DE102010018791A1

DE102010018791A1 - Verfahren zur Herstellung eines länglichen Werkzeugs mit einem Arbeitsabschnitt und einem Einsteckabschnitt

Info

Publication number: DE102010018791A1
Application number: DE102010018791A
Authority: DE
Inventors: Rainer Lampe; Heinrich Kersten; Hilmar Gensert
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Heller Tools GmbH
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2010-04-29
Publication date: 2011-11-03
Also published as: WO2011137021A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Werkzeugs mit einem Arbeitsabschnitt (2) und einem Einsteckabschnitt (1), wobei der Einsteckabschnitt (1) zur Aufnahme in einem Werkzeughalter ausgebildet ist und hierzu zumindest eine Kupplungsausformung (3, 4), insbesondere Vertiefung (3, 4), in einer Außenumfangsfläche aufweist. Es wird vorgeschlagen, den aufweitenden Umformschritt: Umformen eines länglichen Rohlings durch Fließpressen im Bereich des Einsteckabschnitts (1), wobei ein Außendurchmesser (D1, D2) des Rohlings durch das Fließpressen vergrößert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines länglichen Werkzeugs mit einem Arbeitsabschnitt und einem Einsteckabschnitt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein durch dieses Verfahren hergestelltes Werkzeug gemäß Anspruch 12.
Es sind eine Vielzahl von Werkzeugen bekannt, die einen Schaft mit je nach Anforderungen variabel ausgeformtem Arbeitsabschnitt aufweisen. Bei diesen Werkzeugen handelt es sich beispielsweise um Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer, Meißel, o. dgl.. Hier steht die Ausgestaltung als Bohrer im Vordergrund, was nicht beschränkend zu verstehen ist. Im Falle eines Bohrers ist der Arbeitsabschnitt mit einem Bohrkopf und einer sich daran anschließenden Wendel für den Transport von Bohrmehl ausgestattet.
An den Arbeitsabschnitt schließt sich bei dem in Rede stehenden Werkzeug ein Einsteckabschnitt des Schaftes an, welcher nach festen Vorgaben ausgeformt ist, um zum Beispiel in einem Werkzeughalter lösbar festgelegt zu werden. Ein Beispiel für die Ausbildung eines Einsteckabschnitts eines erfindungsgemäßen Werkzeugs ist die SDS-Plus-Halterung für Bohrhämmer, welche seit vielen Jahren für mittelschwere Bohrhämmer einen weit verbreiteten Standard darstellt. Es ist bekannt, SDS-Plus-Einsteckabschnitte von z. B. Bohrern aus einem materialeinheitlich einteiligen Rohling herzustellen. Hierbei wird der Rohling zunächst durch Fließpressen, Abdrehen, Abfräsen und/oder Abschleifen auf den Außendurchmesser des SDS-Einsteckabschnitts gebracht und anschließend mittels weiterer Fräs- und/oder Schleifschritte mit entsprechenden Kupplungsausformungen für die Kraft- und Drehmomentübertragung ausgestattet.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, ein Herstellungsverfahren für ein längliches Werkzeug anzugeben, mittels dessen das Werkzeug besonders kostengünstig hergestellt werden kann.
Das obige Problem wird für ein eingangs genanntes Herstellungsverfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Umformung des länglichen Rohlings durch Fließpressen im Bereich des Einsteckabschnitts unter Vergrößerung des Außendurchmessers des Rohlings wird im Folgenden als ”aufweitender Umformschritt” bezeichnet. Die Angabe ”axial” ist hier stets auf die Werkzeugachse des länglichen Werkzeugs bezogen.
Der vorschlagsgemäße Umformschritt ist zur Herstellung von großen Stückzahlen unter geringen Kosten geeignet. Zudem kann Material eingespart werden, welches im Fall von Werkzeugen aufgrund der hohen Stahlqualität relativ kostspielig ist.
Im einfachsten Fall weist der Rohling vor dem aufweitenden Umformschritt einen einzigen Außendurchmesser auf, der kleiner als der spätere Außendurchmesser des Einsteckabschnitts ist. Denkbar ist aber auch, dass der Rohling insbesondere im Bereich des späteren Arbeitsabschnitts und im Bereich des späteren Einsteckabschnitts voneinander verschiedene Außendurchmesser aufweist. Die jeweilige Außendurchmesser-Konfiguration des Rohlings wird vorzugsweise durch Fließpressen realisiert.
