DE102014017808B3

DE102014017808B3 - Apparatus and method for chipless internal thread forming

Info

Publication number: DE102014017808B3
Application number: DE102014017808.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Kopton
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung eines Innengewindes (47) in einer Werkstück-Vorbohrung (13), mit einem hohlzylindrischen Innengewindeformer (3) und einem darin axial verstellbar fährbaren Spreizdorn (7), wobei der Innengewindeformer (3) zur Innengewindeformung in einer Axialrichtung (W) in die Werkstück-Vorbohrung (13) einführbar ist, und anschließend der Innengewindeformer (3) unter axialer Verstellung des Spreizdorns (7) elastisch nachgiebig unter Aufbau einer Rückstellkraft (FR) in einer Radialrichtung spreizbar ist und das Innengewinde (47) in der Werkstück-Vorbohrung (13) formt. Erfindungsgemäß weist der Innengewindeformer (3) in der Axialrichtung (W) betrachtet ein umlaufend durchgängig geschlossenes, schlitzfreies Gewindeformprofil (17) auf, an dem außenseitig in Umfangsrichtung unterbrechungsfrei die Negativform des Innengewindes (47) ausgebildet ist.The invention relates to a device for the non-cutting production of an internal thread (47) in a workpiece pilot hole (13), with a hollow cylindrical internal thread former (3) and an axially adjustable driven ausspreizdorn (7), wherein the internal thread former (3) for internal thread forming in one Axial direction (W) in the workpiece pilot hole (13) is insertable, and then the internal thread former (3) under axial displacement of the expanding mandrel (7) elastically yielding under construction of a restoring force (FR) in a radial direction and the internal thread (47) formed in the workpiece pilot hole (13). According to the invention, the internal thread former (3) has, viewed in the axial direction (W), a circumferentially continuous, slot-free thread-forming profile (17) on which the negative shape of the internal thread (47) is formed without interruption on the outside in the circumferential direction.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein entsprechendes Verfahren nach dem Patentanspruch 13.The invention relates to a device for non-cutting production of an internal thread in a workpiece pilot hole according to the preamble of claim 1 and a corresponding method according to claim 13.

Innengewinde werden in gängiger Praxis mit einem Gewindeschneider in einer spanenden Bearbeitung hergestellt, bei der der Innengewindeschneider mit einer Hubbewegung vorgegebener Geschwindigkeit in eine Werkstück-Vorbohrung einfährt und mit einer dazu überlagerten Rotationsbewegung das Gewinde schneidet. Die Hubbewegung sowie die Rotationsbewegung sind in prozesstechnisch aufwendiger Weise aufeinander abzustimmen. Zudem ist ein derartiges Gewindeschneiden mit einem hohen Zeitaufwand verbunden, was im Hinblick auf eine automobile Großserienfertigung von Nachteil ist.Internal threads are made in common practice with a tap in a machining, in which the internal thread cutter moves with a stroke of predetermined speed in a workpiece pilot hole and cuts with a superimposed rotational movement of the thread. The lifting movement and the rotational movement are to be coordinated with each other in process-technically complex manner. In addition, such a thread cutting is associated with a lot of time, which is in terms of a large-scale automotive production of disadvantage.

