DE102012103179A1

DE102012103179A1 - Method and device for chipless production of an external thread on workpieces made of metal

Info

Publication number: DE102012103179A1
Application number: DE102012103179A
Authority: DE
Inventors: Hilmar Gensert
Original assignee: Sieber Forming Solutions GmbH
Current assignee: Sieber Forming Solutions GmbH
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2013-10-17
Also published as: WO2013152758A1; TW201347872A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Außengewindes auf Werkstücken aus Metall zur Verwendung als stabiles Verbindungs- oder Befestigungselement, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Ausgehend von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik soll ein Verfahren geschaffen werden, das beim Gewindepressen unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Ausführung der Werkstücke ermöglicht. Das zum „Pressen” oder „Aufweiten” eingesetzte Backenwerkzeug besitzt mindestens zwei zustellbare Backen 4 mit einer bogenförmigen Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung und mindestens eine feststehende oder bewegliche Backe 5 mit einer gewindeprofilfreien Innenwandung. Diese Backe oder Backen 5 ohne Gewindeprofilierung übernehmen verfahrenstechnisch die Funktion einer Führung oder Abstützung, einerseits für den Rohling und andererseits für die angrenzenden zustellbaren Backen. Über die gewindefreien Backen 5 kann erforderlichenfalls noch eine Presskraft erzeugt werden, um auf die gewindefreie Fläche des Rohlings eine Profilierung, Prägung, Kennzeichnung oder Signierung aufzubringen oder eine funktionsbedingte Verformung, wie z.B. ein Kanal bei Ölablassschrauben, zu erzeugen.The invention relates to a method for chipless production of an external thread on workpieces made of metal for use as a stable connection or fastening element, as well as a device suitable for carrying out the method. Based on the disadvantages of the known prior art, a method is to be created, which allows different design options with respect to the execution of the workpieces in the thread presses. The jaw tool used for "pressing" or "expanding" has at least two deliverable jaws 4 with an arcuate inner wall with a thread profiling designed as a negative and at least one fixed or movable jaw 5 with a thread profile-free inner wall. This jaw or jaws 5 without thread profiling take over procedurally the function of a guide or support, on the one hand for the blank and on the other hand for the adjacent deliverable jaws. If necessary, a pressing force can still be generated via the unthreaded jaws 5 in order to apply a profiling, embossing, marking or marking to the unthreaded surface of the blank or a function-related deformation, such as, for example. a channel at oil drain plugs to produce.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Außengewindes auf Werkstücken aus Metall zur Verwendung als stabiles Verbindungs- oder Befestigungselement, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung. Zur Herstellung von Außengewinden auf metallischen Werkstücken sind zwei klassische Verfahrensarten bekannt, die in Abhängigkeit von der Größe des Gewindes, der Gestalt des Werkstückes und/oder der Härte des metallischen Werkstoffes in der Praxis Anwendung finden, das Walzen bzw. Rollen oder Schneiden von Gewinden. The invention relates to a method for chipless production of an external thread on workpieces made of metal for use as a stable connection or fastening element, as well as a device suitable for carrying out the method. For the production of external threads on metallic workpieces, two classical types of processes are known, which are used in practice, depending on the size of the thread, the shape of the workpiece and / or the hardness of the metallic material, the rolling or cutting threads.

Beim Walzen bzw. Rollen werden Maschinen mit zwei oder drei angetriebenen Rundrollen oder sich zueinander bewegenden Flachbacken (Parallelbacken) eingesetzt. Das Gewinde kann auch mittels in Drehmaschinen eingespannten Rollköpfen erzeugt werden, wobei das Werkstück angetrieben wird. When rolling or rolling machines are used with two or three driven round rollers or mutually moving flat jaws (parallel jaws). The thread can also be produced by means of lathes clamped in lathes, wherein the workpiece is driven.

Das Kaltwalzen von Gewinde auf dünnwandigen Hohlteilen mittels eines Profilwalzwerkzeuges ist z. B. aus der DE 195 36 817 A1 bekannt. The cold rolling of thread on thin-walled hollow parts by means of a profile rolling tool is z. B. from the DE 195 36 817 A1 known.

Das Walzen oder Rollen von Außengewinde auf hohlzylindrischen Werkstücken aus Metall hat als Massenfertigung in der Praxis die größte Bedeutung erlangt. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass die hohlzylindrischen Werkstücke eine ausreichende Wanddicke aufweisen. Die Wanddicke sollte beim Gewindewalzen auf Zweirollenwalzmaschinen mindestens ca. 1/5 des Außendurchmessers/Wandstärke und auf Dreirollenwalzmaschinen ca. 1/8 des Außendurchmessers/Wandstärke betragen. The rolling or rolling of external threads on hollow cylindrical workpieces made of metal has gained in mass production in practice the greatest importance. However, a prerequisite for this is that the hollow cylindrical workpieces have a sufficient wall thickness. The wall thickness should be at least about 1/5 of the outer diameter / wall thickness on thread rolling on two-roll rolling machines and about 1/8 of the outer diameter / wall thickness on three-roll rolling machines.

