DE102009049580A1

DE102009049580A1 - Device for thread rolling

Info

Publication number: DE102009049580A1
Application number: DE102009049580A
Authority: DE
Inventors: Bernd-Arno Prof.Dr. Behrens; Hagen Schmidt; Philipp Silberkuhl; Dietmar Dr. Schnier
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-21
Also published as: IL219141A0; RU2012119780A; EP2488314A1; JP2013507256A; US20120186318A1; WO2011044970A1; CN102574195A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Gewindes in ein Werkstück mit zylindrischer Außenfläche durch Gewinderollen mit einem Profilierungswerkzeug mit steigungslosem Profil, wobei die Achse des Profilierungswerkzeuges schräg oder parallel zur Achse des Werkstückes steht, wobei das Profilierungswerkzeug von einer kreisförmigen, um ihre Achse drehbar gelagerten Scheibe gebildet ist, an deren Außenrand zwei ringförmige, koaxiale, steigungslose Profile vorstehen, die zwischen sich einen Ringraum bilden, der in Form und Abmessungen dem Gewindeprofil des zu schaffenden Gewindes entspricht.The invention relates to a device for introducing a thread into a workpiece with a cylindrical outer surface by thread rolling with a profiling tool with a gradient profile, the axis of the profiling tool being at an angle or parallel to the axis of the workpiece, the profiling tool being mounted in a circular manner rotatably about its axis Disc is formed, on the outer edge of which two annular, coaxial, pitch-free profiles protrude, which form an annular space between them which corresponds in shape and dimensions to the thread profile of the thread to be created.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Gewindes in ein Werkstück mit zylindrischer Außenfläche durch Gewinderollen mit einem Profilierungswerkzeug mit steigungslosem Profil, wobei die Achse des Profilierungswerkzeuges insbesondere schräg zur Achse des Werkstückes steht.The invention relates to a device for introducing a thread into a workpiece with a cylindrical outer surface by thread rolling with a profiling tool with stepless profile, wherein the axis of the profiling tool is particularly oblique to the axis of the workpiece.

Unter dem Gewindewalzen, oftmals auch Gewinderollen genannt, versteht man im Allgemeinen die spanlose Fertigung von Gewinde durch Kaltumformung, bei der das Profil in die Oberfläche des entsprechenden Rohrteils gewalzt wird. Nach DIN 8580 gehört das Gewindewalzen zum Umformen, genauer Druckumformen und dort zum Walzen. Die Umformung beruht auf der Erzeugung von Druckspannungen durch ein oder mehrere sich auf dem Werkstück abbildende Werkzeuge. Dieses Verfahren ist wesentlich schneller und bei großen Stückzahlen kostengünstiger als andere Methoden zur Herstellung von Gewinden, namentlich das Gewindeschneiden.Thread rolling, often also referred to as thread rolling, is generally understood to mean the non-cutting production of thread by cold forming, in which the profile is rolled into the surface of the corresponding pipe part. To DIN 8580 Thread rolling belongs to forming, more accurate pressure forming and rolling. The forming is based on the generation of compressive stresses by one or more on the workpiece imaging tools. This method is much faster and more cost effective in large quantities than other methods for producing threads, namely threading.

So sind die Vorteile des Gewindewalzens:

– Keine Korngrenzenunterbrechung; – was wie beim Schneiden eintritt;
– Durch die Kaltverformung wird eine Oberflächenverfestigung erreicht;
– Presspolierte Gewindeflanken können hergestellt werden;
– Eine höhere Verschleißfestigkeit tritt ein;
– Reduzierte Kerbempfindlichkeit
– Keine Späne, dadurch geringerer Materialbedarf
– geringerer Kraftaufwand als beim Gewindeschneiden

So the advantages of thread rolling are:

- no grain boundary interruption; - what happens when cutting;
- The cold deformation surface hardening is achieved;
- Pressed thread flanks can be produced;
- A higher wear resistance occurs;
- Reduced notch sensitivity
- No chips, thus lower material requirements
- Less effort than when tapping

Bei herkömmlichen Gewindewalzen mit Flachwerkzeugen besitzt das Backenpaar das Gewindegegenprofil mit dem Steigungswinkel des Gewindes, wobei eine Backe fest und die andere beweglich angeordnet ist. Das Werkstück wird unter Einwirkung von Reibungskräften abgerollt, so dass am ganzen Umfang das Gewinde entsteht. Die Walzbacken besitzen einen angeschrägten Ein- und Auslauf sowie einen geraden Kalibrierteil.In conventional thread rolling with flat tools, the pair of jaws has the thread counter profile with the pitch angle of the thread, one jaw fixed and the other is arranged to be movable. The workpiece is unrolled under the influence of frictional forces, so that the thread is formed on the entire circumference. The dies have a tapered inlet and outlet and a straight calibration part.

