen.)Ie. according to 10 lie in 14 all of the molars that are in rotational position 1 (these are four full (!)) teeth 11 to 15 ), on the unwound cylindrical surface at the point marked by A, wherein the positions of the mold teeth are indicated by crosses. (Note: The fact that five crosses are marked on the point of the cylindrical surface indicated by marking A, is due to the fact that in this position of the tool 100 and the workpiece 200 straight to each other, the two "half" form teeth 11 and 15 that are in 4 seen in longitudinal section in the axial direction respectively exactly at the front and rear end of the thread forming area 102 located at the marked by marking A point of the cylinder surface anlie conditions. These two "half" Formzähne 11 and 15 are, so to speak, to be considered as one single "full" form tooth.)
Nach
der in 11 dargestellten viertel Drehung
des Werkstücks 200 um
seine Drehachse AWS gegenüber der
Stellung in 10 befinden sich in 14 die
Formzähne 21 bis 24 der
durch 2 markierten Drehposition des Außenumfanges des Werkzeugs 100 auf
der abgewickelten Zylindermantelfläche an der durch B markierten
Position. Entsprechend befinden sich auf der abgewickelten Zylindermantelfläche die
Formzähne 31 bis 34 bzw. 41 bis 44 der
durch 3 bzw. 4 markierten Drehpositionen des Außenumfanges des Werkzeugs 100 nach
der in 12 bzw. 13 dargestellten
halben bzw. dreiviertel Drehung des Werkstücks 200 um seine Drehachse
AWS gegenüber der Stellung in 10 an
den durch C bzw. D markierten Positionen.After the in 11 shown quarter turn of the workpiece 200 about its axis of rotation A WS in relation to the position in 10 are located in 14 the form teeth 21 to 24 the marked by 2 rotational position of the outer periphery of the tool 100 on the unwound cylindrical surface at the position marked by B. Accordingly, the form teeth are located on the unwound cylinder surface 31 to 34 respectively. 41 to 44 the marked by 3 or 4 rotational positions of the outer periphery of the tool 100 after the in 12 respectively. 13 shown half or three quarters rotation of the workpiece 200 about its axis of rotation A WS in relation to the position in 10 at the positions marked C and D, respectively.
Nach
einer vollen Drehung des Werkstücks 200 um
seine Drehachse AWS gegenüber der
Stellung in 10 wird dann exakt wieder die
Ausgangsposition wie in 10 angenommen,
was in 14 auf der abgewickelten Zylindermantelfläche der
Konfiguration am rechten Rand der Zeichnung entspricht.After a full rotation of the workpiece 200 about its axis of rotation A WS in relation to the position in 10 will then return exactly to the starting position as in 10 accepted what's in 14 on the unwound cylinder jacket surface corresponds to the configuration on the right side of the drawing.
Wird
in 14 auf der abgewickelten Zylindermantelfläche gestrichelt
die Projektion der Ebene, auf der die Werkstückachse AWS (und
damit auch die Werkzeugachse AWZ) senkrecht
steht, eingezeichnet, so erkennt man, dass die daraus resultierende
Projektionslinie zusammen mit den geformten Gewindegängen, die
in 14 denjenigen parallelen Geraden entsprechen,
die sich ergeben, wenn durch benachbarte markierte Eingriffspositionen
der Formzähne
für jeweils
einen geformten Gewindegang Geraden gelegt werden (d. h. die vier
Geraden, die durch die markierten Positionen 12 bis 11, 13 bis 12, 14 bis 13 und 15 bis 14 verlaufen)
den Steigungswinkel φ einschließen. Für den Steigungswinkel φ gilt dabei
tan φ =
Phz/(πD1).Is in 14 The projection of the plane on which the workpiece axis A WS (and thus also the tool axis A WZ ) is perpendicular is shown in dashed lines on the unwound cylinder jacket surface, it can be seen that the resulting projection line together with the formed threads which are in 14 correspond to those parallel straight lines that result when adjacent straight meshing positions of the forming teeth for each formed thread form straight lines (ie, the four straight lines passing through the marked positions 12 to 11 . 13 to 12 . 14 to 13 and 15 to 14 run) include the pitch angle φ. For the pitch angle φ, tan φ = Ph z / (πD 1 ).