Liegt das Verhältnis unter diesem Wert, so lässt sich das Gewinde nur durch eine spanende Bearbeitung herstellen oder mittels Rollköpfen auf Drehmaschinen. Das Herstellen der Gewinde auf Mehrspindeldreh- oder Gewindeschneidautomaten ist jedoch material- und zeitaufwendiger als bei einer umformtechnischen Herstellung. If the ratio is below this value, then the thread can only be produced by machining or by means of rolling heads on lathes. Producing the thread on multi-spindle turning or tapping machines, however, is more material and time consuming than in a forming production.

Bei der Herstellung von Außengewinden durch spanabhebende Formgebung auf Drehautomaten mittels Drehmeißel lässt sich keine pressblanke kaltverfestigte Oberfläche erzielen. In the production of external threads by cutting shaping on automatic lathes by means of lathe tools, it is not possible to achieve a press-finished, cold-worked surface.

Aus der EP 2 156 909 A2 ist zur Herstellung von Schrauben oder Gewindebolzen aus metallischem Vollmaterial bekannt, dass in einer ersten Pressstufe in einen vorgefertigten Rohling mehrere in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen in einem festgelegten radialen Abstand eingeformt werden. In einer zweiten Pressstufe wird der vorgefertigte Rohling in ein mehrteiliges Backenwerkzeug mit einer die Außenkontur bildenden Innenprofilierung eingelegt, derart dass sich an den Stellen, wo die Pressbacken geöffnet sind, die Ausnehmungen befinden. Durch Schließen der Backen wird mittels radialer Krafteinwirkung auf den schaftförmigen Abschnitt des Rohlings eine radiale Außenkontur gepresst. From the EP 2 156 909 A2 is known for the production of screws or threaded bolts made of solid metal material that a plurality of axially extending recesses are formed in a fixed radial distance in a prefabricated blank in a first pressing stage. In a second pressing stage, the prefabricated blank is inserted into a multi-part jaw tool with an inner profile forming the outer contour, such that the recesses are located at the locations where the pressing jaws are open. By closing the jaws a radial outer contour is pressed by means of radial force acting on the shaft-shaped portion of the blank.

Aus der WO 2010/0307551 A2 ist ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Außengewindes auf hohlförmigen Werkstücken aus Metall bekannt, wobei innerhalb einer Mehrstufenpresse mit einem verschiebbaren Schlitten und einer stationären Werkzeugträgereinheit als Ausgangsmaterial Draht oder Stangenmaterial zugeführt und stufenweise zu einem fertigen hohlförmigen Rohling umgeformt wird. In einer weiteren Stufe wird der vorgefertigte hohlförmige Rohling in ein mehrteiliges Backenwerkzeug mit einem Formhohlraum, dessen Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung versehen ist, eingelegt und im geschlossenen Zustand des Backenwerkzeuges in die zentrale Öffnung des Rohlings mindestens ein Dorn eingeführt und dabei der Rohling mittels des Dornes aufgeweitet wird, wobei die Konturen der Gewindeprofilierung durch einen radialen Materialfluss ausgefüllt werden. From the WO 2010/0307551 A2 discloses a method of cutting external threads on hollow metal workpieces by feeding wire or bar stock within a multistage press having a slidable slide and a stationary tool carrier unit as a starting material and gradually forming it into a finished hollow blank. In a further stage, the prefabricated hollow blank is inserted into a multi-part jaw tool having a mold cavity, whose inner wall is provided with a thread profile designed as a negative, and introduced in the closed state of the jaw tool in the central opening of the blank at least one mandrel while the blank by the mandrel is widened, wherein the contours of the thread profiling are filled by a radial flow of material.

Bei beiden vorgenannten Pressverfahren sind alle Backen des Backenwerkzeuges zustellbar und mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung versehen. In both of the aforementioned pressing method all jaws of the jaw tool are deliverable and provided with a trained as a negative thread profiling.

Um zu verhindern, dass während des Press- oder Aufweitvorganges Material zwischen die Backen gelangen kann, wird ein Rohling eingesetzt, der an den Stellen, wo die Backen des Backenwerkzeuges zusammentreffen, in Längsrichtung verlaufende schmale Einbuchtungen oder Ausnehmungen aufweist. In order to prevent material from being able to get between the jaws during the pressing or expanding process, a blank is used which has longitudinally extending narrow indentations or recesses at the locations where the jaws of the jawing tool meet.

Bezogen auf die jeweilige Baugröße des Werkstückes lassen sich die Ausnehmungen in ihrer Größe nur unwesentlich verändern. Dadurch ist die Gestaltungsfreiheit beim Gewindepressen zur Herstellung einschraubbarer Verbindungs- oder Befestigungselemente mit Unterbrechungen des Gewindes bzw. gewindefreien Bereichen, wie sie beispielsweise zur Durchleitung von Medien oder zum Einleiten von Drehmomenten mittels Schraubenschlüssel erforderlich sind, stark eingeschränkt. Based on the respective size of the workpiece, the recesses can be changed only slightly in size. As a result, the design freedom in the thread pressing for producing screw-connection or fasteners with interruptions of the thread or thread-free areas, as required for example for the passage of media or for introducing torque by means of wrench, severely limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Außengewindes auf Werkstücken aus Metall zu schaffen, das beim Gewindepressen unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Ausführung der Werkstücke ermöglicht und innerhalb einer Mehrstufenpresse einsetzbar ist. The invention has for its object to provide a method for non-cutting production of an external thread on workpieces made of metal, which allows different design options in terms of the execution of the workpieces and can be used within a multi-stage press in the thread presses.

Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitgestellt werden. Furthermore, a device suitable for carrying out the method is to be provided.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Verfahrensweise sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 9. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 10. Weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 11 bis 13 angegeben. According to the invention the object is achieved by the features specified in claims 1 and 2. Advantageous developments of the procedure are subject matter of claims 3 to 9. A suitable device for carrying out the method is the subject of claim 10. Further embodiments of the device are specified in claims 11 to 13.

Die vorgeschlagene Verfahrensweise ist zur Herstellung eines Außengewindes auf massiven oder hohlförmigen Werkstücken aus Metall durch einen Pressvorgang oder durch Aufweiten eines hohlförmigen Rohlings mittels eines Dornes vorgesehen. Unter den Begriff Gewindepressen fällt auch das sogenannte „Aufweiten”. The proposed procedure is for producing an external thread on solid or hollow workpieces made of metal by a pressing operation or by expanding a hollow blank by means of a mandrel provided. The term thread presses also includes the so-called "expansion".

Die erfindungsgemäß hergestellten Formteile mit Außengewinde werden als stabile Verbindungs- oder Befestigungselemente eingesetzt. Hierbei kann es sich um Schrauben, Wellen, Fittings, Gehäusebauteile oder dgl. handeln. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung unterschiedlicher Ausführungen an Befestigungs- oder Verbindungsmitteln in besonders wirtschaftlicher Weise mittels Gewindepressen. The molded parts according to the invention with external thread are used as stable connection or fastening elements. These may be screws, shafts, fittings, housing components or the like. Act. The invention enables the production of different types of attachment or connecting means in a particularly economical manner by means of threaded presses.

Das zum „Pressen” oder „Aufweiten” eingesetzte Backenwerkzeug besitzt mindestens zwei zustellbare Backen mit einer bogenförmigen Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung und mindestens eine feststehende oder bewegliche Backe mit einer gewindeprofilfreien Innenwandung. Diese Backe oder Backen ohne Gewindeprofilierung übernehmen verfahrenstechnisch die Funktion einer Führung oder Abstützung, einerseits für den Rohling und andererseits für die angrenzenden zustellbaren Backen. The jaw tool used for "pressing" or "expanding" has at least two deliverable jaws with an arcuate inner wall with a thread profiling designed as a negative and at least one fixed or movable jaw with a thread profile-free inner wall. This jaw or jaws without thread profiling take over procedurally the function of a guide or support, on the one hand for the blank and on the other hand for the adjacent deliverable jaws.

Über die gewindefreien Backen kann erforderlichenfalls noch eine Presskraft erzeugt werden, um auf die gewindefreie Fläche des Rohlings eine Profilierung, Prägung, Kennzeichnung oder Signierung aufzubringen oder eine funktionsbedingte Verformung, wie z.B. ein Kanal bei Ölablassschrauben, zu erzeugen. If necessary, a pressing force can still be generated by means of the unthreaded jaws in order to apply a profiling, embossing, marking or marking to the thread-free surface of the blank or to a function-related deformation, such as deformation. a channel at oil drain plugs to produce.

Erforderlichenfalls kann die Innenwandung dieser Backen die Innenwandung der anderen zustellbaren Backen in Zustellrichtung überragen. If necessary, the inner wall of these jaws may extend beyond the inner wall of the other deliverable jaws in the feed direction.

Wenn das Außengewinde auf einem massiven Rohling erzeugt werden soll, so wird ein vorgeformter Rohling eingesetzt, der einen nach innen gerichteten, verformten Abschnitt, z.B. in Form einer Abflachung, aufweist. Zusätzlich besitzt der Rohling an den Stellen, wo die Backen des Backenwerkzeuges zusammentreffen, in Längsrichtung verlaufende, schmale Einbuchtungen oder Ausnehmungen, die unbedingt vorhanden sein müssen. When the male thread is to be formed on a solid blank, a preformed blank is used which has an inwardly directed deformed portion, e.g. in the form of a flat. In addition, at the locations where the jaws of the baking tool meet, the blank has longitudinally extending, narrow indentations or recesses which must necessarily be present.

Der Rohling wird im geöffneten Backenwerkzeug so positioniert, dass die Ausnehmungen genau in der Trennebene der Backen liegen und der verformte Abschnitt sich genau im Wirkungsbereich der gewindefreien Backe befindet. Während der Schließbewegung des Backenwerkzeuges gelangt die Innenwandung dieser Backe in Kontakt mit dem verformten Abschnitt des Rohlings. Sie liegt entweder an, wenn die Verformung beispielsweise eine gerade Abflachung ist, oder greift in diese ein, wenn es sich um eine Vertiefung handelt. The blank is positioned in the open jaw tool so that the recesses lie exactly in the parting plane of the jaws and the deformed section is located exactly in the effective range of the unthreaded jaw. During the closing movement of the jaw tool, the inner wall of this jaw comes into contact with the deformed portion of the blank. It either rests when the deformation is, for example, a straight flattening, or intervenes when it is a depression.