Die Materialeinsparung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann einen oder mehrere Aspekte aufweisen. Zum Einen kann Schaftmaterial an sich eingespart werden, indem durch die Aufweitung des Einsteckabschnitts ein größerer Außendurchmesser erzielt wird, wobei zugleich regelmäßig ein Hohlraum als Resultat des Fließpressens im zentralen Bereich des Einsteckabschnitts verbleibt. Ein je nach Gestaltung des Werkzeugs sogar größerer Effekt der Materialeinsparung kann dann eintreten, wenn z. B. der zur Herstellung des Arbeitsabschnitts notwendige größte Außendurchmesser des Rohlings kleiner ist als der zur Herstellung des Einsteckabschnitts auf herkömmliche Weise notwendige größte Außendurchmesser.
Beispielsweise wird herkömmlich ein SDS-Einsteckabschnitt aus einem Rohling hergestellt, dessen größter Außendurchmesser mindestens dem späteren Außendurchmesser des SDS-Einsteckabschnitts entspricht. Eine Aufweitung des Außendurchmessers des Rohlings ist dabei ja nicht vorgesehen. Je nach Bohrervariante kann im Arbeitsabschnitt eine erhebliche Reduzierung des dortigen Außendurchmessers erforderlich sein, beispielsweise durch spanende oder nicht spanende Bearbeitung.
Durch das erfindungsgemäße Aufweiten des Einsteckabschnitts durch Fließpressen kann nunmehr ein Rohling verwendet werden, dessen größter Außendurchmesser kleiner als der spätere Außendurchmesser des SDS-Einsteckabschnitts ist. Die bei herkömmlichen Herstellungsverfahren notwendige Reduzierung des Außendurchmessers im Arbeitsabschnitt entfällt zumindest teilweise. Es resultiert eine erhebliche Materialeinsparung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kupplungsausformung im Zuge des aufweitenden Umformschritts zumindest teilweise, insbesondere vollständig ausgebildet. Hierdurch werden zusätzliche Bearbeitungsschritte wie etwa Einfräsen oder Einschleifen der Vertiefung entweder überflüssig oder in ihrem Umfang reduziert, wodurch Herstellungszeit und Abnutzung bei Bearbeitungswerkzeugen eingespart werden.
Für die Ausgestaltung der Kupplungsausformung sind zahlreiche Ausgestaltungen denkbar. Vorzugsweise ist die Kupplungsausformung als Vertiefung ausgestaltet, wobei weiter vorzugsweise mehrere solcher Vertiefungen vorgesehen sind. Vertiefungen im vorliegenden Sinne werden im Fall des konkreten Beispiels der Ausbidung des Einsteckabschnitts als SDS-Plus-Aufnahme sowohl durchgehende, keilförmige Nuten zur Übertragung des Drehmoments als auch nicht durchgehende, teilkreisförmige Nuten zur axialen Halterung und Sicherung des Werkzeugs in der Aufnahme verstanden.
Denkbar ist aber auch, dass die mindestens eine Kupplungsausformung so ausgebildet wird, dass der Einsteckabschnitt zumindest an einer axialen Stelle im Querschnitt sternartig ausgebildet ist. Andere Arten von Kupplungsausformungen sind möglich. Im Folgenden ist in erster Linie die Rede von vorteilhafterweise als Vertiefungen ausgebildeten Kupplungsausformungen, was nicht beschränkend zu verstehen ist.
Bei einer bevorzugten Detailgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass der aufweitende Umformschritt das Vortreiben eines Pressdorns axial in den Rohling umfasst, wobei der Pressdorn einen gegenüber dem Rohling kleineren Außendurchmesser aufweist. Die Angabe ”axial” bezieht sich hier stets auf die Längsachse des länglichen Werkzeugs.
Eine obige Technik des Fließumformens wird gelegentlich auch als Napfung bezeichnet. Bei der Umformung mittels Fließpressen kann jede bekannte Technik des Fließpressens angewendet werden, insbesondere ein Kalt-Fließpressen oder auch ein Halbwarm-Fließpressen.
In bevorzugter Weiterbildung wird der Pressdorn dabei ausgehend von einer endseitigen Stirnfläche des Rohlings axial vorgetrieben, wobei der Rohling insbesondere einteilig ausgebildet ist. Die einteilige Ausbildung des Rohlings ist hierbei nicht notwendig. Allerdings ist sie zumindest möglich, falls der Pressdorn nur von der einen Endseite des Werkzeugs in den Einsteckabschnitt vorgetrieben wird.
Vorteilhafterweise ist der Rohling während des aufweitenden Umformschritts in eine Aufnahme mit Formbacken eingelegt, die eine Negativform zu der Kupplungsausformung, insbesondere der Vertiefung, bilden. Damit lässt sich die oben angesprochene Ausbidung der Kupplungsausformung im Zuge des aufweitenden Umformschritts, insbesondere im Zuge des Vortreibens des Pressdorns, leicht realisieren.
