DE102010000083A1

DE102010000083A1 - Verfahren und Walzbacken zur Herstellung einer Schraube

Info

Publication number: DE102010000083A1
Application number: DE102010000083A
Authority: DE
Inventors: Ulrich 78713 Hettich
Original assignee: Ludwig Hettich and Co
Current assignee: Ludwig Hettich & Co Kg De
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2011-07-28
Also published as: ES2397916T3; US20120316000A1; MX2012008216A; EP2367644B1; EP2367644A1; WO2011086000A1; PL2367644T3; US9192980B2; CA2786926A1

Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube, bei dem ein Rohling 16 zwischen zwei Walzbacken 24 gewalzt wird. In jedem Walzbacken 24 ist ein Walzprofil ausgebildet, das eine Schaar von länglichen Vertiefungen 34 umfasst. Der Walzbacken 24 weist ein erstes und ein zweites Ende 30, 32 auf, die in Walzrichtung voneinander beabstandet sind, wobei der Rohling 16 beim Walzen relativ zum Backen 24 vom ersten Ende 30 in Richtung auf das zweite Ende 32 bewegt wird. Die mittlere Steigung der Mittellinien der Vertiefungen 34, die definiert ist als Quotient der Änderungen der Positionen der Mittellinie in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung, ist in einem Bereich des ersten Endes 30 des Walzbackens 24 verschieden von der mittleren Steigung in einem Bereich des zweiten Endes 32 des Walzbackens, der dem Bereich des ersten Endes – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube nach dem Oberbegriff Anspruchs 1 sowie einen Walzbacken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15. Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer Schraube wird ein Rohling zum Ausbilden des Schraubengewindes zwischen zwei Walzbacken gewalzt. Dabei ist in jedem Walzbacken ein Walzprofil ausgebildet, das eine Schar von länglichen Vertiefungen umfasst, die zum Ausbilden des Gewindeganges bestimmt sind. Jeder Walzbacken weist ein erstes und ein zweites Ende auf, die in Walzrichtung voneinander beabstandet sind, wobei ein Rohling beim Walzen relativ zum Walzbacken vom ersten in Richtung auf das zweite Ende bewegt wird.
Im Allgemeinen werden Rohlinge verwendet, die mindestens einen zylindrischen Abstand aufweisen, der zum Gewinde umgeformt wird. Da beim Walzprozess durch Querdruck ein Fließen in Längsrichtung des Gewindes auftritt, ist es üblich den Walzdurchmesser d_w0, d. h. den Durchmesser des verwendeten Rohlings, so zu wählen, dass das Volumen pro Längeneinheit im Rohling etwas größer oder gleich demjenigen des fertigen Gewindes ist. Für den Walzdurchmesser d_w0 gilt daher: d_W0 = d_G0 + d_dV, wobei d_G0 einem „zylindrischen Ersatzdurchmesser” des fertiggewalzten Gewindes entspricht, nämlich dem Durchmesser eines gedachten Ersatzzylinders, dessen Volumen pro Längeneinheit demjenigen des fertiggewaltzten Gewindes entspricht. d_dV ist eine Zugabe zum Walzdurchmesser, die zum Ausgleich des Axialschubs bestimmt ist und typischerweise weniger als 5% von d_w0 beträgt.
Wenn eine Schraube mit einer gewünschten Gewindeform im Walzprozess hergestellt werden soll, ist d_G0 durch diese Gewindeform festgelegt, und d_dV ergibt sich beim Walzprozess automatisch. Dies bedeutet, dass zur Herstellung einer bestimmten Gewindeform im Walzverfahren stets ein ganz bestimmter Walzdurchmesser d_w0 gewählt werden muss, es besteht also keinerlei Freiheitsgrad bezüglich der Wahl des Durchmessers d_w0 des Abschnitts des Rohlings, an dem das Gewinde geformt werden soll.
Im Allgemeinen wird man sich bemühen, einen einfachen zylindrischen Rohling zu verwenden, weil dieser sich am einfachsten und kostengünstigsten herstellen lasst, und in diesem Fall ist der Durchmesser des Rohlings durch d_w0 festgelegt. Dies führt jedoch in der Praxis oft zu Problemen. Wenn beispielsweise ein Schraubenkopf durch Pressen eines entsprechenden gewindefreien Abschnitts des Rohlings hergestellt werden soll, ist der vorgegebene Durchmesser d_w0 dazu oft schlicht zu klein. In diesem Fall ist es unvermeidlich, einem Rohling mit veränderlichem Durchmesser zu verwenden, mit einem ersten, schlankeren Abschnitt zum Ausbilden des Gewindes und einem zweiten, dichteren Abschnitt zum Ausbilden des Kopfes. Eine ähnliche Situation tritt bei der Herstellung von Stockschrauben auf, d. h. Schrauben, die zwei unterschiedliche, voneinander getrennte Gewinde aufweisen, typischerweise ein metrisches Gewinde und ein selbstschneidendes Holzgewinde. Für beide Gewinde ergibt sich ein zugehöriger benötigter Walzdurchmesser d_w0 ⁽¹⁾ bzw. d_w0 ⁽²⁾, die jedoch in der Regel nicht identisch sein werden. Auch in diesem Fall ist es unvermeidlich, einen Rohling mit zwei Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers bereitzustellen, was jedoch die Herstellungskosten wesentlich erhöht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die oben beschriebenen Probleme vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. In diesem Verfahren kommt ein spezieller Walzbacken nach Anspruch 13 zur Anwendung. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Walzbacken verwendet, bei dem die mittlere Steigung der Mittellinien der Vertiefungen, die definiert ist als Quotient der Änderungen der Positionen der Mittellinie in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung, in einem ersten Bereich des ersten Endes des Walzbackens verschieden von der mittleren Steigung in einem Bereich des zweiten Endes des Walzbackens ist, der dem genannten Bereich des ersten Endes – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegt.