Im weiteren Verlauf der Schließbewegung werden aufgrund der unter Krafteinwirkung zustellbaren Backen auf der Außenwand bzw. Mantelfläche des Rohlings mindestens ein oder mehrere Gewindeabschnitte gepresst. In Längsrichtung verlaufende Gewindeabschnitte sind durch die im Rohling eingeformten Ausnehmungen unterbrochen. In the further course of the closing movement, at least one or more threaded sections are pressed on the outer wall or lateral surface of the blank due to the jaws which can be delivered under the action of force. Longitudinally extending threaded portions are interrupted by the recesses formed in the blank.

Bei Einsatz von hohlförmigen Werkstücken unterscheidet sich die Verfahrensweise nur dadurch von der vorstehend beschriebenen, dass in den hohlförmigen Rohling ein nicht verformbares Stützelement eingeschoben wird, das an der Innenwandung des Rohlings, zumindest im Pressbereich, anliegt. Das Stützelement kann als massives Teil ausgeführt sein, das den Hohlraum ausfüllt, oder auch als rohrförmiges Teil. In seiner Geometrie muss es jedoch so ausgeführt sein, dass es passgenau in den Hohlraum des vorgeformten Rohlings einschiebbar ist. When hollow-shaped workpieces are used, the method of operation differs from that described above only in that a non-deformable support element is inserted into the hollow blank, which abuts against the inner wall of the blank, at least in the pressing region. The support element may be designed as a solid part, which fills the cavity, or as a tubular part. In its geometry, however, it must be designed so that it fits accurately into the cavity of the preformed blank can be inserted.

In analoger Weise werden über die Schließbewegung der zustellbaren Backen auf der Außenwand bzw. Mantelfläche des Rohlings mindestens ein oder mehrere Gewindeabschnitte gepresst. In an analogous manner, at least one or more threaded sections are pressed over the closing movement of the deliverable jaws on the outer wall or lateral surface of the blank.

Wird das Außengewinde des hohlförmigen Werkstücks durch ein sogenanntes Aufweiten erzeugt, so wird das Backenwerkzeug vor oder nach dem Einführen bzw. Einlegen des vorgeformten Rohlings geschlossen und der Rohling gegen ein axiales Verschieben gesichert. If the external thread of the hollow workpiece is generated by a so-called expansion, the jaw tool is closed before or after the insertion or insertion of the preformed blank and secured the blank against axial displacement.

Der vorgeformte Rohling muss wieder so positioniert werden, wie eingangs bereits erwähnt. Unter Krafteinwirkung wird in den Rohling ein Aufweitdorn eingeschoben, um durch einen Materialfluss die als Negativ ausgeführte Gewindeprofilierung an der Innenwand der zustellbaren Backen auszufüllen und so das entsprechende Außengewinde zu erzeugen. The pre-formed blank must be positioned again as already mentioned. Under the action of force, an expanding mandrel is inserted into the blank, in order to fill the negative profiled thread profiling on the inner wall of the deliverable jaws by a flow of material and thus to produce the corresponding external thread.

Der verformte Abschnitt des Rohlings, der gewindefrei beiben soll, kann als gerade verlaufende Fläche oder Abflachung ausgeführt sein und sich über die gesamte Länge oder nur einen Abschnitt des Rohlings erstrecken. Der Rohling kann durch Tiefziehen oder andere Stauch- und/oder Fließpressstufen vorgeformt werden. The deformed portion of the blank which is to be unthreaded may be in the form of a straight surface or flattening and extend over the entire length or only a portion of the blank. The blank may be preformed by deep drawing or other upsetting and / or extrusion steps.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf Rohlinge mit geometrisch unterschiedliche Querschnittsformen, wie z.B. Dreieck, Viereck, Sechseck oder Kombinationen von gerade, schräg und bogenförmig verlaufenden Abschnitten, mittels Gewindepressen ein Außengewinde nur auf bestimmten Flächen aufgebracht werden kann. An advantage of the invention is that on blanks with geometrically different cross-sectional shapes, such as triangle, quadrangle, hexagon or combinations of straight, oblique and arcuate sections, an external thread can be applied only on certain surfaces by means of thread presses.

Der Rohling kann z.B. in einer Vorformstufe zu einer Querschnittsform mit zwei gegenüberliegenden bogenförmigen Abschnitten und zwei gegenüberliegenden geraden oder abgeflachten Abschnitten umgeformt werden, wobei nur auf den bogenförmigen Abschnitten ein Außengewinde erzeugt wird. The blank may e.g. are formed in a preforming step to a cross-sectional shape with two opposite arcuate portions and two opposite straight or flattened portions, wherein an external thread is produced only on the arcuate portions.

Die zustellbaren Backen zur Erzeugung des Außengewindes können nebeneinander oder gegenüberliegend zueinander angeordnet sein. Die Bewegung der Backen kann in axialer und/oder radialer Richtung erfolgen. The deliverable jaws for generating the external thread can be arranged side by side or opposite each other. The movement of the jaws can take place in the axial and / or radial direction.