Das Gewindewalzen mit Rundwerkzeugen kann im Einstech- oder Durchlaufverfahren erfolgen. Es können Kurz- oder Langgewinde auch bis an den Bund gewalzt werden. Beim Einstechverfahren besitzen die Rollen das entsprechende Gewindeprofil mit dem gleichen Steigungswinkel, aber entgegengesetzter Drallrichtung. Das Werkstück wird entweder mit einem Lineal gehalten (spitzenlos) oder zwischen Spitzen gespannt. Abgesehen von leichten Ausgleichsbewegungen bleibt das Werkstück beim Walzvorgang axial ruhig. Da das Verhältnis Rollen- zu Werkstückdurchmesser und die Gangzahl genau aufeinander abgestimmt sein müssen, kann ein Rollenpaar nur für ein ganz bestimmtes Gewinde eingesetzt werden.The thread rolling with round tools can be done in a piercing or continuous process. Short or long threads can also be rolled to the waistband. When piercing the rollers have the corresponding thread profile with the same pitch angle, but opposite twist direction. The workpiece is either held with a ruler (centerless) or stretched between points. Apart from slight compensatory movements, the workpiece remains axially steady during the rolling process. Since the ratio of roller to workpiece diameter and the number of gears must be exactly matched, a pair of rollers can only be used for a specific thread.

Beim Durchlaufverfahren weisen die Rollen nebeneinander liegende, steigungslose Gewindeprofile auf. Sie werden um den erforderlichen Steigungswinkel um ihre horizontale Längsachse geschwenkt. Dadurch wird bei einer Umdrehung der axiale Vorschub des Werkstücks um den Steigungsbetrag erzeugt. Die Rollen können im beschränkten Maße auch für verschiedene Werkstückdurchmesser eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren ergibt sich aber im Vergleich zum Einstechverfahren eine geringere Steigungsgenauigkeit.In the continuous process, the rollers have juxtaposed, stepless thread profiles. They are pivoted about the required pitch angle about their horizontal longitudinal axis. As a result, the axial feed of the workpiece is generated by the amount of increase in one revolution. The rollers can also be used to a limited extent for different workpiece diameters. In this method, however, results in a lower pitch accuracy compared to the piercing method.

Selbstöffnende Gewinderollköpfe besitzen meist drei Rollen. Sie werden axial an das Werkstück herangeführt und ziehen sich durch die Schrägstellung der Rollen selbsttätig auf das Werkstück. Wird die vorgesehene Gewindelänge erreicht, öffnet sich der Rollenkopf selbsttätig und kann zurückgezogen werden.Self-opening thread rolling heads usually have three rollers. They are brought axially to the workpiece and pull by the inclination of the rollers automatically on the workpiece. If the intended thread length is reached, the roller head opens automatically and can be withdrawn.