Ein solcher Walzbacken unterscheidet sich wesentlich von einem herkömmlichen Walzbacken, bei dem die Mittellinien sämtlicher Vertiefungen geradlinig, parallel zueinander und äquidistant sind. Dies bedeutet, dass bei einem herkömmlichen Walzbacken auch die Steigung der Mittellinien der Vertiefungen überall auf dem Walzbacken, und insbesondere an dessen ersten und zweiten Ende identisch sind. Abweichend hiervon wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Steigung der Vertiefungen entlang der Walzrichtung so zu variieren, dass die mittlere Steigung in – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende des Walzbackens voneinander verschieden sind. Hierbei bezeichnen „in Walzrichtung betrachtet gegenüberliegende Bereiche” solche Bereiche am ersten bzw. zweiten Ende des Walzbackens, die durch zwei zur Walzrichtung parallele Linien begrenzt werden.
Mit der Variation der Steigung der Vertiefung in Walzrichtung geht ein Volumentransport des Rohlingmaterials in Axialrichtung einher, dessen Ausmaß von der Variation der Steigung der (Mittellinien der) Vertiefungen abhängt. Dies bedeutet, dass der starre Zusammenhang zwischen dem effektiven Durchmesser d_G0 des fertigen Gewindes, welcher durch die Schraubenkonstruktion vorgegeben ist, und dem Walzdurchmesser d_w0 nicht mehr besteht. Vielmehr besteht die Möglichkeit, einen Rohlingsdurchmesser d'_w0 in gewissen Grenzen frei zu wählen und im Gegenzug die Steigung der Vertiefungen entlang der Walzrichtung geeignet zu variieren. Der Zusammenhang zwischen d_w0, d'_w0, der Steigung P₁ der Vertiefungen am ersten und der Steigung P₂ der Vertiefung am zweiten Ende des Walzbackens ergibt sich aus der Volumenerhaltung wie folgt: d_w0 ²·P₂ = d'_w0 ²·P₁.
Man beachte, dass P₂, d. h. die Steigung der Vertiefungen am zweiten Ende des Walzbackens durch die Gewindesteigung der fertigen Schraube festgelegt ist, weil der Walzprozess am zweiten Ende des Walzbackens endet. Ferner ist d_w0, wie eingangs beschrieben, durch die gewünschte Gewindeform, den zylindrischen Ersatzdurchmesser d_G0 und die Zugabe d_dV festgelegt. Jedoch kann in gewissen Grenzen ein gewünschter modifizierter Walzdurchmesser d'_w0 gewählt werden. Dazu muss nach der obigen Gleichung lediglich die Steigung P₁ der Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens wie folgt gewählt werden:
In dieser Betrachtung wurde davon ausgegangen, dass die Steigung P₁ für sämtliche Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens identisch ist, und dass die Steigung P₂ für sämtliche Vertiefungen am zweiten Ende des Walzbackens identisch ist. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese Ausführungsform beschränkt, vielmehr werden hierin auch Ausführungsformen für Schrauben mit veränderlicher Gewindesteigung beschrieben, zu deren Herstellung ein Walzbacken verwendet wird, bei dem die Steigungen der Vertiefungen sowohl am ersten Ende untereinander variieren als auch am zweiten Ende untereinander variieren. Um beiden Fällen gerecht zu werden, wird im Folgenden auf die „mittlere Steigung” in bestimmten Bereichen Bezug genommen.
Vorzugsweise ist die mittlere Steigung P₂ in dem Bereich des zweiten Endes größer als die mittlere Steigung P₁ im gegenüberliegenden Bereich des ersten Endes, d. h. P₂ > P₁. Dies entspricht anschaulich gesprochen einer Streckung des Rohlings beim Walzen und bedeutet nach der obigen Gleichung, dass d'_w0 > d_w0. Demnach kann zur Herstellung einer bestimmten Schraubenform ein Rohling mit einem größeren Walzdurchmesser d'_w0 verwendet werden, als in einem Walzverfahren nach dem Stand der Technik, in dem der Walzdurchmesser des Rohlings auf d_w0 festgelegt wäre. Beispielsweise kann der Walzdurchmesser d'_w0 so groß gewählt werden, dass er das Ausbilden eines Schraubenkopfes durch Pressen erlaubt.
Vorzugsweise weichen die genannten mittleren Steigungen in den genannten Bereichen am ersten und zweiten Ende um mindestens 2,5%, vorzugsweise mindestens 15% und besonders vorzugsweise um mindestens 25% voneinander ab.
Vorzugsweise ist das Walzprofil so ausgebildet, dass das mittlere Volumen pro Längeneinheit des fertiggewalzten Schraubengewindes um mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 17% und besonders vorzugsweise mindestens 27% geringer ist, als diejenige des Rohlings.
Eine wichtige Anwendung des Verfahrens besteht darin, den Rohling im Zuge des Walzens gleichförmig zu strecken. Dies bedeutet, dass aus einem zylindrischen Rohling ein Gewinde gewalzt wird, dessen Volumen pro Längeneinheit in Längsrichtung des Gewindes konstant ist. In anderen Ausführungsformen kann es jedoch von Vorteil sein, wenn das Walzprofil so ausgebildet ist, dass ausgehend von einem zylindrischen Rohling ein Gewindeabschnitt gewalzt wird, in dem das Volumen pro Längeneinheit variiert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Schraube mit einem durchgängigen Gewinde veränderlicher Gewindesteigung im Walzverfahren hergestellt werden soll. Dabei weist der Begriff eines „durchgängigen” Gewindes darauf hin, dass es sich um ein einziges, fortlaufendes Gewinde handelt, und dient zur Abgrenzung gegenüber zweier voneinander getrennten Gewinden, die an derselben Schraube ausgebildet sind.