Bei einer beweglichen Anordnung der gewindeprofilfreien Backen werden diese synchron mit den anderen Backen bewegt. Die gewindeprofilfreie Backe kann als feststehendes Bauteil Bestandteil der Matrize bzw. Backenführung sein. In a movable arrangement of the thread profile-free jaws they are moved synchronously with the other jaws. The thread profile-free jaw can be part of the die or jaw guide as a fixed component.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht mindestens aus einem Backenwerkzeug mit mehreren beweglichen Backen, die in einer ringförmigen Führung auf keilförmigen Führungsflächen geführt und in axialer und/oder radialer Richtung bewegbar sind. Mindestens zwei Backen besitzen eine bogenförmige Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung. Mindestens eine weitere feststehende oder bewegliche Backe besitzt eine gewindeprofilfreie Innenwandung. Bei einer beweglichen Ausführung dieser Backe liegt diese am Rohling an und ist hauptsächlich in axialer Richtung verschiebbar. Die Backenführung ist von einem Armierungsring umgeben. A suitable device for carrying out the method consists at least of a jaw tool with a plurality of movable jaws, which are guided in an annular guide on wedge-shaped guide surfaces and movable in the axial and / or radial direction. At least two jaws have an arcuate inner wall with a trained as a negative thread profiling. At least one other fixed or movable jaw has a thread profile-free inner wall. In a movable embodiment of this jaw it rests against the blank and is displaceable mainly in the axial direction. The jaw guide is surrounded by a reinforcing ring.

Alle beweglichen Backen sind von einer Offenstellung in eine Schließstellung und umgekehrt bewegbar und liegen in Schließstellung am Rohling an. Zwischen Backenführung und Backen findet eine Relativbewegung statt. All movable jaws are movable from an open position to a closed position and vice versa and are in the closed position on the blank. Between jaw guide and jaws, a relative movement takes place.

Bei einem hohlförmigen Rohling kommt z.B. ein unter Krafteinwirkung stehender Aufweitdorn zum Einsatz, der mindestens nur an den Stellen, wo sich eine als Negativ ausgebildete Gewindeprofilierung befindet, einen Aufweitvorgang auslöst. With a hollow blank, e.g. a force acting mandrel is used, which triggers an expansion process at least only at the points where there is a trained as a negative thread profiling.

Wenn das Gewinde von außen aufgepresst werden soll, ist ein axial bewegliches, in den hohlförmigen Rohling einführbares, nicht verformbares Stützelement vorgesehen, das im eingeschobenen Zustand an der Innenwandung des Rohlings anliegt. Alle Umformvorgänge für den Rohling und das Gewindepressen können innerhalb einer Mehrstufenpresse durchgeführt werden. If the thread is to be pressed from the outside, an axially movable, insertable into the hollow blank, non-deformable support member is provided, which rests in the inserted state on the inner wall of the blank. All forming processes for the blank and the thread pressing can be carried out within a multi-stage press.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

1 die einzelnen Verfahrensstufen a), b) und c) zur erfindungsgemäßen Herstellung einer massiven Schraube, in vereinfachter Darstellung, 1 the individual process steps a), b) and c) for the production according to the invention of a solid screw, in a simplified representation,

2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 1, Abb. a) und Abb. b) in vergrößerter Darstellung, 2 a section along the line AA in 1 , Fig. A) and Fig. B) on an enlarged scale,

3 die einzelnen Verfahrensstufen a), b), c) und d) zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Hohlteils mit Außengewinde, in vereinfachter Darstellung, 3 the individual process steps a), b), c) and d) for the production according to the invention of a hollow part with external thread, in a simplified representation,

4 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 3, Abb. b) und Abb. c) in vergrößerter Darstellung, 4 a section along the line AA in 3 , Fig. B) and Fig. C) on an enlarged scale,

5 die einzelnen Verfahrensstufen a), b) und c) zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Hohlteils mit Außengewinde mittels Aufweitdorn, in vereinfachter Darstellung, 5 the individual process steps a), b) and c) for the inventive production of a hollow part with external thread by means of mandrel, in a simplified representation,

6 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in 5, Abb. a) und Abb. b) in vergrößerter Darstellung, 6 a section along the line AA in 5 , Fig. A) and Fig. B) on an enlarged scale,

7 eine weitere Ausführung eines Backenwerkzeuges mit vier beweglichen Backen, als Querschnittdarstellung, und 7 Another embodiment of a baking tool with four movable jaws, as a cross-sectional view, and

8 eine weitere Ausführung eines Backenwerkzeuges mit zwei beweglichen Backen und einer feststehenden bzw. ortsfesten Backe, als Querschnittdarstellung. 8th a further embodiment of a jaw tool with two movable jaws and a fixed or fixed jaw, as a cross-sectional view.

Die Verfahrensstufen a), b) und c) zum Pressen eines Außengewindes auf einen aus Vollmaterial bestehenden massiven Rohling 1 sind in 1 gezeigt. Die zugehörige Schnittdarstellung gemäß der Linie A-A zu Stufe a) und b) ist in 2 zu sehen. Der vorgeformte Rohling 1 wird in ein geöffnetes Backenwerkzeug eingelegt, das aus zwei axial und radial verschiebbaren Backen 4 mit jeweils einer bogenförmigen Innenwandung mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung 6 besteht. Oberhalb des Backenwerkzeuges ist ein stationäres Matrizenoberteil 2 angeordnet. The process steps a), b) and c) for pressing an external thread on a solid blank made of solid material 1 are in 1 shown. The associated sectional view according to the line AA to stage a) and b) is in 2 to see. The preformed blank 1 is inserted into an open jaw tool consisting of two axially and radially movable jaws 4 each with an arcuate inner wall with a trained as a negative thread profiling 6 consists. Above the jaw tool is a stationary die top 2 arranged.