Die bekannten Gewinderollvorrichtungen sind stets ortsfest, da sie erhebliche Außenabmessungen und ein großes Gewicht aufweisen. Ein elektrischer Antrieb ist immer erforderlich. Auch ist dem Stand der Technik im Bereich des Gewinderollens der Umstand zu eigen, dass sie mit Rollen sowie maschinell ausgeführt ist. Im Zuge einer beabsichtigten Gewindeänderung müssten zwangläufig mehrere Werkzeuge, vorzugsweise Rollen ausgetauscht werden, sowie ein maschineller Antrieb vorgesehen werden.The known threaded rolling devices are always stationary, since they have considerable external dimensions and a large weight. An electric drive is always required. Also, the state of the art in the field of thread rolling owns the fact that it is designed with rollers and by machine. In the course of an intended change in the thread would inevitably several tools, preferably roles are replaced, and a machine drive can be provided.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine maximal transportable, vergleichsweise unproblematisch manuell bedienbare Vorrichtung zum Rollen von Außengewinden zu schaffen, bei einfacher Konstruktion und geringen Außenabmessungen.The object of the invention is to provide a maximum transportable, comparatively easy to use manually operable device for rolling external threads, with a simple design and small external dimensions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Profilierungswerkzeug von einer kreisförmigen, um ihre Achse drehbar gelagerten Scheibe gebildet ist, an deren Außenrand zwei ringförmige, koaxiale, steigungslose Profile vorstehen, die zwischen sich einen Ringraum bilden, der in Form und Abmessungen dem Gewindeprofil des zu schaffenden Gewindes entspricht.This object is achieved in that the profiling tool is formed by a circular disk rotatably mounted about its axis, projecting on the outer edge of two annular, coaxial, stepless profiles that form an annular space between them, in the form and dimensions of the thread profile of corresponds to creating thread.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Gewinderollen, bei dem zwischen Rollwerkzeug und Einspannvorrichtung ein Werkstück zu spannen ist und mittels Schraubvorschub festzuklemmen ist. Nach erfolgter Arretierung kann nunmehr durch eine Drehbewegung von Hand ein Gewinde in das Werkstück gerollt werden. Dabei wird die Gewindegeometrie des Werkstücks durch das Rollwerkzeug definiert. Das Rollwerkzeug ist vorzugsweise als ein Schnellwechselstecksystem ausgeführt und kann hierdurch bedingt beliebige Außengewinde fertigen.The invention relates to a device for thread rolling, in which between the rolling tool and jig a workpiece is to be clamped and clamped by means of screw feed. After locking can now be rolled by a rotary motion by hand, a thread in the workpiece. The thread geometry of the workpiece is defined by the rolling tool. The rolling tool is preferably designed as a quick-change plug-in system and can thereby conditionally produce any external thread.

Eine solche Vorrichtung weist bei einfacher Konstruktion eine solch kleine Bauweise auf, dass sie von Hand getragen und betätigt werden kann. Sie benötigt keinen elektrischen Antrieb, sondern die Kräfte können durch Muskelkraft erzeugt werden. Die Werkstücke werden nicht zur Gewinderollvorrichtung gebracht, sondern die Vorrichtung kann leicht zu der Stelle getragen werden, an der ein Gewinde geschaffen werden soll.Such a device has a simple construction on such a small design that it can be carried and operated by hand. It does not require an electric drive, but the forces can be generated by muscle power. The workpieces are not brought to the thread rolling device, but the device can be easily carried to the point at which a thread is to be created.

Zudem ist aus dem Stand der Technik nicht gekannt, das Werkstück als Gleitlager zu lagern, weil hierdurch dem Sachverstand des durchschnittlichen Fachmanns entsprechend ein frisch gerolltes Gewinde beschädigt werden könnte. Vielmehr wird ein Fachmann bewusst versuchen, eine solche Gleitlagerung zu umgehen, um eine Beschädigung des Gewindes zu vermeiden.In addition, it is not known from the prior art to store the workpiece as plain bearings, because this could damage the expertise of the average expert according to a freshly rolled thread. Rather, a person skilled in the art will deliberately try to circumvent such a plain bearing in order to avoid damage to the thread.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung macht man sich die Verfestigung des Werkstoffes durch den Rollvorgang zu Nutze. So wird durch eine Kombination des Bearbeitungsverfahrens in Form des Gewinderollens, mit einer Dimensionierung und Werkstoffauswahl der Zustellungsvorrichtung die Fertigung eines genormten Gewindes auf einem Werkstück ermöglicht. Geschnittene Gewinde würden hier in der Tat bei axialer „Gleitlagerzustellung” vergleichsweise stärker in Mitleidenschaft gezogen werden. So sind geometrie- und werkstoffbedingt die Belastungen auf das Werkstück zu minimieren.In the solution according to the invention, the solidification of the material by the rolling process is used. Thus, by a combination of the machining process in the form of thread rolling, with a dimensioning and material selection of the delivery device allows the production of a standardized thread on a workpiece. In this case, cut threads would be comparatively more affected by axial "plain bearing delivery". Thus, due to geometry and material, the loads on the workpiece are to be minimized.

Auch der Einsatz an unzugänglichen Werkstücken (innerhalb einer nur aufwendig zu demontierenden Maschine) wird durch die vorliegende Erfindung ermöglicht.Also, the use of inaccessible workpieces (within a complicated only to be dismantled machine) is made possible by the present invention.