Eine Schraube mit einem durchgängigen Gewinde mit veränderlicher Gewindesteigung ist beispielsweise in der WO 2009/015754 beschrieben. Durch eine geeignete Variation der Gewindesteigung lässt sich beim Eindrehen der Schraube in ein Bauteil eine Eigenspannung im Verbund zwischen der Schraube und dem Bauteil erzeugen. Nach der Lehre der zitierten Patentschrift ist die Variation der Gewindesteigung so zu wählen, dass die Eigenspannung einer Verbundspannung, die unter Belastung des Bauteils auftritt, entgegengesetzt ist, so dass zumindest die Spannungsspitzen der resultierenden Verbundspannung unter Belastung des Bauteils verringert werden. Eine derartige Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung kann beispielsweise zum Armieren von Bauteilen, z. B. Brettschichtträgern, oder zum Einleiten von Kräften in ein Bauteil verwendet werden.
Man stellt fest, dass eine Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung in einem Bereich geringer Gewindesteigung, d. h. niedrigerer Ganghöhe zum Ausbilden des Gewindes mehr Material pro Längeneinheit benötigt als in einem Bereich großer Ganghöhe. Falls dieses zusätzlich benötigte Material beim Walzen fehlt, kann es passieren, dass der Gewindedurchmesser im Bereich geringer Gewindesteigung abnimmt, bzw. dass das Gewinde im Walzprozess nicht vollständig „gefüllt” wird. Der lokale Mangel an Material wird im Folgenden auch als „Volumendefekt” bezeichnet.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, diesen Volumendefekt durch planmäßige Variation der Steigungen der Vertiefungen des Walzbackens und einen dadurch hervorgerufenen Materialtransport in axialer Richtung auszugleichen. Hierzu wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Walzprofil daher so gewählt, dass die folgende Ungleichung gilt:
wobei P₂₁ die mittlere Steigung der (Mittellinie der) Vertiefungen in einem ersten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens ist, die geringer ist als die mittlere Steigung P₂₂ der Vertiefungen in einem zweiten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens, und wobei P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in denjenigen Bereichen am ersten Ende des Walzbackens sind, die dem ersten bzw. dem zweiten Bereich des zweiten Endes – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegen.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Volumendefekt auch dadurch kompensiert werden, dass für das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche eines Gewindezahnes durch Variation des Flankenwinkels und/oder der Gewindetiefe gewählt wird. So kann das Gewinde im Bereich geringerer Gewindesteigung einen spitzeren Flankenwinkel haben als in einem Bereich größerer Gewindesteigung. Dadurch kann mit weniger zu Verfügung stehendem Material ein gleichbleibender Gewindedurchmesser beibehalten werden.
Vorzugsweise sind bei dem Walzbacken solche Vertiefungen, deren Mittellinien im Bereich des ersten Endes des Walzbackens eine größere Steigung haben, im Bereich des ersten Endes des Walzbackens tiefer ausgebildet als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes des Walzbackens eine kleinere Steigung haben. Da Vertiefungen mit höherer Steigung im Bereich des ersten Endes weiter voneinander beabstandet sind, ist es für den Walzprozess vorteilhaft, wenn diese Vertiefungen tiefer ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Vertiefungen im Bereich des ersten Endes des Walzbackens im Querschnitt V-förmig und in ihrer Tiefe zumindest bis auf ±10% proportional zur Steigung der Mittellinie am ersten Ende des Walzbackens.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wird. Darin zeigen:
1A eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach dem Stand der Technik zum Walzen eines Gewindes mit konstanter Gewindesteigung sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;
1B eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 1A an dessen erstem Ende;
1C eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 1A an dessen zweitem Ende;
2A eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;
2B eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 2A an dessen erstem Ende;
2C eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 2A an dessen zweitem Ende;
2D und 2E perspektivisch Ansichten des Walzbackens von 2A;
3A eine Draufsicht auf einen Walzbacken zum Herstellen einer Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung ohne axialen Volumentransport;
3B eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 3A an dessen erstem Ende;
3C eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 3A an dessen zweitem Ende;
3D eine vergrößerte und vereinfachte Ansicht der Draufsicht auf den Walzbacken von 3A;
4A eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;
4B eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 4A an dessen erstem Ende;
4C eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von 4A an dessen zweitem Ende.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1A ist eine Draufsicht auf einen Walzbacken 10 nach dem Stand der Technik, mit dem eine Schraube mit konstanter Gewindesteigung gewalzt werden kann.
Der Walzbacken 10 hat ein erstes Ende 12 und ein zweites Ende 14. Beim Walzen wird ein Rohling 16 vom ersten Ende 12 des Walzbackens 10 in Richtung auf das zweite Ende 14 gewalzt. Auf der Oberfläche des Walzbackens 10 ist ein Walzprofil ausgebildet, das aus einer Vielzahl von geradlinigen, parallelen und äquidistanten Vertiefungen 18 gebildet wird. Die Vertiefungen 18 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 12, 14 sind in 1B und 1C zu erkennen, die jeweils eine Draufsicht auf eine der Stirnflächen 20, 22 des Walzbackens 10 zeigen. Eine Schraube 19 mit fertig gewalztem Gewinde ist im Bereich des zweiten Endes 14 des Walzbackens 10 dargestellt.
Wie in 1A, 1B und 1C zu erkennen ist, ändert sich der Querschnitt der Vertiefungen 18 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 12, 14 des Walzbackens 10. Jedoch sind die Querschnitte sämtlicher Vertiefungen 18 am ersten Ende 12 identisch (siehe 1B), und gleiches gilt für die Querschnitte 18 am zweiten Ende des Walzbackens 10 (siehe 1C). Ferner sind die Mittellinien der Vertiefungen 18 geradlinig, parallel zueinander und äquidistant angeordnet.