Die beiden Backen 4 sind unmittelbar nebeneinander angeordnet. Die dritte Backe 5 besitzt eine glatte Innenwandung ohne Gewindeprofilierung und ist im Wesentlichen nur axial verschiebbar. Die Backen 4 und 5 sind in einer Backenführung 3, die von einem nicht näher gezeigten Armierungsring umgeben ist, beweglich angeordnet. Die radiale und axiale Zustellung der Backen 4 erfolgt über keilförmige Führungsflächen, wie in 1 deutlich zu sehen. Die Querschnittsform des unteren Abschnittes des Rohlings 1 ist in 2, Abb. a) zusehen. Der Rohling 1 besitzt drei in Längsrichtung verlaufende schmale Einbuchtungen bzw. Ausnehmungen 7, die sich an den Stellen befinden, wo die Backen 4, 5 zusammentreffen. Diese sind nur in 2 zu sehen. The two cheeks 4 are arranged directly next to each other. The third cheek 5 has a smooth inner wall without thread profiling and is essentially only axially displaceable. The cheeks 4 and 5 are in a jaw guide 3 by Is surrounded a reinforcing ring, not shown in detail, movably arranged. The radial and axial delivery of the jaws 4 takes place via wedge-shaped guide surfaces, as in 1 clear to see. The cross-sectional shape of the lower portion of the blank 1 is in 2 , Fig. A) watch. The blank 1 has three longitudinal narrow recesses or recesses 7 that are in the places where the cheeks 4 . 5 meet. These are only in 2 to see.

Der Schließvorgang für die Backen 4, 5 des Backenwerkzeuges wird durch eine entsprechend hohe Krafteinwirkung auf die Backenführung 3 ausgelöst. Diese Ausführungsmöglichkeit ist in der Zeichnung dargestellt. Die Zustellkraft für die Bewegung der Backen kann auch über die Backen erfolgen, in diesem Fall bleibt die Backenführung in ihrer Position. Im praktischen Einsatz wird diese Ausführung bevorzugt. The closing process for the jaws 4 . 5 The baking tool is characterized by a correspondingly high force on the jaw guide 3 triggered. This embodiment is shown in the drawing. The feed force for the movement of the jaws can also be done via the jaws, in this case the jaw guide remains in its position. In practical use, this embodiment is preferred.

Die beiden Backen 4 mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung werden radial zugestellt und bewirken die Ausbildung des Gewindes auf dem Schaft des Rohlings 1, wie in den Abbildungen b) in 1 und 2 zu sehen. Die gewindefreie Backe 5 verändert ihre Lage nicht. The two cheeks 4 with a trained as a negative thread profiling are delivered radially and cause the formation of the thread on the shank of the blank 1 as shown in figures b) in 1 and 2 to see. The unthreaded cheek 5 does not change their situation.

Der Schaft des Rohlings bzw. der noch unfertigen Schraube, besitzt einen Gewindeabschnitt, über einen Umfang von ca. 250° und einen abgeflachten Abschnitt (2, Abb. b)). The shank of the blank or the still unfinished screw has a threaded portion, over a circumference of about 250 ° and a flattened portion ( 2 , Fig. B)).

Nach dem Öffnen bzw. Auseinanderfahren der Backen 4 wird das Formteil 1 mit Außengewinde aus dem Werkzeug entfernt. (1, Abb. c)). After opening or moving apart of the jaws 4 becomes the molding 1 removed with external thread from the tool. ( 1 , Fig. C)).

Der Kopf des Formteils bzw. der Schraube kann dann nachträglich in weiteren an sich bekannten Umformstufen zu noch zu seiner endgültigen Form umgeformt werden. In den 3 und 4 ist das Pressen eines Außengewindes auf den Schaft eines hohlförmiges Teils gezeigt. The head of the molding or the screw can then be subsequently converted into other known forming stages to still its final shape. In the 3 and 4 Fig. 3 shows the pressing of an external thread on the shank of a hollow part.

Der Aufbau des Werkzeuges ist analog wie vorstehend erläutert. Der durch Tiefziehen oder Fließpressen vorgeformte Rohling 11 besitzt einen hohlen Schaft und einen ringförmigen Bund 20 und wird in das Backenwerkzeug mit den Backen 14 und 15 eingelegt (Abb. a)), die in der Backenführung 13 beweglich geführt sind. Zusätzlich ist noch ein beweglicher Stempel 18 angeordnet, der in dem Matrizenoberteil 12 geführt ist. Der Stempel 18 wird nach unten bewegt und bleibt in dieser Lage (Abb. b)). Das Backenwerkzeug ist noch geöffnet. The structure of the tool is analogous as explained above. The pre-formed by deep drawing or extrusion blank 11 has a hollow shaft and an annular collar 20 and gets into the baking tool with the jaws 14 and 15 inserted (fig. a)) in the jaw guide 13 are movably guided. In addition, there is still a movable stamp 18 arranged in the die top 12 is guided. The Stamp 18 is moved downwards and remains in this position (Fig. b)). The baking tool is still open.