In Abgrenzung dazu ist aus der DE 32 00 755 C2 ein gattungsgemäßes Verfahren zum spanlosen Herstellen eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung bekannt. Das Verfahren wird mit einem hohlzylindrischen Innengewindeformer und einem darin axial verstellbar geführten Spreizdorn durchgeführt. Bei der Innengewindeformung wird zunächst der radial äußere hohlzylindrische Innengewindeformer berührungsfrei in einer Axialrichtung in die Werkstück-Vorbohrung eingeführt. Anschließend wird der Innengewindeformer unter axialer Verstellung des Spreizdorns in einer Radialrichtung nach außen gespreizt und dadurch das Innengewinde in der Werkstück-Vorbohrung eingeformt. Sowohl der Innengewindeformer als auch der Spreizdorn sind nicht drehbar, das heißt nur in der Axialrichtung hubbewegbar.In demarcation to it is from the DE 32 00 755 C2 a generic method for cutting a female thread in a workpiece pilot hole known. The method is carried out with a hollow cylindrical internal thread former and an axially adjustable guided expansion mandrel. In internal thread forming, the radially outer hollow cylindrical internal thread former is first of all introduced into the workpiece pilot hole without contact in an axial direction. Subsequently, the internal thread former is spread outward under axial adjustment of the expanding mandrel in a radial direction and thereby the internal thread is formed in the workpiece pilot hole. Both the internal thread forming and the expanding mandrel are not rotatable, that is hubbewegbar only in the axial direction.

In der obigen DE 32 00 755 C2 weist der Innengewindeformer, in der Axialrichtung betrachtet, ein in etwa kreisförmiges Gewindeformprofil auf, das aus Profilsegmenten aufgebaut ist, die in einer Umfangsrichtung über Axialschlitze gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Dadurch erfolgt in dem Bereich, in dem die Axialschlitze angeordnet sind, keine Gewindeformung. Um dennoch ein durchgängiges, unterbrechungsfreies Innengewinde zu erzielen, sind in prozess- und fertigungstechnisch aufwendiger Weise zusätzliche Prozessschritte erforderlich.In the above DE 32 00 755 C2 For example, as viewed in the axial direction, the internal thread former has an approximately circular thread-forming profile made up of profile segments evenly spaced in a circumferential direction via axial slots. As a result, no thread formation takes place in the region in which the axial slots are arranged. In order nevertheless to achieve a continuous, uninterrupted internal thread, additional process steps are required in process and manufacturing technology consuming manner.

Aus der EP 0 832 703 A1 ist ein weiteres Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Innengewindes bekannt, dessen grundsätzlicher Aufbau im Wesentlichen mit dem in der obigen Druckschrift skizzierten Aufbau vergleichbar ist. Zusätzlich ist bei diesem Verfahren radial außerhalb des Werkstückes eine Vielzahl von Druckstempel vorgesehen, die quer zur Hubbewegung des Innengewindeformers gegen das Werkstück verstellbar sind. Aus der US 2 616 103 ist ein kombiniertes Bohr- und Schneidwerkzeug bekannt, an dessen Werkzeugspitze Bohrer-Schneiden ausgebildet sind und an dessen Umfangsseiten ein Gewindeformprofil ausgebildet ist, das nach erfolgtem Bohrvorgang radial nach außen spreizbar ist, um in einer spanenden Bearbeitung ein Innengewinde zu schneiden.From the EP 0 832 703 A1 Another method for the non-cutting production of an internal thread is known, the basic structure is substantially comparable to the structure outlined in the above document. In addition, in this method radially outside the workpiece, a plurality of pressure stamps are provided, which are adjustable transversely to the lifting movement of the internal thread former against the workpiece. From the US 2 616 103 a combined drilling and cutting tool is known, at the tool tip drill bits are formed and on the peripheral sides of a thread-forming profile is formed, which can be spread radially outwards after completion of the drilling operation to cut in a machining an internal thread.

Aus der DE 20 2005 007 430 U1 ist ein Werkzeug zur spanlosen Erzeugung eines Gewindes bekannt. Das Werkzeug umfasst einen um eine Werkzeugachse drehbaren oder drehenden Formkopf, der eine oder mehrere Walzen mit mindestens einem Gewindeformprofil aufweist. Die Walzen sind in einem definierten Abstand zur Werkzeugachse angeordnet, um eine kreisförmige Umlaufbewegung um die Werkzeugachse auszuführen.From the DE 20 2005 007 430 U1 is a tool for chipless production of a thread known. The tool comprises a forming head which can be rotated or rotated about a tool axis and which has one or more rolls with at least one thread-forming profile. The rollers are arranged at a defined distance from the tool axis in order to perform a circular circulation movement about the tool axis.