Ein sicherer Halt bei einfachster Herstellung ist gegeben, wenn das zylindrische Werkstück in einer teilzylindrischen Nut eines Lagerungsteils gehalten ist, deren Längsachse schräg zur Achse des Profilierungswerkzeuges angeordnet ist. Hierbei kann das Lagerungsteil quer und insbesondere rechtwinklig zur Achse des Profilierungswerkzeuges insbesondere von Hand verstellbar sein.A secure hold with the simplest production is given when the cylindrical workpiece is held in a part-cylindrical groove of a bearing part, whose longitudinal axis is arranged obliquely to the axis of the profiling tool. In this case, the bearing part can be adjustable transversely and in particular at right angles to the axis of the profiling tool, in particular by hand.

Eine vorteilhafte alternative Lagerung des Werkstücks wird erreicht, wenn die Innenwand der teilzylindrischen Nut einen Gewindeausschnitt aufweist, der in Form und Steigung im Wesentlichen dem am Werkstück zu schaffenden Gewinde entspricht.An advantageous alternative mounting of the workpiece is achieved if the inner wall of the part-cylindrical groove has a thread cutout which essentially corresponds in shape and pitch to the thread to be created on the workpiece.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das zylindrische Werkstück auf der dem Profilierungswerkzeug gegenüberliegenden Seite durch mindestens zwei zum Werkstück achsparallele Rollen gelagert ist, die an einem Lagerungsteil gelagert sind.Furthermore, it is proposed that the cylindrical workpiece is mounted on the opposite side of the profiling tool by at least two axially parallel to the workpiece rollers, which are mounted on a support member.

Eine einfache und leichte Handhabung ist dadurch gegeben, dass zum Verstellen des Abstandes zwischen Profilierungswerkzeug und Lagerungsteil das Lagerungsteil durch eine Gewindestange insbesondere von Hand betätigbar ist.A simple and easy handling is given by the fact that for adjusting the distance between profiling tool and storage part, the storage part is actuated by a threaded rod, in particular by hand.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Werkstück in den Zwischenraum zwischen Profilierungswerkzeug und Lagerungsteil axial und/oder radial einbringbar und herausnehmbar ist. Besonders vorteilhaft ist, dass die Gewinderollvorrrichtung als Handwerkzeug von Hand betätigbar und transportierbar ist.Preferably, it is proposed that the workpiece in the space between the profiling tool and bearing member axially and / or radially be introduced and removed. It is particularly advantageous that the threaded roller device can be actuated and transported by hand as a hand tool.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen perspektivisch dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in perspective in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem das Werkstück in der Nut eines Lagerungsteils gegen das Profilierungswerkzeug gehalten wird, 1 a first embodiment in which the workpiece is held in the groove of a bearing part against the profiling tool,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem das Werkstück durch zwei Rollen gegen das Profilierungswerkzeug gehalten wird, 2 a second embodiment in which the workpiece is held by two rollers against the profiling tool,

3 ein Ausführungsbeispiel mit einem geschlossenen ringförmigem Tragblock. 3 an embodiment with a closed annular support block.

Die Gewinderollvorrichtung 1 weist einen U-förmigen Tragblock 2 auf, mit einer Basis 3, von der zwei Schenkel 4, 5 ausgehen. Der erste Schenkel 4 ist durch einen Längsschlitz 6 in zwei Schenkelhälften 4a, 4b aufgeteilt und in dem Schlitz 6 ist ein Profilierungswerkzeug 7 auf einer Achse 8 gelagert, deren Enden beide Schenkelhälften 4a, 4b durchdringen, um hierdurch vom Schenkel 4 gehalten zu sein.The thread rolling device 1 has a U-shaped support block 2 on, with a base 3 , from the two thighs 4 . 5 out. The first leg 4 is through a longitudinal slot 6 in two thigh halves 4a . 4b split and in the slot 6 is a profiling tool 7 on an axis 8th stored, the ends of both leg halves 4a . 4b penetrate, thereby from the thigh 4 to be kept.

Das Profilierungswerkzeug weist eine kreisförmige Scheibe 9 auf, an deren äußerem kreisförmigen Rand zwei nebeneinander liegende ringförmige koaxiale Profile 10 gleichen Durchmessers und gleichen Querschnitts derart vorstehen, dass sie zwischen sich einen koaxialen nutförmigen Ringraum 11 bilden, dessen Querschnitt in Form und Abmessungen dem Querschnitt des Gewindeprofils des zu erzeugenden Gewindes entspricht. Hierbei sind die Abmessungen und der Querschnitt der Profile 10 so gewählt, dass sie den Abmessungen und dem Querschnitt des Gewindeganges des zu schaffenden Gewindes entsprechen.The profiling tool has a circular disc 9 on, at its outer circular edge two adjacent annular coaxial profiles 10 of the same diameter and the same cross-section so as to project between them a coaxial groove-shaped annular space 11 form, whose cross section corresponds in shape and dimensions to the cross section of the thread profile of the thread to be generated. Here are the dimensions and the cross section of the profiles 10 chosen so that they correspond to the dimensions and the cross-section of the thread of the thread to be created.