Bei einer allgemein bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Rohling schon vor dem aufweitenden Umformschritt in eine Aufnahme pressend festgelegt, wobei zumindest ein Teil der Kupplungsausformung, insbesondere der Vertiefung, durch das pressende Festlegen in der Aufnahme in dem Rohling ausgebildet wird. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn die Vertiefungen besonders tief in die Außenumfangsfläche des Einsteckabschnitts hineinragen, so dass ein Teil durch den Schritt der Aufnahme eingebracht wird und ein weiterer Teil durch den aufweitenden Umformschritt. Je nach Anforderungen ist es dabei möglich, dass zumindest ein Teil der Kupplungsausformung durch ein Schließen von seitlich an den Einsteckabschnitt herangefahrenen Formbacken erfolgt, wobei sich Vorsprünge in den Formbacken in den Einsteckabschnitt eindrücken.
Alternativ oder ergänzend können solche Formbacken aber auch zunächst geschlossen werden, wobei nachfolgend der Rohling pressend in die Formbacken axial eingeführt wird. Die pressende Einführung kann unter Bildung von Nuten an den Stellen, wo die entsprechenden Vorsprünge zur Ausbildung der Vertiefungen mit einem Überstand des Rohlings kollidieren, erfolgen. Bei dem nachfolgenden, aufweitenden Umformschritt mittels Fließpressen können dann einige oder sämtliche der so erzeugten Nuten im Bereich des Endes des Einsteckabschnitts durch die Aufweitung des Durchmessers wieder geschlossen werden. Auf diese Weise können zum Beispiel die nicht durchgehenden, teilkreisförmigen Nuten eines SDS-Einsteckabschnitts ausgeformt werden.
In weiterhin bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine durch den Pressdorn erzeugte Öffnung zumindest teilweise verschlossen wird, insbesondere mittels Umformung. Alternativ oder ergänzend kann der Verschluß der durch den Pressdorn erzeugten Öffnung auch mittels Einsetzen eines Verschlußteils in die Öffnung erfolgen. Das Verschlußteil weist vorzugsweise zwei gegenüberliegende Ausnehmungen auf, an die sich die beiden durchgehenden Nuten des SDS-Einsteckabschnitts anschließen. Vorteilhafterweise kann auch eine Kombination zwischen Einsetzen eines Verschlußteils und Umformung vorgesehen sein.
Durch den Verschluß der durch den Pressdorn erzeugten Öffnung wird die endseitige Stirnfläche des Einsteckabschnitts als geschlossene, massive Fläche ausgebildet, was insbesondere im Fall der Ausbildung des Einsteckabschnitts als SDS-Aufnahme für Werkzeuge vorteilhaft ist. Bei SDS-Werkzeugen wirkt regelmäßig ein Schlagbolzen der das Werkzeug aufnehmenden Maschine auf die endseitige Stirnfläche des Einsteckabschnitts ein. Je nach konkreter Ausgestaltung und Dimensionierung von Pressdorn und Einsteckabschnitt kann es auch ausreichend sein, die durch den Pressdorn erzeugte Öffnung zu belassen.
Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Pressdorn ausgehend von einer Trennebene zwischen dem Arbeitsabschnitt und dem Einsteckabschnitt vorgetrieben wird, wobei in bevorzugter Detailgestaltung das Werkzeug als zumindest zweiteilige Einheit aus Arbeitsabschnitt und Einsteckabschnitt zusammengesetzt ist. Die Trennebene ist vorzugsweise senkrecht zu der Längsachse des Werkzeugs ausgerichtet. Denkbar ist aber auch, dass die Trennebene zu der Längsachse geneigt ausgerichtet ist.
Unter der Anordnung der Trennebene ”zwischen dem Arbeitsabschnitt und dem Einsteckabschnitt” ist ganz allgemein zu verstehen, dass auf der einen Seite der Trennebene im Wesentlichen der Arbeitsabschnitt und auf der anderen Seite der Trennebene im Wesentlichen der Einsteckabschnitt liegt. Das umfaßt eine Ausgestaltung, bei der sich der Einsteckabschnitt geringfügig über die Trennebene hinweg erstreckt. Dieses Verständnis ist sachgerecht, da eine scharfe räumliche Abgrenzung zwischen Einsteckabschnitt und Arbeitsabschnitt regelmäßig ohnehin nicht möglich ist.