Nun
wird das zweite Ausführungsbeispiel des
Gewindeformverfahrens, wie es in 10 und 15 bis 19 veranschaulicht
ist, erläutert.Now, the second embodiment of the thread forming method as shown in FIG 10 and 15 to 19 is illustrated explained.
15 zeigt
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 8,
wobei das Werkstück 200 um
eine viertel Drehung um seine Drehachse AWS gegenüber der
Stellung in 10 weitergedreht ist, für den Fall,
dass das Drehzahlverhältnis
nWS/nWZ gleich 1/1,10
= 0,909 ist. Da nWS/nWZ =
1/1,10 gilt, hat sich das Werkzeug 100 um seine Werkzeugachse AWZ gegenüber
der Stellung in 10 um einen Winkel Δ = nWZ/nWS·90°=99° in der entgegengesetzten Drehrichtung
weitergedreht, weshalb sich die Markierung B der abgewickelten Zylindermantelfläche und die
Drehposition 2 des Werkzeugs nicht mehr gegenüberliegen.
Vielmehr ist die durch 2 markierte Drehposition des Außenumfanges
des Werkzeugs zu einem früheren
Zeitpunkt bei derjenigen Position auf der abgewickelten Zylindermantelfläche, die
bzgl. der Markierung A der Zylindermantelfläche und der Drehachse AWS einen Winkel von Θ = 90°/1,10 = 81,82° einschließt. 15 shows the tool 100 and the workpiece 200 according to 8th , where the workpiece 200 by a quarter turn around its axis of rotation A WS with respect to the position in 10 is further rotated, in the event that the speed ratio n WS / n WZ is equal to 1 / 1.10 = 0.909. Since n WS / n WZ = 1 / 1.10, the tool has 100 about its tool axis A WZ relative to the position in 10 rotated by an angle Δ = n WZ / n WS · 90 ° = 99 ° in the opposite direction of rotation, which is why the mark B of the unwound cylinder surface and the rotational position 2 the tool no longer face each other. Rather, the rotational position of the outer circumference of the tool indicated by 2 is at an earlier point in time at the position on the unwound cylinder jacket surface which, with respect to the marking A of the cylinder jacket surface and the axis of rotation A WS, has an angle of Θ = 90 ° / 1.10 = 81, 82 ° includes.
In 16, 17 bzw. 18 sind
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 gemäß 8 abgebildet,
wobei das Werkstück 100 um
eine halbe, eine dreiviertel bzw. eine volle Drehung um seine Drehachse
AWS gegenüber der Stellung in 10 weitergedreht
ist, für
den Fall, dass das Drehzahlverhältnis
nWS/nwz gleich 1/1,10
ist. Da nWS/nWZ =
1/1,10 gilt, hat sich das Werkzeug 100 um seine Werkzeugachse
AWZ gegenüber der Stellung in 10 um 2Δ=198°, 3Δ=297° bzw. 4Δ=396° in der entgegengesetzten
Drehrichtung weitergedreht, weshalb sich die Markierungen C, D bzw.
A der abgewickelten Zylindermantelfläche und die Drehpositionen
3, 4 und 1 des Werkzeugs 100 nicht mehr gegenüberliegen. Vielmehr
sind die durch 3, 4 und 1 markierten Drehpositionen des Außenumfanges
des Werkzeugs 100 zu jeweils früheren Zeitpunkten bei denjenigen
Positionen auf der abgewickelten Zylindermantelfläche, die
bzgl. der Markierung A der Zylindermantelfläche und der Werkstückachse
AWS jeweils Winkel von 2Θ=163,63° bzw. 3Θ=245,46° bzw. 4Θ=327,27° einschließen.In 16 . 17 respectively. 18 are the tool 100 and the workpiece 200 according to 8th shown, with the workpiece 100 by a half, a three quarters or a full turn about its axis of rotation A WS with respect to the position in 10 is further rotated, in the event that the speed ratio n WS / n wz is equal to 1 / 1.10. Since n WS / n WZ = 1 / 1.10, the tool has 100 about its tool axis A WZ relative to the position in 10 2Δ = 198 °, 3Δ = 297 ° or 4Δ = 396 ° further rotated in the opposite direction of rotation, which is why the marks C, D and A of the developed cylinder jacket surface and the rotational positions 3, 4 and 1 of the tool 100 no longer facing each other. Rather, the marked by 3, 4 and 1 rotational positions of the outer periphery of the tool 100 at respective earlier times at those positions on the unwound cylindrical surface, with respect to the mark A of the cylinder surface and the workpiece axis A WS each angle of 2Θ = 163.63 ° or 3Θ = 245.46 ° or 4Θ = 327.27 ° lock in.