2A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 24, der zur Herstellung einer ebenfalls dargestellten Schraube 26 mit einem durchgängigen Gewinde 28 mit konstanter Gewindesteigung geeignet ist. Die Schraube 26 kann aus dem gleichen Rohling 16 hergestellt werden, der in der Ausführungsform von 1A gezeigt wurde und von einem ersten Ende 30 des Walzbackens 24 in Richtung auf ein zweites Ende 32 gewalzt wird. 2B und 2C zeigen Draufsichten auf Stirnflächen 36 bzw. 38 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 30, 32 des Walzbackens 24. 2D und 2E zeigen perspektivische Ansichten des Walzbackens 24.
Wie in 2A, 2D und 2E zu erkennen ist, besteht das Walzprofil des Walzbackens 24 aus einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen 34, die anders als bei dem Walzbacken 10 von 1A jedoch nicht über ihre gesamte Länge geradlinig, parallel und äquidistant sind. Stattdessen liegen die Vertiefungen im Bereich des ersten Endes 30 des Walzbackens 24 dichter beieinander als im Bereich des zweiten Endes 32, und die Steigungen der Mittellinien der Vertiefungen, die definiert sind als Quotient der Änderungen der Position der Mittellinien in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung, sind im Bereich des ersten Endes des Walzbackens geringer als im Bereich des zweiten Endes. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 30, 32 des Walzbackens sind die Vertiefungen 34 auf geeignete Weise geformt um einen sanften Übergang zwischen der geringeren Steigung im Bereich des ersten Endes 30 des Walzbackens 24 und der größeren Steigung im Bereich des zweiten Endes 32 des Walzbackens 24 herzustellen.
Man beachte, dass in der gezeigten Ausführungsform der Übergang zwischen der Anfangs- und der Endsteigung im Wesentlichen in einem ersten Längenbereich 25a des Walzbackens geschieht, der vom ersten Ende 30 bis zu etwa ²/₃ bis ¾ der Gesamtlänge reicht. In einem zweiten, an das zweite Ende 32 angrenzenden Längenbereich 25b des Walzbackens 24 sind die Vertiefungen 34 ähnlich wie beim herkömmlichen Walzbacken 10 von 1A parallel und äquidistant und weisen daher auch eine konstante Steigung auf. In dem ersten Längenbereich 25a des Walzbackens 24 wird der Rohling daher beim Ausformen des Gewindes gestreckt, wohingegen im verbleibenden zweiten Längenbereich 25b, also am Ende der Walzstrecke lediglich das Gewinde 28 weiter ausgeformt wird.
Aus 2A bis 2E wird ersichtlich, dass sich mit dem Walzbacken 24 nach der ersten Ausführungsform eine verhältnismäßig schlanke Schraube aus einem verhältnismäßig dicken Rohling herstellen lässt. Dabei ist das Verhältnis zwischen dem zylindrischen Ersatzdurchmesser der fertigen Schraube 26 und dem Rohling 16 ungefähr gleich der Wurzel aus dem Verhältnis der Steigung der Vertiefungen 34 am ersten und am zweiten Ende 30, 32 des Walzbackens 24. Es ist daher möglich, zur Herstellung einer Schraube mit gewünschter Form den Durchmesser des Rohlings in gewissen Grenzen frei zu wählen und im Gegenzug die Steigung der Vertiefungen am ersten Ende 30 des Walzbackens 24 gegenüber der Steigung am zweiten Ende 32 des Walzbackens 24 entsprechend zu variieren.
Man beachte, dass die Schraube 26 in der schematischen Darstellung von 2A lediglich den gewalzten Gewindeabschnitt zeigt, der ungewalzte Abschnitt des Rohlings jedoch der Einfachheit halber weggelassen wurde. Dieser ungewalzte Abschnitt des – vergleichsweise dicken – Rohlings kann dann beispielsweise verwendet werden, um einen Schraubenkopf zu pressen, oder um an diesem in einem weiteren Walzvorgang ein metrisches Gewinde auszubilden, um eine Stockschraube herzustellen (in den Figuren nicht gezeigt).
In der Ausführungsform von 2A wurde im Walzprozess der zylindrische Ersatzdurchmesser der Schraube gegenüber demjenigen des Rohlings verringert, aber der zylindrische Ersatzdurchmesser des fertigen Gewindes bzw. das Volumen pro Längeneinheit blieb im fertigen Gewinde konstant. In manchen Anwendungen ist es jedoch vorteilhaft, das Walzprofil so auszubilden, dass das Volumen pro Längeneinheit im fertigen Gewinde nicht mehr konstant ist. Eine Anwendung hierfür sind Schrauben mit durchgängigem Gewinde variabler Gewindesteigung, bei denen im Bereich geringer Gewindesteigung, also niedrigerer Ganghöhe, mehr Material zum Ausbilden des Gewindes benötigt wird. Dies wird in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Bevor diese zweite Ausführungsform jedoch beschrieben wird, soll unter Bezugnahme auf 3A bis 3D zunächst erläutert werden, wie ein Walzbacken zum Ausbilden eines Gewindes mit veränderlicher Steigung aussehen kann, bei dem zunächst kein nennenswerter Volumentransport in axialer Richtung vorhanden ist. Ausgehend von dieser Geometrie des Walzprofils wird dann beschrieben, wie der erwünschte axiale Volumentransport hervorgerufen werden kann.
3A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 40, der für ein Verfahren zum Herstellen einer ebenfalls dargestellten Schraube 42 mit einem durchgängigen Gewinde 44 veränderlicher Gewindesteigung geeignet ist. Die Schraube 44 kann aus dem gleichen Rohling 16 hergestellt werden, der in der Ausführungsform von 1A gezeigt wurde und der von einem ersten Ende 46 des Walzbackens 40 in Richtung auf ein zweites Ende 48 gewalzt wird. 3B und 3C zeigen Draufsichten auf Stirnflächen 52 bzw. 54 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 46, 48 des Walzbackens 40.