Wenn der Pressdorn von der Trennebene aus in den Einsteckabschnitt vorgetrieben wird, dann kann insbesondere eine Öffnung in der gegenüberliegenden, endseitigen Stirnfläche des Einsteckabschnitts vermieden werden. Je nach Anforderungen kann es aber auch vorgesehen sein, dass der Pressdorn sowohl ausgehend von der Trennebene als auch ausgehend von der endseitigen Stirnfläche in den Einsteckabschnitt vorgetrieben wird, z. B. um eine besonders große Umformung zu erzielen.
Da der Arbeitsabschnitt im Bereich der Trennebene an den Einsteckabschnitt gewissermaßen angrenzt, ist das Werkzeug im Regelfall im Bereich der Trennebene zumindest zweiteilig aus Arbeitsabschnitt und Einsteckabschnitt zusammengesetzt.
Das obige Zusammensetzen kann durch Verpressen und/oder Verlöten und/oder Verschweißen oder mittels einer anderen bekannten Verbindungstechnik erfolgen. Denkbar ist auch, dass das eine Teil auf das jeweils andere Teil aufgeschrumpft wird.
Bei einer zwei- oder mehrteiligen Ausbildung des Rohlings kann es besonders vorteilhaft vorgesehen sein, die verschiedenen Teile aus unterschiedlichen Materialien auszuformen, um entweder Kosten einzusparen oder die Funktion des Werkzeugs insgesamt weiter zu optimieren. Alternativ oder ergänzend kann es bei einer mehrteiligen Ausbildung vorgesehen sein, dass die Rohlinge für die verschiedenen Teile unterschiedliche Durchmesser aufweisen, um den Materialverbrauch zu optimieren. Denkbar ist auch, dass die verschiedenen Teile unterschiedlichen Wärmebehandlungen, insbesondere Härteprozessen, unterzogen werden.
In besonders bevorzugter Detailgestaltung der Erfindung hat der Pressdorn einen nicht zylindrischen Querschnitt. Hierdurch kann insbesondere eine Kollision des Pressdorns mit der Kupplungsausformung oder anderen Strukturen des Einsteckabschnitts vermieden werden. Insgesamt kann die nicht-zylindrische Formgebung des Pressdorns so an die Formgebung des Einsteckabschnitts angepasst werden, dass eine optimale Fließpressung unter Berücksichtigung wünschenswerter Optimierungen wie der Standzeit des Pressdorns, bei der Umformung erzielten Materialtemperaturen und Ähnliches erreicht ist.
Nach einer weiteren Lehre, der eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Werkzeug beansprucht, das durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wurde.
In bevorzugter Ausführungsform hat das Werkzeug zumindest über einen Teil der Länge des Einsteckabschnitts und/oder des Arbeitsabschnitts einen im Zuge des aufweitenden Umformschritts entstandenen Hohlraum. Dieser Hohlraum entspricht im Wesentlichen der gegenüber einem herkömmlich hergestellten Werkzeug eingesparten Materialmenge.
Allgemein vorteilhaft ist das hergestellte Werkzeug ein Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer, ein Meißel o. dgl..
In besonders bevorzugter Ausführungsform ist der Einsteckabschnitt als Schnellspann-Aufnahme für ein Bohrfutter ausgebildet, bevorzugt, aber nicht notwendig vom Typ eines aus der Gruppe SPIT-R3^®, SDS-Plus, SDS-top^® oder SDS-Max^®. Die dortigen Kupplungsausformungen sind als Vertiefungen im obigen Sinne ausgebildet. Denkbar ist aber auch die Ausbildung von Kupplungsausformungen derart, dass der Einsteckabschnitt zumindest an einer axialen Stelle im Querschnitt sternartig ausgebildet ist.
Werkzeuge für die obigen Schnellspann-Aufnahmen werden in großer Stückzahl hergestellt, so dass das erfindungsgemäße Verfahren für solche Aufnahmen in besonderem Maße vorteilhaft ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine räumliche Ansicht eines Rohlings eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 den Rohling aus 1 nach einem Bearbeitungsschritt,
3 den Rohling aus 1 nach einem weiteren Bearbeitungsschritt,
4 eine Schnittansicht durch den Rohling aus 3,
5 eine räumliche Ansicht eines fertigen Werkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 einen Einsteckabschnitt des Werkzeugs aus 5 in einer ersten räumlichen Ansicht,
7 den Einsteckabschnitt aus 6 in einer anderen räumlichen Ansicht,
8 eine räumliche Ansicht eines Arbeitsabschnitts des Werkzeugs aus 5,
9 eine Abwandlung des Werkzeugs aus 2,
10 eine schematische Darstellung eines vorschlagsgemäßen Fließpressvorgangs an einem Rohling.