Analog
zu 14 sind in 19 die
Stellungen der Drehpositionen 1 bis 4 des Werkzeugs 100 auf
der abgewickelten Zylindermantelfläche für den Fall, dass das Drehzahlverhältnis nWS/nWZ gleich 1/1,10
ist und eine zusätzliche
axiale Relativbewegung von Werkzeug und Werkstück relativ zueinander mit einer
axialen Geschwindigkeit vax vax =(nWS – nWZ)Phz vorliegt,
eingezeichnet. Dabei ist vax die axiale
Geschwindigkeitskomponente oder der skalare Wert desjenigen Anteils
vax e →y des Geschwindigkeitsvektors
der Bewegung von Werkzeug und Werkstück relativ zueinander, definiert,
wobei e →y der Einheitsvektor in axialer Richtung
gemäß 19 ist.
Ein positiver Wert von vax steht somit für eine axiale
Bewegung deren Orientierung mit der Orientierung von e →y übereinstimmt
und ein negativer Wert von vax steht somit
für eine
axiale Bewegung deren Orientierung entgegengesetzt zur Orientierung
von e →y ist.Analogous to 14 are in 19 the positions of the rotational positions 1 to 4 of the tool 100 on the unwound cylinder surface in the event that the speed ratio n WS / n WZ is equal to 1 / 1.10 and an additional axial relative movement of the tool and workpiece relative to each other with an axial velocity v ax v ax = (N WS - n WZ ) Ph z present, drawn. In this case, v ax is the axial velocity component or the scalar value of that portion v ax e → y of the velocity vector of the movement of the tool and workpiece relative to one another, where e → y is the unit vector in the axial direction according to FIG 19 is. A positive value of v ax thus stands for an axial movement whose orientation coincides with the orientation of e → y and a negative value of v ax thus stands for an axial movement whose orientation is opposite to the orientation of e → y .
D.
h. gemäß 10 liegen
alle Formzähne, die
sich an der Drehposition 1 befinden, auf der abgewickelten Zylindermantelfläche an der
durch A markierten Stelle am linken Rand, wobei die Positionen der
Formzähne 11 bis 15 durch
Kreuze kenntlich gemacht sind. Nach der in 15 dargestellten
viertel Drehung des Werkstücks 100 um
seine Drehachse AWS gegenüber der
Stellung in 10 befinden sich die Formzähne 21 bis 24 der
durch 2 markierten Drehposition des Außenumfanges des Werkzeugs 100 auf
der abgewickelten Zylindermantelfläche an einer Position, die
in x-Richtung von der durch B markierten Position den Abstand und in axialer Richtung von
der durch B markierten Position den Abstand aufweist. Entsprechend befinden
sich auf der abgewickelten Zylindermantelfläche die Formzähne 31 bis 34 bzw. 31 bis 34 bzw. 41 bis 44 bzw. 11 bis 15 der durch
3 bzw. 4 bzw. 1 markierten Drehpositionen des Außenumfanges des Werkzeugs 100 nach
der in der 16, 17 bzw. 18 dargestellten
halben, dreiviertel bzw. vollen Drehung des Werkstücks 200 um
seine Werkstückachse
AWS gegenüber der Stellung in 10 an
Positionen, die von den durch C, D bzw. A markierten Positionen
die Abstände
2Δsx = –(0,10/1,10)·πD1/2 und 2Δsy = –(0,10/1,10)·Phz/2,3Δsx = –(0,10/1,10)
3πD1/4 und 2Δsy = –(0,10/1,10)·3Phz/4, bzw. 4Δsx = –(0,10/1,10)·πD1 und 4Δsy = –(0,10/1,10)·Phz aufweisen. Zu beachten ist dabei, dass
nach einer vollen Drehung des Werkzeugs 100 um seine Werkzeugachse
AWZ der Formzahn 15 in axialer
Richtung gegenüber
seiner Ausgangsstellung (d. h. gemäß 10) um
ein Wegstück abweicht und dass nach einer
vollen Drehung des Werkstücks 200 um
seine Werkstückachse
AWS das Werkzeug 100 in axialer
Richtung gegenüber
seiner Ausgangsstellung (d. h. gemäß 10) um
ein Wegstück abweicht. Für den Steigungswinkel φ gilt dabei
tan φ =
Phz/(πD1). D. h., aufgrund des Drehzahlverhältnisses
nWS/nWZ = 1/1,10
und der gleichzeitigen axialen Relativbewegung von Werkzeug 100 und
Werkstück 200 mit
der Geschwindigkeit vax =(nWS – nWZ)Phz wird erreicht,