Wie in 3A zu erkennen ist, besteht das Walzprofil des Walzbackens 40 aus einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen 50, die anders als bei dem Walzbacken 10 von 1A jedoch nicht geradlinig, nicht parallel und nicht äquidistant sind. Die Geometrie der Vertiefungen 50 wird anhand von 3D näher beschrieben, in der die Draufsicht auf den Walzbacken 40 vergrößert dargestellt ist, und in der der Übersichtlichkeit halber lediglich die Mittellinien 50' der jeweiligen länglichen Vertiefungen 50 eingezeichnet sind.
Wie in 3D zu erkennen ist, sind die Mittellinien 50' je zweier benachbarter Vertiefungen 50 so ausgebildet und angeordnet, dass sie durch eine Verschiebung in Walzrichtung um eine konstante Strecke T in Deckung gebracht werden können. Die Mittellinien 50' haben eine Steigung, die definiert ist als der Quotient der Änderungen Δy bzw. Δx der Position der Mittellinie in Richtung quer (y-Richtung) bzw. parallel (x-Richtung) zur Walzrichtung. Aufgrund der Translationssymmetrie in Walzrichtung sind die Steigungen einer jeden Mittellinie an deren Schnittpunkten mit einer zur Walzrichtung parallelen Linie 56 identisch. Diese Steigung ist im Übrigen proportional zur Gewindesteigung in dem der Linie 56 entsprechenden Abschnitt 58 der fertigen Schraube 42 (siehe auch 3A), d. h. dem Abschnitt der Schraube, der durch einen Abschnitt des Walzbackens 40 geformt wird, der sich entlang der Linie 56 erstreckt.
In 3B und 3C ist zu erkennen, dass sich die Abstände zwischen benachbarten Vertiefungen 50 in y-Richtung, d. h. einer Richtung quer zur Walzrichtung sowohl am ersten als auch am zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 ändern. Diese Änderung der Abstände reflektiert die veränderliche Gewindesteigung, da die Abstände eine „lokale” Ganghöhe der Schraube, also die lokale Gewindesteigung der Schraube repräsentieren. Man beachte, dass die lokale Gewindesteigung P = dy/dφ proportional zu der in 2D gezeigten Steigung Δy/Δx ist, da eine bestimmte Strecke Δx beim Abrollen des Rohlings einem bestimmten Abrollwinkel Δφ entspricht.
Man beachte jedoch, dass die mittlere Steigung der Vertiefungen 50 – in Walzrichtung betrachtet – in einander gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 hier identisch sind. Zur Erläuterung ist in 3B ein erster Bereich 60 des ersten Endes und in 3C ein erster Bereich 62 des zweiten Endes des Walzbackens 40 gezeigt. In jeden dieser Bereiche fallen sechs Vertiefungen 50, was bedeutet, dass die mittlere Steigung der Vertiefungen 50 in den gegenüberliegenden Bereichen 60, 62 identisch ist.
Ferner zeigt 3B einen zweiten Bereich 64 des ersten Endes des Walzbackens 40, dessen Breite demjenigen des ersten Bereichs 60 entspricht, in dem jedoch die mittlere Steigung der Vertiefungen größer ist, denn es passen nur vier Vertiefungen in diesem Bereich 64. Dem zweiten Bereich 64 des ersten Endes liegt ein zweiter Bereich 66 des zweiten Endes gegenüber, in dem die mittlere Steigung zwar größer ist als im ersten Abschnitt 62 des zweiten Endes, jedoch gleich derjenigen im gegenüberliegenden Abschnitt 64 des ersten Endes ist.
Die Tatsache, dass die mittleren Steigungen in – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Abschnitten 60/62 bzw. 64/66 am ersten und am zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 identisch sind, hat zur Folge, dass es praktisch keinen Materialvolumentransport in axialer Richtung des Rohlings (bzw. y-Richtung des Walzbackens 40) gibt.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem Walzbacken 40 von 3A bis 3D und dem Walzbacken 10 von 1A bis 1C aus dem Stand der Technik besteht darin, dass solche Vertiefungen 50, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 eine größere Steigung haben, im Bereich des ersten Endes 46 tiefer ausgebildet sind als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes 46 eine kleinere Steigung hat, wie 3B unmittelbar zu entnehmen ist. Beim Walzbacken 10 von 1B hingegen sind die Tiefen sämtlicher Vertiefungen 18 am ersten Ende 12 des Walzbackens 10 identisch. Durch Anpassen der Frästiefe der Vertiefungen 50 im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 an die Steigung bzw. den Abstand benachbarter Vertiefungen 50 kann sichergestellt werden, dass zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 50 Spitzen ausgebildet werden, die alle zumindest annähernd auf demselben Niveau sind und dadurch gleichzeitig mit dem Rohling 16 in Kontakt geraten. Wie 3B zu entnehmen ist, sind bei der ersten Ausführungsform die Vertiefungen 50 im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 im Querschnitt V-förmig, und ihre Tiefe ist proportional zur Steigung der Mittellinie 50' im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40, bzw. zum Abstand benachbarter Vertiefungen 50.
Da der verwendete Rohling 16 zylindrisch ist und daher ein konstantes Volumen pro Längeneinheit aufweist, hat auch die Schraube 42, die mit dem Walzbacken 40 hergestellt wurde, ein konstantes Volumen pro Längeneinheit, denn die Geometrie des Walzprofiles von 3A ist zunächst so gewählt, dass ein Volumentransport in Axialrichtung beim Walzen des Rohlings 16 vermieden wird. Allerdings benötigt die fertige Schraube 42 in einem Bereich geringerer Gewindesteigung, in dem die Windungen dichter beieinander liegen, mehr Material. Wenn die Gewindesteigung bei der Schraube stark variiert, kann es passieren, dass das Gewinde beim Walzen stellenweise nicht vollständig „gefüllt” wird, weil nicht genügend Material vorhanden ist, bzw. dass der Durchmesser des Gewindes in diesem Bereich abnimmt.