Der in 1 gezeigte längliche Rohling hat einen zylindrischen Querschnitt, wobei im vorliegenden Fall ein erster Abschnitt, der einem später ausgeformten Einsteckabschnitt 1 des Werkzeugs entspricht, einen etwas größeren Durchmesser aufweist als ein zweiter Abschnitt, der einem später ausgeformten Arbeitsabschnitt 2 des Werkzeugs entspricht. Der Rohling ist materialeinheitlich einteilig ausgeformt und kann z. B. durch ein Umformverfahren, insbesondere Fließpressen, aus einem Draht, einem Stangenmaterial oder einer anderen geeigneten Halbzeugform hergestellt sein. Der Rohling besteht vorliegend aus einem für die Herstellung von Bohrern geeigneten Werkzeugstahl, insbesondere einem Chrom-Nickel-Stahl.
Ein Durchmesser D1 des zylindrischen Einsteckabschnitts 1 des Rohlings beträgt etwa 8 mm, und der Durchmesser DA des Arbeitsabschnitts des Rohlings beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 6 mm. Je nach Anforderungen können die Durchmesser von Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1 auch gleich sein oder der Durchmesser des Arbeitsabschnitts 2 kann größer sein als der des Einsteckabschnitts 1.
In einem ersten Bearbeitungsschritt des Rohlings, im Folgenden ”aufweitender Umformschritt” genannt, wird der Rohling durch Fließpressen im Bereich des Einsteckabschnitts 1 umgeformt, wobei sein Außendurchmesser vergrößert wird. 2 zeigt das Ergebnis dieses Umformschritts mittels Fließpressen. Der Außendurchmesser D2 des umgeformten und aufgeweiteten Einsteckabschnitts 1 beträgt nunmehr etwa 10 mm, wobei eine Außenumfangsfläche des Einsteckabschnitts 1 vorliegend zylindrisch ist.
Im Zuge der Aufweitung des Einsteckabschnitts 1 des Rohlings werden vorzugsweise gleichzeitig Kupplungsausformungen 3, 4 in den Einsteckabschnitt 1 eingebracht. Hier und vorzugsweise sind die Kupplungsausformungen 3, 4 als Vertiefungen 3, 4 ausgebildet. Im Folgenden ist in erster Linie von Vertiefungen 3, 4 die Rede, was nicht beschränkend zu verstehen ist. Alle folgenden Ausführungen zu Vertiefungen 3, 4 gelten für jegliche Ausbildungen von Kupplungsausformungen 3, 4 entsprechend.
Bei den dargestellten Vertiefungen 3, 4 handelt es sich um die für SDS-Werkzeuge typischen Nuten, wobei ein erstes Paar von gegenüberliegenden Nuten 3 vorgesehen ist, die jeweils mit einem verrundeten bzw. teilkreisförmigen Boden zur Aufnahme einer Haltekugel ausgestattet sind. Die Vertiefungen 3, 4 umfassen auch ein zweites Paar von gegenüberliegenden Nuten 4, die jeweils als Keilnuten 4 bzw. Nuten mit keilförmigem Querschnitt ausgeformt sind. Die Keilnuten 4 dienen im Fall von SDS-Werkzeugen vorrangig der Übertragung eines Drehmoments auf das drehende Werkzeug, wobei die geschlossenen Nuten 3 einer axialen Halterung und zugleich einer axialen Bewegbarkeit um einen definierten Hub dienen. Auf diese Weise kann das Werkzeug zugleich axial gehalten als auch mittels einer Schlagvorrichtung axial vorgetrieben werden.
Wie aus 2 und 10 ersichtlich ist, wird im Rahmen des aufweitenden Umformschritts zur Fließpressung des Einsteckabschnitts 1 ein Pressdorn 5 (siehe schematische, in der Formgebung des Werkstücks abweichende Darstellung in 10) von der endseitigen Stirnseite 1a ausgehend in axialer Richtung in den Einsteckabschnitt 1 vorgetrieben. Das hierdurch verdrängte Material weicht gemäß den Prinzipien der Umformung mittels Fließpressen zur Seite und in andere Richtungen aus. Entsprechende Vorsprünge zur Erzeugung der Vertiefungen bzw. Nuten 3, 4 sind an den Seiten von den das Werkzeug haltenden Formbacken 6 (siehe 10) vorgesehen. Hierdurch lässt sich nicht nur der Außendurchmesser des Einsteckabschnitts 1 aufweiten, sondern auch die Vertiefungen bzw. Nuten 3, 4 werden zumindest teilweise durch den Schritt des Fließpressens ausgeformt.