dass der Steigungswinkel genauso groß ist wie beim Gewindeformen
mit Drehzahlverhältnis
nWS/nWZ = 1 und
keiner axialen Relativbewegung von Werkzeug 100 und Werkstück 200.Ie. according to 10 are all the form teeth, which are located at the rotational position 1, on the developed cylinder surface at the marked by A point on the left edge, wherein the positions of the forming teeth 11 to 15 indicated by crosses. After the in 15 shown quarter turn of the workpiece 100 about its axis of rotation A WS in relation to the position in 10 are the form teeth 21 to 24 the marked by 2 rotational position of the outer periphery of the tool 100 on the developed cylindrical surface at a position in the x-direction from the position marked by B the distance and in the axial direction from the position marked by B the distance having. Accordingly, the form teeth are located on the unwound cylinder surface 31 to 34 respectively. 31 to 34 respectively. 41 to 44 respectively. 11 to 15 the marked by 3 or 4 and 1 rotational positions of the outer periphery of the tool 100 after in the 16 . 17 respectively. 18 shown half, three quarters or full rotation of the workpiece 200 about its workpiece axis A WS with respect to the position in 10 at positions corresponding to the distances from the area marked by C, D or A positions 2Δs x = - (0.10 / 1.10) · πD 1/2 and 2Δs y = - (0.10 / 1.10) · ph z / 2,3Δs x = - (0.10 / 1.10) 3πD fourth and 2Δs y = - (0.10 / 1.10) 3Ph · z / 4, or 4Δs x = - (0 , 10 / 1.10) · πD 1 and 4Δs y = - (0.10 / 1.10) · Ph z . It should be noted that after a full rotation of the tool 100 about its tool axis A WZ of the forming tooth 15 in the axial direction relative to its initial position (ie according to FIG 10 ) to a part of the way deviates and that after a full rotation of the workpiece 200 around its workpiece axis A WS the tool 100 in the axial direction relative to its initial position (ie according to FIG 10 ) to a part of the way differs. For the pitch angle φ, tan φ holds = Ph z / (πD 1 ). D. h., Due to the speed ratio n WS / n WZ = 1 / 1.10 and the simultaneous axial relative movement of the tool 100 and workpiece 200 at the speed v ax = (N WS - n WZ ) Ph z is achieved that the pitch angle is the same size as in thread forming with speed ratio n WS / n WZ = 1 and no axial relative movement of the tool 100 and workpiece 200 ,
Im
Vergleich besitzt aber ein Gewinde, das mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei wenigstens einem eingestellten konstanten Wert für das Drehzahlverhältnis nWS/nWZ ungleich 1
geformt worden ist und bei dem mehr als eine volle Umdrehung des
Werkstücks 200 um
seine Werkstückachse
AWS ausgeführt worden ist, während sich
das Werkzeug 100 und das Werkstück 200 miteinander
in Eingriff befunden haben, gegenüber einem Gewinde, das mithilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens
bei einem eingestellten konstanten Wert für Drehzahlverhältnis nWS/nWZ (exakt) gleich
1 geformt worden ist, den Vorteil, dass das auf diese Weise bei
wenigstens einem eingestellten konstanten Wert für nWS/nWZ ungleich 1 geformte Gewinde einem Glättungsprozess unterworfen
worden ist.In comparison, however, has a thread that has been formed using the inventive method at least one set constant value for the speed ratio n WS / n WZ not equal to 1 and in which more than a full revolution of the workpiece 200 around its workpiece axis A WS has been executed while the tool 100 and the workpiece 200 with respect to a thread that has been formed by the method according to the invention at a set constant value for speed ratio n WS / n WZ (exactly) equal to 1, the advantage that in this way at least one set constant value for n WS / n WZ other than 1 shaped thread has been subjected to a smoothing process.