Der Mangel an Material im Bereich geringerer Gewindesteigung wird im Folgenden als „Volumendefekt” bezeichnet. Um den Volumendefekt auszugleichen, werden hierin drei Vorgehensweisen vorgeschlagen:
Erstens könnte anstatt eines zylindrischen Rohlings ein Rohling mit veränderlichem Querschnitt verwendet werden. Dieser Rohling hätte in Bereichen, in denen ein Gewindeabschnitt geringer Gewindesteigung auszubilden ist, einen etwas größeren Durchmesser als in Bereichen, in denen einen Abschnitt mit vergleichsweise großer Gewindesteigung auszubilden ist. Diese Lösung ist jedoch insofern nachteilig, als sie eine aufwendige Fertigung des Rohlings erforderlich macht.
Eine zweite Lösung besteht darin, die Querschnittsfläche eines Gewindezahnes durch Variation des Flankenwinkels und/oder der Gewindetiefe des Gewindes 44 so zu variieren, dass das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche des Gewindezahnes aufweist und so der Volumendefekt kompensiert wird. So kann das Gewinde einen spitzeren Flankenwinkel haben, so dass das Gewinde im Längsschnitt der Schraube betrachtet schmaler und mit einer spitzeren Flanke versehen ist und somit weniger Material benötigt. Dies kann bei dem Walzbacken 40 einfach implementiert werden, indem die Breiten der Vertiefungen 50 am zweiten Ende 48 des Walzbackens 40 in Bereichen geringerer Gewindesteigung schmaler und/oder weniger tief ausgebildet werden.
Die dritte und bevorzugte Lösung besteht darin, das Walzprofil so auszugestalten, dass ein gewisser gezielter Volumentransport von Bereichen größerer Gewindesteigung in Bereiche geringerer Gewindesteigung erzeugt wird, der den Volumendefekt gerade ausgleicht. Diese dritte Variante ist in der zweiten Ausführungsform beschrieben, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 4A bis 4C beschrieben wird.
4A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 68 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der ein erstes Ende 70 und ein zweites Ende 72 aufweist. Auf dem Walzbacken 68 ist ähnlich wie in 3A ein Walzprofil bestehend aus einer Vielzahl von länglichen, gekrümmten, nicht parallelen Vertiefungen 74 ausgebildet. Der Verlauf der Vertiefungen 74 basiert auf demjenigen von 3A, der jedoch zusätzlich im Hinblick auf einen speziellen beabsichtigten Volumentransport modifiziert wurde.
4B und 4C zeigen wiederum die Draufsicht auf die Stirnflächen 76 bzw. 78 des ersten bzw. zweiten Endes 70, 72 des Walzbackens 68. Die wie man durch Vergleich von 3C und 4C erkennt, ist das Walzprofil bei der zweiten Ausführungsform am zweiten Ende 72 des Walzbackens 68 identisch mit demjenigen am zweiten Ende 48 des Walzbackens 40 von 3A bis 3D. Dies liegt daran, dass der Walzvorgang am zweiten Ende beendet ist und dass hier abgesehen von der Korrektur des Volumendefekts mit beiden Ausführungsformen derselbe Schraubentyp hergestellt werden soll. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen besteht in der Form des Walzprofils am ersten Ende des Walzbackens 68, wie durch Vergleich von 4B und 3B zu erkennen ist.
Nach der zweiten Ausführungsform von 4B und 4C sind die Gewindesteigungen in – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Abschnitten des ersten und zweiten Endes 70, 72 des Walzbackens 68 nicht mehr identisch. In 4B ist ein erster Bereich 80 des ersten Endes 70 des Walzbackens 68 gezeigt, der fünf Vertiefungen 74 enthält. Diesem Bereich liegt – in Walzrichtung betrachtet – am zweiten Ende 72 des Walzbackens 68 ein Bereich 82 gegenüber, in den sechs Vertiefungen 74 fallen. Mit anderen Worten ist die mittlere Steigung P₁₁ im ersten Bereich 80 des ersten Endes 70 größer als die mittlere Steigung P₂₁ im ersten Bereich 82 des zweiten Endes 72. Dies hat zur Folge, dass beim Walzen des Rohlings 16 ein axialer Materialtransport in den dem Bereich 82 entsprechenden Abschnitt des Gewindes stattfindet. Da der dem Bereich 82 entsprechende Gewindeabschnitt ein Abschnitt mit niedriger Gewindesteigung ist, lässt sich auf diese Weise der oben beschriebene Volumendefekt in diesem Bereich kompensieren.
Der umgekehrte Effekt tritt in einem zweiten Bereich 86 am zweiten Ende 72 des Walzbackens 52 auf, der einem zweiten Bereich 84 am ersten Ende 70 des Walzbackens 68 – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegt. Wie 4B und 4C zu entnehmen ist, ist die mittlere Steigung P₂₂ des zweiten Bereichs 86 am zweiten Ende des Walzbackens 68 größer als die mittlere Steigung P₁₂ an dem – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Bereich 84, was bedeutet, dass ein Materialtransport aus dem dem Bereich 86 entsprechenden Abschnitt des Gewindes heraus stattfindet. Dies ist zweckmäßig, da der entsprechende Bereich des Gewindes ein Bereich mit hoher Gewindesteigung ist, an dem daher weniger Material pro Längeneinheit zum Ausbilden des Gewindes benötigt wird.
Man beachte, dass durch eine Variation der Gewindesteigung in – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Abschnitten am ersten und zweiten Ende des Walzbackens sowohl eine globale Streckung bzw. Stauchung des Gewindes als auch eine Umverteilung von Materialien in axialer Richtung erreicht werden kann. Für die Korrektur des oben beschriebenen Volumendefekts reicht jedoch eine globale Streckung oder Stauchung nicht aus, vielmehr muss Material aus einem Bereich höherer Gewindesteigung in einen Bereich geringerer Gewindesteigung transferiert werden. Ein Kriterium für eine solche Umverteilung ist durch die folgende Ungleichung gegeben: P₂₁/P₁₁ < P₂₂/P₁₂, wobei P₂₁ die mittlere Steigung der Vertiefungen in einem ersten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens ist, P₂₂ die mittleren Steigungen der Vertiefungen in einem zweiten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens und P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in den Bereichen am ersten Ende des Walzbackens sind, die dem ersten und dem zweiten Bereich – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegen, und wobei ferner gilt: P₂₁ < P₂₂. Die obige Ungleichung definiert somit eine lokale Umverteilung von Material in axialer Richtung, die über eine globale Streckung oder Stauchung hinausgeht.