Aus der DE 10 2005 042 409 B4 ist ein Werkzeug zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Innengewindes mit Gewindeformbereichen, die ringförmig und/oder geschlossen um eine Werkzeugachse verlaufen und axial zur Werkzeugachse hintereinander angeordnet sind.From the DE 10 2005 042 409 B4 is a tool for producing or reworking a female thread with thread forming areas, which extend annularly and / or closed about a tool axis and are arranged axially to the tool axis one behind the other.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung bereitzustellen, bei dem in einer prozesstechnisch sowie fertigungstechnisch einfachen Weise eine Gewindeformung durchführbar ist.The object of the invention is to provide a device and a method for non-cutting production of an internal thread in a workpiece pilot hole, in which a thread forming is feasible in a process engineering and manufacturing technology simple manner.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 13 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1 or 13. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung geht von dem Sachverhalt aus, dass im Stand der Technik das Gewindeformprofil aus Profilsegmente aufgebaut ist, die in Umfangsrichtung voneinander über Axialschlitze beabstandet sind. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 der Innengewindeformer ein Gewindeformprofil auf, das in der Axialrichtung betrachtet umlaufend durchgängig geschlossen und daher schlitzfrei (das heißt ohne Axialschlitze) ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist daher außenseitig am Gewindeformprofil des Innengewindeformers in der Umfangsrichtung unterbrechungsfrei die Negativform des Innengewindes ausgebildet. Somit ergeben sich bei der Gewindeformung keine Axialschlitze im Gewindeformprofil, wodurch Zusatzmaßnahmen, die ein unterbrechungsfreies Innengewinde gewährleisten sollen, wegfallen.The invention is based on the fact that in the prior art, the thread-forming profile is constructed of profile segments, which are spaced apart in the circumferential direction by axial slots. Against this background, according to the characterizing part of patent claim 1, the internal thread former has a thread-forming profile which, viewed in the axial direction, is circumferentially continuous and therefore slot-free (that is to say without axial slots). According to the invention, therefore, the negative shape of the internal thread is formed on the outside of the thread-forming profile of the internal thread former in the circumferential direction without interruption. Thus arise in the thread forming no axial slots in the thread profile, whereby additional measures to ensure an interruption-free internal thread omitted.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gewindeformprofil zumindest einen im Querschnitt in etwa drahtförmigen Formkörper aufweisen, der sich helixartig oder schraubenlinienförmig um eine Werkzeugachse erstreckt.In a preferred embodiment, the thread-forming profile can have at least one approximately wire-shaped shaped body in the cross-section, which extends helically or helically around a tool axis.

In einer technischen Ausführung kann der im Querschnitt drahtförmige Formkörper nach Art einer Schraubenfeder aufgewickelt sein. In diesem Fall kann der Formkörper in der Axialrichtung betrachtet in Flucht übereinander angeordnete Windungen aufweisen. In a technical embodiment of the wire-shaped in cross-section molding may be wound in the manner of a coil spring. In this case, the shaped body viewed in the axial direction may have in alignment aligned turns.

Der Außendurchmesser des Gewindeformprofils ist in einem unverformten Zustand kleiner auszulegen als der Bohrungsdurchmesser der Werkstück-Vorbohrung. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Gewindeformprofil berührungsfrei in die Werkstück-Vorbohrung eingeführt werden kann. Anschließend wird der Spreizdorn axial verstellt, wodurch sich das Gewindeformprofil in der Radialrichtung nach außen spreizt, und zwar insbesondere elastisch nachgiebig unter Aufbau einer Rückstellkraft. Nach erfolgter Gewindeformung kann der Spreizdorn wieder in seine Ausgangslage zurückgestellt werden, in der dieser außer Eingriff mit dem Gewindeformprofil ist und das Gewindeformprofil unter Abbau der Rückstellkraft wieder in seine unverformte Ausgangslage zurückkehrt.The outer diameter of the thread forming profile is to be interpreted in an undeformed state smaller than the bore diameter of the workpiece pilot hole. In this way, it is ensured that the thread profile can be inserted without contact in the workpiece pilot hole. Subsequently, the expanding mandrel is moved axially, whereby the thread-forming profile spreads in the radial direction to the outside, in particular elastically yielding to build up a restoring force. After threading the expanding mandrel can be returned to its original position in which this is out of engagement with the thread profile and the thread profile returns to its undeformed starting position while reducing the restoring force.