Um das stabförmige Werkstück mit zylindrischer Außenseite gegen das Profilierungswerkzeug zu drücken, ist ein Lagerungsteil 20 vorgesehen, das eine teilzylindrische Nut 12 aufweist, in der das Werkstück einliegt, wobei die konkave Nutenfläche entsprechend dem zu erzeugenden Gewinde profiliert sein kann. Auf der zur Nut 12 rückwärtigen Seite des Lagerungsteils 20 ist an diesem eine Gewindestange 12 gelagert, die in einer entsprechenden Gewindebohrung des zweiten Schenkels 5 einliegt und über einen Griff 14 an ihrem äußeren Ende von Hand um ihre Längsachse verdrehbar ist, um das Lagerungsteil 20 auf das Profilierungswerkzeug zu und weg zu bewegen.To press the rod-shaped workpiece with a cylindrical outer side against the profiling tool, is a storage part 20 provided, which is a part-cylindrical groove 12 in which the workpiece rests, wherein the concave groove surface can be profiled according to the thread to be produced. On the to the groove 12 rear side of the storage part 20 is a threaded rod on this 12 stored in a corresponding threaded hole of the second leg 5 rests and over a handle 14 at its outer end by hand about its longitudinal axis is rotatable about the storage part 20 to move on and off the profiling tool.

Statt einer Lagerung des Profilierungswerkzeugs 7 im ersten Schenkel kann das Profilierungswerkzeug 7 im Lagerungsteil 20 gelagert sein und der erste Schenkel 4 das Gegenlager mit Nut 12 bilden. Ferner kann das Lagerungsteil 20 zwei Führungsräder bzw. zwei Führungsrollen 21 tragen, die mit Profilierungen in dem Gewindegang des Werkstücks laufen, wie 2 zeigt. Alternativ können die Oberflächen der Rollen 21 glatt zylindrisch sein, insbesondere bei einer Reparatur eines Gewindes.Instead of storage of the profiling tool 7 in the first leg can the profiling tool 7 in the storage part 20 be stored and the first leg 4 the anvil with groove 12 form. Furthermore, the storage part 20 two guide wheels or two guide rollers 21 which run with profilings in the thread of the workpiece, such as 2 shows. Alternatively, the surfaces of the rollers 21 smooth cylindrical, especially in a repair of a thread.

Ferner kann der Tragblock 2 nicht U-förmig, sondern geschlossen sein, d. h. die zwei Schenkel 4, 5 sind durch ein oberes Teil 2a überdrückt so dass der Tragblock 2 ringförmig ist und in seiner mittigen Öffnung das Lagerungsteil 20 sich befindet, wie 3 zeigt.Furthermore, the support block 2 not U-shaped, but closed, ie the two legs 4 . 5 are through an upper part 2a overpresses so that the support block 2 is annular and in its central opening the storage part 20 it is like 3 shows.

In allen Ausführungen ist die Drehachse 8 der Scheibe 9 und damit auch der zwei Profile 10 schräg gegenüber der Achse der Nut 12 bzw. gegenüber den Führungsrändern 21 angeordnet, damit ein Gewinde mit einem sich fortsetzenden Gewindegang im Werkstück entsteht und nicht nur ringförmige Nuten. Der Winkel dieser Schräganordnung beträgt hierbei ca. 0,4 bis 10 Grad.In all versions is the axis of rotation 8th the disc 9 and therefore also the two profiles 10 diagonally opposite the axis of the groove 12 or towards the management margins 21 arranged so that a thread is formed with a continuing thread in the workpiece and not only annular grooves. The angle of this oblique arrangement is about 0.4 to 10 degrees.

Zum Reparieren beschädigter Gewinde kann eine Schrägstellung fehlen, d. h. dass dann die Führung insbesondere die Nut 12 im Lagerungs- bzw. Führungsteil 20 parallel zur Achse 8 des Profilierungswerkzeuges ist.To repair damaged threads may be missing an inclination, ie that then the guide in particular the groove 12 in the storage or guide part 20 parallel to the axis 8th of the profiling tool.