Dieser
Glättungsprozess
ist eine Folge der Tatsache, dass beim Gewindeformen bei wenigstens einem
eingestellten konstanten Wert für
nWS/nWZ ungleich
1 ein einzelner beliebiger Formzahn, der sich in einer Eingriffsposition
mit dem Werkstück 200 befindet,
nach einer vollen Umdrehung des Werkstücks 200 um seine Werkstückachse
AWS seine Eingriffsposition (wobei vorausgesetzt
sei, dass sich dieser Formzahn nach der ausgeführten vollen Umdrehung des
Werkstücks 200 um
seine Werkstückachse
AWS in axialer Richtung gesehen nicht bereits
außerhalb des
Werkstücks 200 befindet)
von seiner Eingriffsposition, die er eine volle Umdrehung des Werkstücks 200 um
seine Werkstückachse
AWS zuvor eingenommen hat, um eine (geringe)
Wegdifferenz abweicht (siehe Erläuterungen
im Zusammenhang mit 15 bis 19). Somit
kommt es zur gewünschten
Glättung
des zu formenden bzw. geformten Gewindes.This smoothing process is a consequence of the fact that when tapping at at least one set constant value for n WS / n WZ not equal to 1, a single arbitrary forming tooth is in an engaged position with the workpiece 200 is located after a full revolution of the workpiece 200 about its workpiece axis A WS its engagement position (assuming that this form tooth after the completed full revolution of the workpiece 200 seen around its workpiece axis A WS in the axial direction is not already outside of the workpiece 200 located) from its engaged position, he a full turn of the workpiece 200 around its workpiece axis A WS has previously taken to a (small) path difference deviates (see explanations in connection with 15 to 19 ). Thus, it comes to the desired smoothing of the formed or formed thread.
In 20a sind das sich um seine Werkzeugachse AWZ rotierende Werkzeug 100 gemäß 6b und
das Werkstück 200,
in dem bereits ein Gewinde geformt worden ist, im Längsschnitt
beim nachträglichen
Ausführen
von spanabhebenden Bearbeitungsvorgängen in Bereichen des Werkstücks 200 mittels
der zusätzlichen
Elemente des Werkzeugs 100 gemäß 6b dargestellt.
Dabei werden mithilfe der Kernreibteile 126 und der Schneiden 121 bis 123 der
Senkfase 120 definierte Konturen im Werkstück 200 erzeugt.In 20a are the tool rotating around its tool axis A WZ 100 according to 6b and the workpiece 200 , in which a thread has already been formed, in longitudinal section during the subsequent execution of machining operations in areas of the workpiece 200 by means of the additional elements of the tool 100 according to 6b shown. This will be done using the Kernreibteile 126 and the cutting 121 to 123 the bevel chamfer 120 defined contours in the workpiece 200 generated.
20b zeigt das sich um seine Werkzeugachse AWZ rotierende Werkzeug 100 gemäß 6c und
das Werkstück 200,
in dem bereits ein Gewinde geformt worden ist, im Längsschnitt
beim nachträglichen
Ausführen
von spanabhebende Bearbeitungsvorgängen in Bereichen des Werkstücks 200 mittels
der zusätzlichen
Elemente des Werkzeugs 100 gemäß 6c, wobei
dessen zwei Senkfasen 120 und 125 so gestaltet
sind, dass gleichzeitig durch mehrere der Schneiden 121 bis 124 spanabhebende Bearbeitungsvorgänge am Werkstück 200 vorgenommen
werden bzw. werden können. 20b shows the tool rotating about its tool axis A WZ 100 according to 6c and the workpiece 200 , in which a thread has already been formed, in longitudinal section during the subsequent execution of machining operations in areas of the workpiece 200 by means of the additional elements of the tool 100 according to 6c , wherein the two bevel chamfer 120 and 125 are designed so that at the same time by several of the cutting edges 121 to 124 Machining operations on the workpiece 200 be or can be made.