Der Walzbacken von 4A bis 4C kann beispielsweise wie folgt konstruiert werden: Ausgangspunkt kann der Walzbacken ohne Volumentransport, wie er in 3A dargestellt ist, sein. Die Geometrie der Vertiefungen des Walzbackens ohne Volumentransport lässt sich dann ausgehend von einer gewünschten Form der fertigen Schraube und unter Heranziehung der in Verbindung mit 3A bis 3E benannten Kriterien konstruieren. Wie oben erläutert, sind dabei die mittleren Steigungen in – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende des Walzbackens zunächst identisch. In einem zweiten Schritt können dann die Steigungen am ersten Ende so variiert werden, dass der erwünschte Volumentransport hervorgerufen wird. Dazu wird vorzugsweise zu der Steigung der i-ten Vertiefung am ersten Ende ein Korrekturwert dp(i) addiert, der wie folgt berechnet wird:
wobei ΔV der Volumendefekt der i-ten Windung und d_G0 ein zylindrischer Ersatzdurchmesser des fertigen Gewindes ist, d. h. der Durchmesser eines Ersatzzylinders, der die gleiche Länge und das gleiche Volumen hat, wie das fertige Gewinde. Hierbei ist dp(i) die Steigungsänderung Δφ, die proportional zu einer Änderung ΔX der Vertiefungen in Walzrichtung ist.
Auf diese Weise können die Steigungskorrekturen am ersten Ende für jede Windung berechnet werden. Die Korrektur führt zu einer Verschiebung der Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens, wie dies ein Vergleich von 4B mit 4C deutlich macht. Die einzelnen Vertiefungen können dann durch glatte Funktionen so modifiziert werden, dass sie zu der erwünschten Variation am ersten Ende des Walzbackens und der erwünschten Gewindeform am zweiten Ende des Walzbackens führen.
Bezugszeichenliste

10: Walzbacken
12: erstes Ende des Walzbackens 10
14: zweites Ende des Walzbackens 10
16: Rohling
18: Vertiefung
19: Schraube
20: Stirnfläche am ersten Ende des Walzbackens 10
22: Stirnfläche am zweiten Ende des Walzbackens 10
24: Walzbacken
25a: erster Längenbereich
25b: zweiter Längenbereich
26: Schrauben
28: Gewinde
30: erstes Ende des Walzbackens 24
32: zweites Ende des Walzbacken 24
34: Vertiefung
36: Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 24
38: Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 24
40: Walzbacken
42: Schraube
44: Gewinde der Schraube 42
46: erstes Ende des Walzbackens 40
48: zweites Ende des Walzbackens 40
50: Vertiefung
52: Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 40
54: Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 40
56: Linie parallel zur Walzrichtung
58: Abschnitt des Gewindes 42
60: erster Bereich am ersten Ende des Walzbackens
62: erster Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 40
64: zweiter Bereich am ersten Ende des Walzbackens 40
66: zweiter Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 40
68: Walzbacken
70: erstes Ende des Walzbackens 68
72: zweites Ende des Walzbackens 68
74: Vertiefung
76: Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 68
78: Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 68
80: erster Bereich am ersten Ende des Walzbackens 68
82: erster Bereich am zweiten Bade des Walzbackens 68
84: zweiter Bereich am ersten Ende des Walzbackens 68
86: zweiter Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 68

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/015754 [0015]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Schraube (26, 42) bei dem ein Rohling (16) zwischen zwei Walzbacken (24, 68) gewalzt wird, wobei – in jedem Walzbacken (24, 68) ein Walzprofil ausgebildet ist, das eine Schaar von länglichen Vertiefungen (34, 74) umfasst, und – der Walzbacken (24, 68) ein erstes und ein zweites Ende (30, 32; 70, 72) aufweist, die in Walzrichtung voneinander beabstandet sind, wobei der Rohling (16) beim Walzen relativ zum Backen (24, 68) vom ersten in Richtung auf das zweite Ende bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Steigung der Mittellinien der Vertiefungen (34, 74) in einem Bereich des ersten Endes (30, 70) des Walzbackens (24, 68) verschieden von der mittleren Steigung in einem Bereich des zweiten Endes (32, 72) des Walzbackens (24, 68) ist, der dem Bereich des ersten Endes – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegt, wobei die Steigung einer Mittellinie definiert ist als Quotient der Änderungen der Positionen der Mittellinie in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die genannte mittlere Steigung in den genannten Bereichen am ersten und zweiten Ende um mindestens 2,5%, vorzugsweise mindestens 10% und besonders vorzugsweise mindestens 25% voneinander abweichen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die genannte mittlere Steigung im Bereich des zweiten Endes (32) größer ist als im Bereich des ersten Endes (30).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Walzprofil so ausgebildet ist, dass das mittlere Volumen pro Längeneinheit des fertiggewalzten Schraubengewindes um mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 17% und besonders vorzugsweise mindestens 27% geringer ist, als dasjenige des Rohlings (16).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Walzprofil so ausgebildet ist, dass ausgehend von einem zylindrischen Rohling (16) ein Gewindeabschnitt gewalzt wird, in dem das Volumen pro Längeneinheit variiert.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Volumens pro Längeneinheit des Gewindeabschnittes mindestens 2%, vorzugsweise mindestens 4% und besonders vorzugsweise mindestens 6% des Maximalwerts des Volumens pro Längeneinheit beträgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Schraube ein durchgängiges Gewinde mit veränderlicher Gewindesteigung hat und die mittlere Steigung (P₂₁) der Vertiefungen (74) in einem ersten Bereich (80) am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68) geringer ist als die mittlere Steigung (P₂₂) der Vertiefungen (72) in einem zweiten Bereich (86) am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68), und wobei gilt: P₂₁/P₁₁ < P₂₂/P₁₂, wobei P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in den Bereichen (80, 84) am ersten Ende (72) des Walzbackens (68) sind, die dem genannten ersten bzw. zweiten Bereich (82, 86) des zweiten Endes (72) in Walzrichtung betrachtet gegenüberliegen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Vertiefungen (74) im Bereich des zweiten Endes (72) so ausgebildet sind, dass das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche und/oder einen spitzeren Flankenwinkel eines Gewindezahnes hat, als in einem Bereich größerer Gewindesteigung.