Der Vorteil einer Anwendung des erfindungsgemäßen Werkzeugs ohne Maschine liegt darin, dass sie ortsungebunden erfolgen kann, flexibel eingesetzt werden kann, und zum Beispiel Rüstzeiten entfallen. Das Werkzeug eignet sich damit für die Herstellung kleiner Stückzahlen und ist auch deutlich kostengünstiger herzustellen, als z. B. ein Rollkopf, da es aus wenigen, einfachen Teilen besteht.The advantage of using the tool according to the invention without a machine is that it can be carried out in a location-independent manner, can be used flexibly, and, for example, set-up times are eliminated. The tool is thus suitable for the production of small quantities and is also significantly cheaper to produce than z. B. a rolling head, since it consists of a few simple parts.

Dies wird dadurch möglich, dass zur Formgebung genau eine einzelne Profilrolle eingesetzt wird, die einem Lagerungselement gegenüberliegend angeordnet ist. Die Profilrollen bei bekannten Werkzeugen weisen entweder ein Profil mit Steigung oder ein Profil ohne Steigung in Form von kreisförmig umlaufenden Rippen oder Ringen auf. Bei der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls ein steigungsloses Profil zur Formgebung eingesetzt, allerdings zeichnet sich dieses Profil dadurch aus, dass es genau zwei umlaufende Rippen oder Ringe besitzt, die zwischen sich einen ringförmigen Zwischenraum bilden, der in etwa dem zu formenden Gewindeprofil entspricht. Es könnte zwar auch mehrere Ringe haben, aber nur zwei sind bei einer Anwendung im Eingriff auf das Werkstück.This is made possible by the fact that exactly one single profile roller is used for the shaping, which is arranged opposite a bearing element. The profile rollers in known tools have either a profile with slope or a profile without slope in the form of circular circumferential ribs or rings. In the present invention, a gradientless profile is also used for shaping, however, this profile is characterized in that it has exactly two circumferential ribs or rings, which form between them an annular gap which corresponds approximately to the thread profile to be formed. Although it could have several rings, but only two are in an application engaged on the workpiece.

Durch diese Form der Profilrolle (genau zwei umlaufende Ringe bzw. Rippen im Eingriff mit dem definierten Zwischenraum) wird erreicht, dass die Kraft, die aufgebracht werden muss, um die Profilrolle in das Material eindringen zu lassen, minimiert ist. Des Weiteren bewirkt eine Schrägstellung dieser Profilrolle relativ zur Werkstückachse um in etwa die Gewindesteigung, dass auf eine komplizierte Zwangsführung wie bei bekannten Werkzeugen verzichtet werden kann, und die Profilrolle dennoch ein Profil mit genau der gewünschten Steigung in das Werkstück einwalzt.This shape of the profile roller (exactly two circumferential rings or ribs in engagement with the defined gap) ensures that the force that must be applied in order to allow the profile roller to penetrate into the material is minimized. Furthermore, an inclination of this profile roller relative to the workpiece axis by approximately the thread pitch, that can be dispensed with a complicated positive guidance as in known tools, and the profile role yet einwalzt a profile with exactly the desired slope in the workpiece.

Um die zum Einbringen der Profilrolle in das Werkstück nötige Kraft aufbringen zu können, wird das Werkstück auf dem der Profilrolle gegenüberliegenden Seite mit einem Lagerungselement abgestützt. Dieses kann z. B. als Festkörper mit einem dem Gewinde angepassten Negativprofil ausgebildet sein. Relevant ist bei dem Lagerungselement, dass es die Kraft möglichst großflächig und nicht nur punktuell auf das Werkstück überträgt.In order to apply the force necessary for introducing the profile roller into the workpiece, the workpiece is supported on the opposite side of the profile roller with a bearing element. This can be z. B. be formed as a solid body with a thread adapted negative profile. It is relevant to the bearing element that it transmits the force as large as possible and not only selectively to the workpiece.

Eine zweckmäßige Ausführung des Werkzeugs ähnelt der eines Rohrabschneiders, der sich von der bisher beschriebenen Erfindung darin unterscheidet, dass statt einer Profil gebenden, schräg stehenden Profilrolle ein gerade stehendes Schneidrad eingesetzt wird.An expedient embodiment of the tool is similar to a pipe cutter, which differs from the invention described so far in that instead of a profile-giving, inclined profile roller, a straight cutting wheel is used.