In einer technischen Ausführung kann der in Windungen schraubenlinienförmig aufgewickelte Formkörper im Querschnitt wie folgt ausgeführt sein: Der Formkörper kann im Querschnitt eine radial nach außen ragende Gewindegang-Negativform sowie eine radial nach innen gewandte Anschlagkontur aufweisen, die bei entsprechender axialer Verstellung mit dem Spreizdorn zusammenwirkt. Die radial nach außen ragende Gewindegang-Negativform kann aus zwei Seitenflanken ausgeführt sein, die an einer radial äußeren Scheitelstelle zu einem in etwa gleichschenkligen Dreieck zusammenlaufen.In a technical embodiment, the helically wound in turns moldings can be made in cross section as follows: The molding may have in cross-section a radially outwardly projecting thread negative mold and a radially inwardly facing stop contour, which cooperates with a corresponding axial adjustment with the expanding mandrel. The radially outwardly projecting thread negative mold may be made of two side flanks, which converge at a radially outer apex to an approximately isosceles triangle.

Im Hinblick auf eine betriebssichere Prozessgestaltung kann der Spreizdorn bei der Gewindeformung mit einem vorgegebenen Anpressdruck sowie unter Rotation in einer Vortriebsrichtung in das, in der Werkstück-Vorbohrung befindliche Gewindeformprofil eingetrieben werden. Hierzu ist der Spreizdorn bevorzugt drehbar gelagert, während das Gewindeformprofil drehfest gelagert ist.With regard to a reliable process design of the expanding mandrel can be driven in the thread forming with a predetermined contact pressure and under rotation in a direction of advance in the, located in the workpiece pilot hole thread forming profile. For this purpose, the expanding mandrel is preferably rotatably supported, while the thread-forming profile is rotatably mounted.

In der obigen Ausführungsvariante ist eine drehfeste Anordnung des in der Werkstück-Vorbohrung befindlichen Gewindeformprofils während der Gewindeformung von Bedeutung. Um eine solche drehfeste Anordnung des Gewindeformprofils zu gewährleisten, kann der Innengewindeformer eine Drehmomentstütze aufweisen, mit der das Gewindeformprofil drehfest gehalten ist (das heißt die Spreizdorn-Führungshülse ist in drehfester Verbindung mit dem Gewindeformprofil). Die Drehmomentstütze kann als eine Spreizdorn-Führungshülse realisiert sein, durch die der Spreizdorn drehbar geführt ist. Die Spreizdorn-Führungshülse kann bevorzugt an ihrer, der Werkstück-Vorbohrung zugewandten Stirnseite drehfest mit dem Gewindeformprofil verbunden sein. Zudem kann die Spreizdorn-Führungshülse für eine drehfeste Abstützung an ihrer, der Werkstück-Vorbohrung zugewandten Stirnseite eine Stützkontur aufweisen, mittels der der drehfest auf dem Öffnungsrandbereich der Werkstück-Vorbohrung abgestützt ist.In the above embodiment, a rotationally fixed arrangement of the present in the workpiece pilot hole thread forming profile during thread forming is important. In order to ensure such a rotationally fixed arrangement of the thread forming profile, the internal thread former can have a torque support, with which the thread profile is held in a rotationally fixed manner (that is, the expanding mandrel guide sleeve is in rotationally fixed connection with the thread forming profile). The torque arm can be realized as a Spreizdorn guide sleeve through which the expanding mandrel is rotatably guided. The expanding mandrel guide sleeve may preferably be connected to its, the workpiece pilot hole facing end side rotationally fixed to the thread forming profile. In addition, the Spreizdorn guide sleeve for a rotationally fixed support on its, the workpiece pilot hole facing end face having a support contour, by means of which the rotationally fixed on the opening edge region of the workpiece pilot hole is supported.