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Vertiefungen (74) in einem ersten Bereich am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68), in dem die mittlere Gewindesteigung geringer ist als in einem zweiten Bereich am zweiten Ende (68) des Walzbackens (68), schmaler sind als im zweiten Bereich.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem solche Vertiefungen (74), deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes (70) eine größere Steigung hat, im Bereich des ersten Endes (70) tiefer ausgebildet sind als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes (70) eine kleinere Steigung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Vertiefung im Bereich des ersten Endes (70) des Walzbackens (24, 52) im Querschnitt V-förmig ist, und die Tiefe zumindest bis auf ±10% proportional zur Steigung der Mittellinie ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ferner ein Schraubenkopf durch Pressen eines ungewalzten Abschnittes des Rohlings (16) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schraube zwei voneinander getrennte Gewinde aufweist und mindestens eines der Gewinde in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gewalzt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Schraube eine Stockschraube ist, die ein metrisches Gewinde und ein Holz- oder Dübelgewinde aufweist.
Walzbacken (24, 68) zum Herstellen einer Schraube (26, 42), in dem ein Walzprofil ausgebildet ist, das eine Schaar von länglichen Vertiefungen (34, 74) umfasst, wobei der Walzbacken (24, 68) ein erstes und ein zweites Ende (30, 32; 70, 72) aufweist, die in Walzrichtung voneinander beabstandet sind, wobei der Rohling (16) beim Walzen relativ zum Backen (24, 68) vom ersten in Richtung auf das zweite Ende bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Steigung der Mittellinien der Vertiefungen (34, 74) in einem Bereich des ersten Endes (30, 70) des Walzbackens (24, 68) verschieden von der mittleren Steigung in einem Bereich des zweiten Endes (32, 72) des Walzbackens (24, 68) ist, der dem Bereich des ersten Endes – in Walzrichtung betrachtet – gegenüberliegt, wobei die Steigung einer Mittellinie definiert ist als Quotient der Änderungen der Positionen der Mittellinie in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung.
Walzbacken (24, 68) nach Anspruch 15, bei dem die genannte mittlere Steigung in den genannten Bereichen am ersten und zweiten Ende um mindestens 2,5%, vorzugsweise mindestens 15% und besonders vorzugsweise mindestens 25% voneinander abweichen.
Walzbacken (24, 68) nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die genannte mittlere Steigung im Bereich des zweiten Endes (32) größer ist als im Bereich des ersten Endes (30).
Walzbacken (24, 68) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem das Walzprofil so ausgebildet ist, dass das mittlere Volumen pro Längeneinheit des fertiggewalzten Schraubengewindes um mindestens 5%, vorzugsweise mindestens 17% und besonders vorzugsweise mindestens 27% geringer ist, als dasjenige des Rohlings (16).
Walzbacken (68) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem das Walzprofil so ausgebildet ist, dass ausgehend von einem zylindrischen Rohling (16) ein Gewindeabschnitt gewalzt wird, in dem das Volumen pro Längeneinheit variiert.
Walzbacken (68) nach Anspruch 19, bei dem die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Volumens pro Längeneinheit des Gewindeabschnittes mindestens 2%, vorzugsweise mindestens 4% und besonders vorzugsweise mindestens 6% des Maximalwerts des Volumens pro Längeneinheit beträgt.
Walzbacken (68) nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Schraube ein durchgängiges Gewinde mit veränderlicher Gewindesteigung hat und die mittlere Steigung (P₂₁) der Vertiefungen (74) in einem ersten Bereich (80) am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68) geringer ist als die mittlere Steigung (P₂₂) der Vertiefungen (72) in einem zweiten Bereich (86) am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68), und wobei gilt: P₂₁/P₁₁ < P₂₂/P₁₂, wobei P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in den Bereichen (80, 84) am ersten Ende (72) des Walzbackens (68) sind, die dem genannten ersten bzw. zweiten Bereich (82, 86) des zweiten Endes (72) in Walzrichtung betrachtet gegenüberliegen.
Walzbacken (68) nach Anspruch 21, bei dem die Vertiefungen (74) im Bereich des zweiten Endes (72) so ausgebildet sind, dass das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche und/oder einen spitzeren Flankenwinkel eines Gewindezahnes hat, als in einem Bereich größerer Gewindesteigung.
Walzbacken (68) nach Anspruch 22, bei dem die Vertiefungen (74) in einem ersten Bereich am zweiten Ende (72) des Walzbackens (68), in dem die mittlere Gewindesteigung geringer ist als in einem zweiten Bereich am zweiten Ende (68) des Walzbackens (68), schmaler sind als im zweiten Bereich.
Walzbacken (68) nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem solche Vertiefungen (74), deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes (70) eine größere Steigung hat, im Bereich des ersten Endes (70) tiefer ausgebildet sind als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes (70) eine kleinere Steigung aufweist.
Walzbacken nach Anspruch 24, bei dem die Vertiefungen im Bereich des ersten Endes (70) des Walzbackens (24, 52) im Querschnitt V-förmig sind, und die Tiefe der Vertiefungen zumindest bis auf ±10% proportional zur Steigung der Mittellinie ist.