Wie in Abb. c) gezeigt wird das Backenwerkzeug geschlossen, wobei die als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierungen 16 der Backen 14 in den Schaft des Rohlings 11 die Gewindeabschnitte pressen. Der untere, in den Schaft des Rohlings ragende Teil des Stempels 18 dient als Stützelement. As shown in Fig. C), the jaw tool is closed, with the thread profiles designed as a negative 16 the baking 14 in the shank of the blank 11 Press the threaded sections. The lower, protruding into the shaft of the blank part of the stamp 18 serves as a support element.

Ansonsten treffen auf dieses Beispiel auch die zu den 1 und 2 gemachten Ausführungen zu. Der hohlförmige Schaft des Rohlings 11 besitzt ebenfalls drei in Längsrichtung verlaufende schmale Einbuchtungen bzw. Ausnehmungen 17. Otherwise meet on this example also to the 1 and 2 made statements to. The hollow shaft of the blank 11 also has three longitudinally extending narrow indentations or recesses 17 ,

In den 5 und 6 ist die Herstellung des Außengewindes mittels eines Aufweitdornes 28 gezeigt. Der Rohling 21 besitzt einen hohlen Schaft und einen ringförmigen Bund 30 und wird in das Backenwerkzeug mit den Backen 24 und 25 eingelegt und dieses geschlossen (Abb. a)). Der Aufbau des Backenwerkzeuges entspricht der vorher beschriebenen Ausführung. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Backen 24, 25 im geschlossenen Zustand mit dem Schaft des Rohlings 21 in Berührungskontakt stehen. Zum Gewindepressen wird der Stempel mit dem Aufweitdorn 28 in den hohlförmigen Schaft gepresst und dadurch das Außengewinde geformt (Abb. b)). In Abb. c) ist die abschließende Entformung gezeigt. In the 5 and 6 is the production of the external thread by means of an expanding mandrel 28 shown. The blank 21 has a hollow shaft and an annular collar 30 and gets into the baking tool with the jaws 24 and 25 inserted and this closed (Fig. a)). The structure of the baking tool corresponds to the previously described embodiment. The only difference is that the jaws 24 . 25 in the closed state with the shank of the blank 21 are in contact with each other. For the thread pressing the stamp with the expanding mandrel 28 pressed into the hollow shaft and thereby formed the external thread (Fig b)). In Fig. C) the final demoulding is shown.

In den vorgenannten Figuren sind gleiche Bauteile mit der gleichen Endziffer gekennzeichnet, analog der Kennzeichnung in 1 und 2. In the aforementioned figures, the same components are marked with the same final digit, analogous to the marking in 1 and 2 ,

In 7 ist ein Backenwerkzeug gezeigt, das vier bewegliche Backen 34 und 35 besitzt, die jeweils gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Die bogenförmige Innenwandung der beiden Backen 34 ist mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung versehen. Die beiden anderen Backen 35 sind gewindefrei. Der Rohling 31 besitzt zwei gegenüberliegende bogenförmige Abschnitte und zwei gegenüberliegende abgeflachte gerade Abschnitte, die bezogen auf die Kreisform, nach innen gerichtet sind. In 7 a baking tool is shown that has four movable jaws 34 and 35 has, which are respectively arranged opposite to each other. The arcuate inner wall of the two jaws 34 is provided with a trained as a negative thread profiling. The other two cheeks 35 are thread-free. The blank 31 has two opposite arcuate portions and two opposite flattened straight portions which are inwardly directed with respect to the circular shape.

Auf die bogenförmigen Abschnitte wird durch die Schließ- und Pressbewegung der Backen 34 das Außengewinde geformt, wobei der Pressbereich durch ein in den Hohlraum eingeschobenes Stützelement 38 abgesichert ist, das in der Abbildung nicht näher zu sehen ist. Die Herstellung erfolgt analog wie zu 3 erläutert. On the arcuate sections is by the closing and pressing movement of the jaws 34 formed the external thread, wherein the pressing region by an inserted into the cavity support member 38 is secured, which is not shown in the figure. The preparation is analogous to how 3 explained.

Um die Backenführung 33 ist eine ringförmige Armierung 39 angeordnet, da beim Gewindepressen vergleichsweise hohe Kräfte auftreten. To the baking guide 33 is an annular reinforcement 39 arranged, since the thread presses comparatively high forces occur.

Der Rohling hat an den Stellen, wo die Backen 34, 35 des Backenwerkzeuges zusammentreffen, in Längsrichtung verlaufende schmale Einbuchtungen bzw. Ausnehmungen 37. Die vier Ausnehmungen sind im Querschnitt bogenförmig. The blank has in the places where the cheeks 34 . 35 meet the baking tool, extending in the longitudinal direction narrow indentations or recesses 37 , The four recesses are arcuate in cross section.

Der vordere ebene Abschnitt der Backen 35 liegt während der Schließbewegung des Backenwerkzeuges an der jeweiligen abgeflachten Seite des Rohlings 31 an. The front flat portion of the cheeks 35 lies during the closing movement of the Baking tool on the respective flattened side of the blank 31 at.