Die vorgeschlagene Ausführung des Werkzeugs zeichnet sich dadurch aus, dass sie als mobil mitführbares Handwerkzeug ausgelegt ist. Dabei sind das Profilierungswerkzeug und das Lagerungselement relativ zueinander tangential zustellbar. Dabei ist zumindest eine Ruheposition einstellbar, bei der ein Werkstück zwischen Profilierungswerkzeug und Lagerungselement einführbar ist. Die Möglichkeit sowohl einer axialen als auch einer tangentialen Einführungsmöglichkeit für das Werkstück bietet größtmögliche Flexibilität. Außerdem können mit dem Werkzeug Gewinde nicht nur am Ende eines Werkstücks, sondern an beliebiger Stelle geformt werden. Entscheidend ist dabei, dass das Profilierungswerkzeug und das Lagerungselement in einer Kraftflussebene liegen, so dass durch einen Arretierungsvorgang keine Biege- oder Kippmomente am zu bearbeitenden Werkstück entstehen. Dabei ist das Werkzeug so gestaltet, dass das Profilierungswerkzeug relativ zur Werkstückachse um einen Winkel schräg steht, der in etwa der Gewindesteigung entspricht.The proposed embodiment of the tool is characterized in that it is designed as a mobile mitführbares hand tool. In this case, the profiling tool and the bearing element are tangentially relative to each other deliverable. In this case, at least one rest position is adjustable, in which a workpiece between Profilierungswerkzeug and storage element is insertable. The possibility of both an axial and a tangential insertion possibility for the workpiece offers the greatest possible flexibility. In addition, with the tool threads can be formed not only at the end of a workpiece, but at any point. It is crucial that the profiling tool and the bearing element are located in a power flow plane, so that no bending or tilting moments occur on the workpiece to be machined by a locking operation. In this case, the tool is designed so that the profiling tool relative to the workpiece axis by an angle is inclined, which corresponds approximately to the thread pitch.

Ferner ist durch die mögliche Zustellung ein Ansetzen des Werkzeugs nicht nur am Ende des Werkstücks möglich, sondern das Gewinde kann von der Werkstückmitte beginnend zum Ende des Werkstücks hin gerollt werden. Dadurch kann das Werkzeug nicht versehentlich schräg angesetzt werden. Auch ein Anfassen des Werkstücks am Werkstückende, wie es beim Gewindeschneiden üblich ist, um ein verkanten oder schräges Ansetzen zu vermeiden, kann entfallen. Zugleich können die vorteilhaften Eigenschaften der spanlosen Bearbeitung mittels der erfindergemäßen Vorrichtung genutzt werden, so dass sich die Vorteile eines mit einem solchen Verfahren erzeugten Gewindes mobil von Hand realisieren lassen.Furthermore, by the possible delivery a preparation of the tool not only at the end of the workpiece is possible, but the thread can be rolled from the workpiece center starting to the end of the workpiece. As a result, the tool can not be accidentally set at an angle. Also, a touch of the workpiece at the workpiece end, as is customary when tapping to avoid tilting or oblique attachment, can be omitted. At the same time, the advantageous properties of the non-cutting machining can be used by means of the device according to the invention, so that the advantages of a thread produced by such a method can be realized manually by hand.