Im vorliegenden Beispiel hat der Pressdorn 5 einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt mit einem Durchmesser von etwa 4 mm. Die Vertiefungen ausbildenden Nuten 3, 4 weisen eine Tiefe von 1,75 bzw. 2,2 mm unter der zylindrischen Außenumfangsfläche des etwa 10 mm durchmessenden Einsteckabschnitts einer SDS-Aufnahme auf.
In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist der Rohling während des aufweitenden Umformschritts in eine Aufnahme 6 eingelegt, die hier mit Formbacken 6 ausgestattet ist. Die Formbacken 6 weisen eine Negativform zu der Vertiefung 3, 4 auf, was die zumindest teilweise Ausbildung der Vertiefung 3, 4 im Zuge des aufweitenden Umformschritts ermöglicht. Dabei können die Formbacken 6 während des Fließpressens feststehen oder während des Fließpressens auf den Rohling zugestellt werden.
Denkbar ist aber auch, dass, wie oben angesprochen, der Rohling schon vor dem aufweitenden Umformschritt in der Aufnahme 6, insbesondere mittels Formbacken 6, pressend festgelegt wird, wobei zumindest ein Teil der Vertiefung 3, 4 durch das pressende Festlegen in der Aufnahme 6 ausgebildet wird.
Alternativ hierzu können vor dem aufweitenden Umformschritt zunächst die Formbacken 6 verschlossen werden, wonach der Rohling axial unter Ausbildung von Nuten geringerer Tiefe in die Formbacken 6 eingepresst wird. Wie aus 2 ersichtlich ist, können die Nuten 3, 4 im Zuge des aufweitenden Umformschritts zur Endseite des Einsteckabschnitts 1 hin verschlossen werden, wobei sie in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt zumindest betreffend die Keilnuten 4 wieder geöffnet werden.
Es wurde schon darauf hingewiesen, dass der Rohling hier und vorzugsweise einen zylindrischen Querschnitt aufweist. Bei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform kann der Rohling einen nicht-zylindrischen Querschnitt aufweisen. Bei geeigneter Auslegung kann hiermit das Fließen des Schaftmaterials im Zuge des aufweitenden Umformschritts optimiert werden.
Der gemäß 2 im Zentrum des Einsteckabschnitts 1 durch den Pressdorn 5 erzeugte Hohlraum 7 kann in einem nachfolgenden Umformschritt, der hier ”verschließender Umformschritt” genannt wird, verschlossen werden, um eine massive, geschlossene endseitige Stirnfläche 1a des Werkzeugs bereitzustellen.
Das Verschließen des Hohlraums 7 bzw. der Öffnung 7 kann durch einen Umformschritt im Endbereich des Einsteckabschnitts 1 erfolgen. Vorzugsweise ist dies mittels des Vortreibens eines weiteren, hier nicht dargestellten Pressdorns axial auf den Randbereich der Öffnung 7 vorgesehen, wobei der Durchmesser des weiteren Pressdorns mindestens dem Außendurchmesser des Rohlings an der Öffnung 7 entspricht.
Zum Verschließen des Hohlraums bzw. der Öffnung 7 kann alternativ auch ein endseitiges Verschlußteil (nicht dargestellt) insbesondere mit den angesprochenen Ausnehmungen für die Ausläufe der Keilnuten 4 des SDS-Einsteckabschnitts 1 eingesetzt werden. Zudem kann eine Kombination von Einsetzen eines Verschlußteils und einer Umformung erfolgen.
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Umformung des Arbeitsabschnitts 2 des Werkzeugs nicht beschrieben oder in den Zeichnungen dargestellt. Die Formung des Arbeitsabschnitts 2 kann auf an sich bekannte Weise entweder vor den vorstehend beschriebenen Umformschritten zur Erzeugung des gewünschten Einsteckabschnitts 1 oder nach diesen Schritten erfolgen.
Im Falle des als Bohrer, insbesondere Gesteinsbohrer ausgestalteten Werkzeugs umfasst der Arbeitsabschnitt 2 beispielsweise eine schlitzartige Aufnahme für einen Hartmetall-Bohrkopf o. dgl. und eine sich daran anschließende Wendel. Entsprechend anders gestaltet sich der Arbeitsabschnitt 2 bei einem als Meißel o. dgl. ausgestalteten Werkzeug.
Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1 sind in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel materialeinheitlich einteilig ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1 nicht im Bereich ihres Übergangs aneinander angesetzt sind.