-
1,
2, 3, 41,
2, 3, 4
-
Drehpositionenrotational positions
-
11,
12, 13, 14, 15,11
12, 13, 14, 15,
-
Formzähneforming teeth
-
21,
22, 23, 24,21
22, 23, 24,
-
-
31,
32, 33, 34,31
32, 33, 34,
-
-
41,
42, 43, 4441
42, 43, 44
-
-
51,
52, 53, 5451
52, 53, 54
-
Formleistenmoldings
-
5656
-
Leiste
von Kernschneidenstrip
of core cutting
-
61,
62, 63, 64, 6561,
62, 63, 64, 65
-
Kernschneidencore cutting
-
100100
-
WerkzeugTool
-
101101
-
Grundkörperbody
-
102102
-
GewindeformbereichTapping area
-
103103
-
Anteil
des Grundkörpers
ohne Gewindeformbereichproportion of
of the basic body
without thread forming area
-
104104
-
Projektionslinieprojection line
-
105105
-
Achseaxis
-
106106
-
dem
Anteil des Grundkörpers ohne
Gewindeformbereichthe
Share of the basic body without
Tapping area
-
-
abgewandte
Seitefacing away
page
-
107107
-
dem
Anteil des Grundkörpers ohne
Gewindeformbereichthe
Share of the basic body without
Tapping area
-
-
zugewandte
Seitefacing
page
-
108,
109108
109
-
Flanken
eines einzelnen Formzahnsflanks
a single form tooth
-
110110
-
Mittelbereich
eines einzelnen Formzahnsthe central region
a single form tooth
-
111,
112111,
112
-
Projektionslinienprojection lines
-
120,
125120
125
-
SenkfasenSenkfasen
-
121,
122, 123, 124121
122, 123, 124
-
SchneidenTo cut
-
126126
-
KernreibteilKernreibteil
-
127127
-
Spannutflute
-
200200
-
Werkstückworkpiece
-
AWZ A WZ
-
Werkzeugachsetool axis
-
AWS A WS
-
WerkstückachseWorkpiece axis
-
tt
-
volle
radiale Zustellungfull
radial delivery
-
aa
-
volle
axiale Zustellungfull
axial delivery
-
δPhz δPh z
-
axiale
Zustellung bei voller Umdrehung des Werkzeugsaxial
Infeed at full rotation of the tool
-
Phz Ph z
-
Steigung
der Schraubenliniepitch
the helix
-
φφ
-
Steigungswinkel
der Schraubenlinielead angle
the helix
-
χχ
-
Winkelangle
-
β, γβ, γ
-
GewindeflankenwinkelThread flank angle
-
dd
-
Außendurchmesser
des Werkzeugsouter diameter
of the tool
-
d3 d 3
-
Kerndurchmesser
des Werkzeugscore diameter
of the tool
-
d4 d 4
-
Schaftdurchmesser
des WerkzeugsShaft diameter
of the tool
-
DD
-
Außendurchmesser
des Innengewindesouter diameter
of the internal thread
-
D1 D 1
-
Kerndurchmesser
des Innengewindescore diameter
of the internal thread
-
D3 D 3
-
ZylinderdurchmesserCylinder diameter
-
RWZ R WZ
-
Rotationsrichtung
des Werkzeugsdirection of rotation
of the tool
-
RWS R WS
-
Rotationsrichtung
des Werkstücksdirection of rotation
of the workpiece
-
Δ, 2Δ, 3Δ, 4ΔΔ, 2Δ, 3Δ, 4Δ
-
Winkelangle
-
Θ, 2Θ, 3Θ, 4ΘΘ, 2Θ, 3Θ, 4Θ
-
Winkelangle
-
Δsx, 2Δsx,Δs x , 2Δs x ,
-
Abstände in x-RichtungDistances in the x-direction
-
3Δsy, 4ΔsX 3Δs y , 4Δs X
-
-
Δsy, 2Δsy,.DELTA.s y, y 2Δs,
-
Abstände in axialer
RichtungDistances in axial
direction
-
3Δsy, 4ΔsY 3Δs y , 4Δs Y
-