Die in 8 gezeigte Ausführung entspricht an sich der in 2 gezeigten Schnittdarstellung, lediglich mit dem Unterschied, dass nur die beiden Backen 44 mit einer als Negativ ausgebildeten Gewindeprofilierung beweglich angeordnet sind. Die dritte, gewindefreie Backe ist als ortsfest angeordnetes Bauteil Bestandteil der Backenführung 43. Die Abbildung a) zeigt das Backenwerkzeug im geöffneten und die Abbildung b) im geschlossenen Zustand. Der Rohling 41 besitzt ebenfalls drei Ausnehmungen 47. Die Rohlinge und hegestellten Formteile mit Außengewinde entsprechen denen gemäß der 1 und 2. In the 8th shown execution corresponds to the in 2 shown sectional view, only with the difference that only the two jaws 44 are movably arranged with a trained as a negative thread profiling. The third, unthreaded jaw is a fixed component part of the jaw guide 43 , Figure a) shows the jaw tool in the open position and the figure b) in the closed state. The blank 41 also has three recesses 47 , The blanks and held molded parts with external thread correspond to those according to the 1 and 2 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19536817 A1 [0003]
EP 2156909 A2 [0007]
WO 2010/0307551 A2 [0008]

Claims

Method for chipless production of an external thread on solid metal workpieces for use as stable connecting or fastening elements, wherein in an open jaw tool with at least two deliverable jaws ( 4 . 44 ) having an arcuate inner wall with a thread profiling designed as a negative ( 6 ) and at least one fixed or movable jaw ( 5 ) with a thread profile-free inner wall, a preformed solid blank ( 1 ) having an inwardly directed, deformed portion, with respect to a circular shape, in which the front portion of the fixed or movable jaw ( 5 ) with thread-free inner wall or engages, and the blank ( 1 ) in the places where the jaws of the baking tool meet, longitudinally extending narrow indentations ( 7 ), and pressed by the closing movement of the deliverable under force jaws on the outer wall or lateral surface of the blank at least one or more threaded portions.

Method for chipless production of an external thread on hollow metal workpieces for use as stable connecting or fastening elements, wherein in an open jaw tool with at least two deliverable jaws ( 14 . 24 ) having an arcuate inner wall with a thread profiling designed as a negative ( 16 . 26 ) and at least one fixed or movable jaw ( 15 . 25 ) with a thread profile-free inner wall, a preformed hollow blank is inserted, which has an inwardly directed, deformed portion, relative to a circular shape, in which the front portion of the fixed or movable jaw rests or engages with thread profile-free inner wall, and the blank ( 11 . 21 ) in the places where the jaws of the baking tool meet, longitudinally extending narrow indentations ( 17 . 27 ) and either in the hollow blank ( 11 ) a support element ( 18 ) is pushed, which bears against the inner wall of the blank, and pressed by the closing movement of the deliverable jaws on the outer wall or lateral surface of the blank at least one or more threaded portions, or the jaw tool before or after the insertion of the blank ( 21 ) is closed, the blank secured against axial displacement and in the blank an expanding mandrel ( 28 ) is pushed, whereby at least one or more threaded portions are pressed on the outer wall or lateral surface of the blank at the locations where the jaws are threaded profiling.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the deformed portion of the blank is designed as a straight surface or flattening and extends over the entire length or only a portion of the blank.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the blank is preformed by deep drawing or other upsetting and / or extrusion steps.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the blank is formed in a preforming step to a cross-sectional shape with two opposite arcuate portions and two opposite straight or flattened portions.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the deliverable jaws are arranged side by side or opposite to each other with a formed as a negative thread profiling and are moved in the radial and / or axial direction.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that two or more movable jaws are moved with a thread profile-free inner wall in synchronism with the other jaws in the radial and / or axial direction.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the fixed jaw is part of the die or jaw guide.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that on one of the thread-free surfaces during the closing movement of the jaws profiling, embossing or signing takes place.

Apparatus for carrying out the method according to at least one of the preceding claims, characterized in that it consists of a jaw tool with a plurality of jaws, which in an annular guide ( 3 . 13 . 23 . 33 . 43 ) guided on wedge-shaped guide surfaces and in the axial and / or radial direction are movable, wherein at least two jaws ( 4 . 14 . 24 . 34 . 44 ) an arcuate inner wall with a designed as a negative thread profiling ( 6 . 16 . 26 . 36 ) and at least one further fixed or movable jaw ( 5 . 15 . 25 . 35 ) is provided with thread profile-free inner wall on the blank ( 1 . 11 . 21 . 31 . 41 ) abuts or engages, or in a movable embodiment rests on the blank or engages and retains its position or is displaceable in the axial direction, and the jaw guide ( 33 ) of a reinforcing ring ( 39 ) is surrounded.

Apparatus according to claim 10, characterized in that all the movable jaws are movable from an open position to a closed position and vice versa and rest in the closed position on the blank.

Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that a force acting mandrel ( 28 ) is provided, which at least at the points where a trained as a negative thread profiling ( 26 ), initiates a widening process.

Device according to one of claims 10 to 12, characterized in that an axially movable insertable into the hollow blank, non-deformable support member ( 18 ) is provided, which rests in the inserted state at least in the pressing region on the inner wall of the blank.