5 zeigt eine räumliche Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei diesem Beispiel sind der Einsteckabschnitt 1 und der Arbeitsabschnitt 2 nicht materialeinheitlich-einteilig ausgebildet, sondern aus wenigstens zwei Teilen zusammengesetzt.
Wie 6 zeigt, wird dabei der Einsteckabschnitt 1 separat ausgeformt, wobei der dem aufweitenden Umformschritt zugeordnete Pressdorn 5 nicht von der endseitigen Stirnseite des Einsteckabschnitts 1 axial vorgetrieben wird, sondern von der Seite einer Trennebene T zwischen Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1. Wie aus 6 ersichtlich ist, verbleibt eine entsprechende Öffnung des durch den Pressdorn 5 erzeugten Hohlraums 7 in Richtung der Trennebene T bzw. in Richtung des Arbeitsabschnitts 2 und nicht in Richtung der endseitigen Stirnfläche 1a. Hierdurch entfällt ein Verschluß- bzw. Umformschritt der endseitigen Stirnfläche 1a des Einsteckabschnitts 1.
Zur Verbindung von Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1 weisen diese korrespondierende Ausformungen auf, welche vorliegend als ein vorspringender Zapfen 8 an dem Einsteckabschnitt 1 und eine korrespondierende Öffnung 9 an dem Arbeitsabschnitt 2 ausgebildet sind. Zapfen 8 und Öffnung 9 haben einen nicht-zylindrischen Querschnitt, vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt mit kissenförmigen Verrundungen.
Der Zapfen 8 an dem Einsteckabschnitt 1 kann ebenfalls mittels Fließpressen ausgeformt werden, insbesondere in demselben Arbeitsgang, in dem die Nuten 3, 4 sowie die Aufweitung des Außenumfangs des Einsteckabschnitts 1 erfolgen. Es kann alternativ aber auch ein separater Umformschritt zur Ausbildung des Zapfens 8 erfolgen, insbesondere mittels eines Pressvorgangs.
Der in 8 gezeigte Arbeitsabschnitt 2 hat eine Verdickung 10, in der die in ihrer Querschnittsform mit dem Zapfen 8 korrespondierende Öffnung 9 ausgebildet ist, in die der Zapfen 8 in einem Montageschritt eingeführt wird. Die Zusammenführung von Arbeitsabschnitt 2 und Einsteckabschnitt 1 kann als Verpressung, insbesondere in Verbindung mit einer Aufschrumpfung erfolgen. Es können alternativ oder ergänzend auch Verlötungen oder Verschweißungen vorgesehen werden.
Die Verdickung 10 des Arbeitsabschnitts 2 gemäß 8 resultiert zumindest teilweise aus einer Vergrößerung des Durchmessers in diesem Bereich im Zuge einer Fließpressung der Öffnung 9 in den Arbeitsabschnitt 2. Hierdurch kann insbesondere zur Herstellung von Bohrern mit einem geringeren Bohrerdurchmesser als der festgelegte Schaftdurchmesser (etwa 10 mm im Fall eines SDS-Plus-Systems) zumindest teilweise, je nach Einzelfall auch vollständig auf die Wegnahme von Material vom Rohling verzichtet werden.
Zum Beispiel kann der in 5 gezeigte Bohrer ein 6 mm-Steinbohrer sein. Der Arbeitsabschnitt 2 kann dabei z. B. aus einem 6 mm-Rohling hergestellt werden, wobei der 6 mm-Rohling im Bereich der Verdickung 10 zunächst auf 8 mm aufgestaucht wird und nachfolgend durch Einbringen der Öffnung 9 mittels Fließpressen noch weiter im Durchmesser vergrößert wird. Der Einsteckabschnitt 1 kann als 8 mm-Rohling vorliegen, der durch Fließpressen auf etwa 10 mm Durchmesser aufgeweitet wird. Insgesamt können hierdurch erhebliche Materialmengen bei der Herstellung des Bohrers eingespart werden. Insbesondere im Falle des Beispiels nach 5 bis 8 können Einsteckabschnitt 1 und Arbeitsabschnitt 2 auch aus verschiedenem Material bestehen.
9 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 2. In 9 besteht der Bohrer bzw. das Werkzeug ebenfalls aus einem Arbeitsabschnitt 2 und einem Einsteckabschnitt 1. Zusätzlich befindet sich noch ein Zwischenabschnitt 11 zwischen Einsteckabschnitt 1 und Arbeitsabschnitt 2 an dem Bohrer. Dieser ist in seiner Form als Sechskant ausgeformt, der zur Aufnahme einer Werkzeugkennzeichnung, beispielsweise eines farbigen Rings, eines Clips, einer geschlitzten Buchse o. dgl. dienen kann.