In überraschend einfacher Weise wird dabei nach erfolgter Zustellung mit einer vorbestimmten Zustellkraft in der Arbeitsposition durch Drehen der gesamten Vorrichtung um die Werkzeuglängsachse das Außengewinde spanlos eingebracht, wobei die zu schaffende Gewindegeometrie durch das Profilierungswerkzeug im Hinblick auf die Profiltiefe und Profilform eindeutig vordefiniert ist. Ein Verkanten oder unpräzises Einbringen des Profils ist praktisch unmöglich. Auch ein „zu starkes” Zustellen ist nicht möglich, da die Kräfte exponentiell ansteigen, sobald der Raum zwischen den zwei Profil gebenden Rippen bzw. Ringen vollständig vom umgeformten Werkstück ausgefüllt wird. Die Geometrie des Werkstücks erfordert dabei lediglich eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche, und kann auch rohrförmig ausgeführt sein oder aus einem Vollmaterial bestehen. Ferner kann das Außengewinde bis zu einem definierten Punkt vollständig ausgeformt werden, so dass ein Gewinde ohne Auslauf erzeugt werden kann. Eine elektrische Energieversorgung ist dabei nicht erforderlich, so dass vielfältige Einsatzmöglichkeiten gegeben sind.In a surprisingly simple manner, the external thread is introduced without cutting after delivery with a predetermined feed force in the working position by turning the entire device around the tool longitudinal axis, wherein the thread geometry to be created by the profiling tool with respect to the tread depth and profile shape is clearly predefined. Tilting or imprecise insertion of the profile is virtually impossible. Also, "too strong" infeed is not possible because the forces increase exponentially as soon as the space between the two profiled ribs or rings is completely filled by the formed workpiece. The geometry of the workpiece requires only a substantially cylindrical outer surface, and may also be designed tubular or made of a solid material. Furthermore, the external thread can be fully formed to a defined point, so that a thread can be produced without leakage. An electrical power supply is not required, so that a variety of uses are given.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungen des Werkzeuges denkbar, bei der das Werkstück nur axial eingeführt werden kann, die dafür allerdings wenig kräftig ausgeführt werden kann, da die Kräfte günstiger vom Korpus des Werkzeugs aufgenommen werden können.Of course, other embodiments of the tool are conceivable in which the workpiece can be inserted only axially, but this can be done little strong, since the forces can be taken cheaper by the body of the tool.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit des Werkzeugs ist die Gewindereparatur. Mit dem Werkzeug lassen sich verformte Außengewinde wieder zurückformen. Aufgrund der Schrägstellung der Profilrolle lassen sich größere Beschädigungen damit deutlich besser ausbessern als mit den bekannten Werkzeugen. Aber, wie bereits oben ausgeführt, lassen sich Reparaturen von Gewinden auch dann in hoher Qualität ausführen, wenn die Profilrollen nicht schräg stehen, d. h. dass ihre Achse parallel zur Längsachse des Werkstückes liegt.Another possible use of the tool is the thread repair. With the tool deformed external thread can be formed back again. Due to the inclination of the profile roller, larger damage can thus better repair better than with the known tools. But, as stated above, repairs of threads can be made in high quality even if the profile rolls are not skewed, i. H. that its axis is parallel to the longitudinal axis of the workpiece.

Da das Profil des Profilierungswerkzeugs und der Winkel, um den das Profilierungswerkzeug relativ zur Werkstückachse schräg steht, von dem zu erzeugenden Gewindetyp abhängig sind, ist es zweckmäßig, Teile des Werkzeugs (die Form gebende Rolle und den Gegenhalter) mühelos austauschbar auszulegen, so dass das Werkzeug für die Erzeugung von unterschiedlichen Gewindetypen eingesetzt werden kann. Dies ist auch deshalb sinnvoll, weil der Gegenhalter und die Profilrolle mit der Zeit verschleißen und dann erneuert werden müssen.Since the profile of the profiling tool and the angle through which the profiling tool is inclined relative to the workpiece axis depend on the type of thread to be produced, it is expedient to design parts of the tool (the forming roll and the counterholder) to be easily interchangeable, so that the Tool can be used for the production of different thread types. This is also useful because the backstop and the profile roller wear out over time and then have to be renewed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 8580 [0002]

Claims

Contraption ( 1 ) for introducing a thread into a workpiece with a cylindrical outer surface by thread rolling with a profiling tool ( 7 ) with stepless profile, wherein the axis of the profiling tool is inclined or parallel to the axis of the workpiece, characterized in that the profiling tool ( 7 ) from a circular to its axis ( 8th ) rotatably mounted disc ( 9 ) is formed, at the outer edge of two annular, coaxial, stepless profiles ( 10 ) projecting between them an annulus ( 10 ), which corresponds in shape and dimensions to the thread profile of the thread to be created.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylindrical workpiece in a part-cylindrical groove ( 12 ) a storage part ( 20 ) is held, the longitudinal axis obliquely to the axis of the profiling tool ( 7 ) is arranged.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the storage part ( 20 ) transversely and in particular at right angles to the axis of the profiling tool ( 7 ) is adjustable in particular by hand.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the inner wall of the part-cylindrical groove ( 12 ) has a thread cutout which corresponds in shape and slope substantially to the workpiece to be created thread.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylindrical workpiece on the profiling tool ( 7 ) opposite side by at least two axially parallel to the workpiece rollers ( 28 ) mounted on a storage part ( 20 ) are stored.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that for adjusting the distance between profiling tool ( 7 ) and storage part ( 20 ) the storage part ( 20 ) by a threaded rod ( 13 ) is operable in particular by hand.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece in the space between Profilierungswerkzeug ( 7 ) and storage part ( 20 ) is axially and / or radially introduced and removable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is manually operable and transportable as a hand tool.