In einer technischen Umsetzung kann der Spreizdorn an seiner, in die Werkstück-Vorbohrung einführbaren Ende einen konusartigen Spreizkopf aufweisen. Der Spreizkopf kann entgegen der Vortriebsrichtung konusartig ausgeweitet sein und im weiteren Verlauf an einer Ringschulter in eine durchmesserreduzierte Antriebsspindel übergehen, die mit einer Antriebseinheit, zum Beispiel einem Elektromotor, verbunden ist. Zwischen der Ringschulter und der durchmesserreduzierten Antriebsspindel ergibt sich eine Hinterschneidung, deren Funktion nachfolgend erläutert ist: während des Gewindeformprozesses wird der Spreizkopf des Spreizdorns in das Gewindeformprofil in der Vortriebsrichtung eingetrieben. Der an der Spreizkopf-Ringschulter vorbeigeführte Abschnitt des Gewindeformprofils kann unter Abbau der Rückstellkraft in die Spreizdorn-Hinterschneidung radial nach innen verlagert werden. Auf diese Weise ergibt sich zwischen dem Spreizkopf und dem Gewindeformprofil ein Formschluss, wodurch bei einer Rückhub-Bewegung des Spreizdorns automatisch auch die das Gewindeformprofil entgegen der Vortriebsrichtung aus der Werkstück-Vorbohrung ausgefahren wird.In a technical implementation of the expanding mandrel may have at its, in the workpiece pilot hole insertable end a cone-like expansion head. The spreading head can be conically widened counter to the advancing direction and in the further course at an annular shoulder in a reduced diameter drive spindle, which is connected to a drive unit, for example an electric motor. Between the annular shoulder and the diameter-reduced drive spindle results in an undercut, the function of which is explained below: during the thread forming process, the expansion head of the expanding mandrel is driven into the thread-forming profile in the advancing direction. The guided past the Spreizkopf-ring shoulder portion of the thread forming profile can be displaced radially inward while reducing the restoring force in the Spreizdorn-undercut. In this way, results between the spreader and the thread profile a positive connection, which automatically extended in a return stroke movement of the expanding mandrel and the threaded profile against the advancing direction of the workpiece pilot hole.

Wie oben erwähnt, kann in einer bevorzugten Prozessführung der Spreizdorn nicht nur mit einem Anpressdruck, sondern zusätzlich unter hoher Rotation in das Gewindeformprofil eingetrieben werden. Im Hinblick auf eine prozesssichere Kühlung kann in dem Spreizdorn ein Kühlmittelkanal ausgebildet sein, über den während der Gewindeformung ein Kühlmittel in das Gewindeformprofil des Innengewindeformers gefördert wird.As mentioned above, in a preferred process management of the expanding mandrel can be driven not only with a contact pressure, but in addition with high rotation in the thread forming profile. With regard to a process-reliable cooling, a coolant channel can be formed in the expanding mandrel, via which a coolant is conveyed into the thread-forming profile of the internal thread former during threading.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Es zeigen:Show it:

1 in einer grob schematischen Darstellung eine Vorrichtung zur spanlosen Herstellung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung; 1 in a rough schematic representation of a device for the non-cutting production of an internal thread in a workpiece pilot hole;

1a und 1b jeweils Detailansichten des Gewindeformprofils; 1a and 1b in each case detailed views of the thread forming profile;