Der Zwischenabschnitt 11 ist mit Einsteckabschnitt 1 und/oder Arbeitsabschnitt 2 materialeinheitlich einteilig, oder eben als separates, angesetztes Bauteil ausgeformt. Für die Verbindung des Zwischenabschnitts 11 mit dem Werkzeug im Übrigen wären entsprechende Ausformungen von Öffnung und Zapfen wie im Fall von Einsteckabschnitt 1 und Arbeitsabschnitt 2 gemäß den Darstellungen nach 6 und 8 vorgesehen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines länglichen Werkzeugs mit einem Arbeitsabschnitt (2) und einem Einsteckabschnitt (1), wobei der Einsteckabschnitt (1) zur Aufnahme in einem Werkzeughalter ausgebildet ist und hierzu zumindest eine Kupplungsausformung (3, 4), insbesondere Vertiefung (3, 4), in einer Außenumfangsfläche aufweist, gekennzeichnet durch den aufweitenden Umformschritt: Umformen eines länglichen Rohlings durch Fließpressen im Bereich des Einsteckabschnitts (1), wobei ein Außendurchmesser (D1, D2) des Rohlings durch das Fließpressen vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsausformung (3, 4), insbesondere Vertiefung (3, 4), im Zuge des aufweitenden Umformschritts zumindest teilweise, insbesondere vollständig ausgeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsausformung (3, 4) derart ausgebildet wird, dass der Einsteckabschnitt (1) zumindest an einer axialen Stelle im Querschnitt sternartig ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aufweitende Umformschritt das Vortreiben eines Pressdorns (5) axial in den Rohling umfasst, wobei der Pressdorn (5) einen gegenüber dem Rohling kleineren Außendurchmesser aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdorn (5) ausgehend von einer endseitigen Stirnfläche (1a) des Rohlings axial vorgetrieben wird, wobei der Rohling insbesondere einteilig ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling während des aufweitenden Umformschritts in eine Aufnahme (6) insbesondere mit Formbacken (6) eingelegt ist, vorzugsweise, dass die Formbacken (6) eine Negativform zu der Kupplungsausformung (3, 4), insbesondere Vertiefung (3, 4), bilden, vorzugsweise, dass die Formbacken (6) während des Fließpressens feststehen, oder, dass die Formbacken (6) während des Fließpressens auf den Rohling zugestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling vor dem aufweitenden Umformschritt in einer Aufnahme (6) insbesondere mittels Formbacken (6) pressend festgelegt wird, wobei zumindest ein Teil der Kupplungsausformung (3, 4), insbesondere Vertiefung (3, 4), durch das pressende Festlegen in der Aufnahme (6) in dem Rohling ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und ggf. nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch den verschließenden Umformschritt: Zumindest teilweises Verschließen einer durch den Pressdorn (5) erzeugten Öffnung (7) mittels Umformen, vorzugsweise, zumindest teilweises Verschließen der Öffnung (7) mittels Vortreibens eines weiteren Pressdorns axial auf den Randbereich der Öffnung (7), wobei der Durchmesser des weiteren Pressdorns mindestens dem Außendurchmesser des Rohlings an der Öffnung (7) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 4 und ggf. nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch den Schritt: Zumindest teilweises Verschließen einer durch den Pressdorn (5) erzeugten Öffnung (7) mittels Einsatz eines Verschlußteils in die Öffnung (7).
Verfahren nach Anspruch 4 und ggf. nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der dem aufweitenden Umformschritt zugeordnete Pressdorn (5) ausgehend von einer Trennebene (T) zwischen dem Arbeitsabschnitt (2) und dem Einsteckabschnitt (1) axial vorgetrieben wird, wobei insbesondere das Werkzeug als zumindest zweiteilige Einheit aus Arbeitsabschnitt (2) und Einsteckabschnitt (1) zusammengesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 4 und ggf. nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdorn (5) einen nicht zylindrischen Querschnitt aufweist.
Werkzeug, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug zumindest über einen Teil der Länge des Einsteckabschnitts (1) und/oder des Arbeitsabschnitts (2) einen im Zuge der Umformung entstandenen Hohlraum (7) aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug als eines aus der Gruppe Bohrer, Meißel o. dgl. ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsteckabschnitt (1) als Schnellspann-Aufnahme für ein Bohrfutter ausgebildet ist, insbesondere vom Typ eines aus der Gruppe SPIT-R3^®, SDS-Plus^®, SDS-top^® oder SDS-Max^®