2 bis 4 jeweils Ansichten entsprechend der 1, die einen Gewindeformprozess veranschaulichen; 2 to 4 each views according to the 1 illustrating a thread forming process;

In den Figuren ist die Vorrichtung zur spanlosen Innengewindeformung insoweit gezeigt, als es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Demzufolge weist die Vorrichtung in der 1 ein Werkzeug auf, an dessen Werkzeugspitze 1 ein hohlzylindrischer Innengewindeformer 3 ausgebildet ist, der mit Bezug auf eine Werkzeugachse W rotationssymmetrisch ausgeführt ist. Der Innengewindeformer 3 begrenzt innenseitig einen Führungskanal 5, durch den ein später beschriebener Spreizdorn 7 axial hubverstellbar sowie drehbar geführt ist. Der Innengewindeformer 3 ist in den Figuren durch eine Spreizdorn-Führungshülse 9 aufgebaut, die an seiner, einer Werkstück-Vorbohrung 13 zugewandter Stirnseite 15 mit einem Gewindeformprofil 17 verlängert ist.In the figures, the device for non-cutting internal thread forming is shown insofar as it is necessary for the understanding of the invention. Consequently, the device in the 1 a tool on, at the tool tip 1 a hollow cylindrical internal thread former 3 is formed, which is designed with respect to a tool axis W rotationally symmetrical. The internal thread former 3 limited inside a guide channel 5 through which a later-described expanding mandrel 7 axially adjustable stroke and rotatably guided. The internal thread former 3 is in the figures by a Spreizdorn guide sleeve 9 built on its, a workpiece pilot hole 13 facing end face 15 with a thread profile 17 is extended.

Das Gewindeformprofil 17 des Innengewindeformers 3 ist in den Figuren durch einen in etwa drahtförmigen Formkörper 19 ausgebildet, der sich helixartig oder schraubenlinienförmig entlang der Werkzeugachse W erstreckt und innenseitig den Führungskanal 5 für den Spreizdorn 7 begrenzt. Der drahtförmige Formkörper 19 ist dabei nach Art einer Schraubenfeder aufgewickelt und weist entlang der Werkzeugachse W in Flucht übereinander angeordnete Windungen 21 auf. Der Drahtkörper 19 ist an seiner der Spreizdorn-Führungshülse 9 zugewandten, obersten Windung 21 drehfest, jedoch gegebenenfalls radial verstellbar, mit der Spreizdorn-Führungshülse-Stirnseite 15 bewegungsgekoppelt.The thread profile 17 of the internal thread former 3 is in the figures by an approximately wire-shaped body 19 formed, which extends helically or helically along the tool axis W and the inside of the guide channel 5 for the expanding mandrel 7 limited. The wire-shaped molding 19 is wound up in the manner of a coil spring and has along the tool axis W in alignment one above the other arranged turns 21 on. The wire body 19 is at its the expanding mandrel guide sleeve 9 facing, topmost turn 21 non-rotatable, but optionally radially adjustable, with the expanding mandrel guide sleeve end face 15 motion-coupled.

In der 1a ist der Formkörper 19 im Querschnitt gezeigt. Demzufolge weist der drahtförmige Formkörper 19 radial nach außen eine Gewindegang-Negativform 23 auf, mit einer seitlich äußeren Scheitelstelle 25, an der Seitenflanken 27 zusammenlaufen. Die Seitenflanken 27 gehen in der 1a radial nach innen in eine Anschlagkontur 29 über, die mit dem Spreizdorn 7 zusammenwirkt. In der 1b ist das Gewindeformprofil 17 in einer Blickrichtung koaxial zur Werkzeugachse W gezeigt. Demzufolge verläuft der, das Gewindeformprofil 17 aufbauende Drahtkörper 19 umlaufend durchgängig geschlossen um die Werkzeugachse W. Das Gewindeformprofil 17 ist daher insgesamt schlitzfrei, wobei an dessen Außenseite eine in Umfangsrichtung unterbrechungsfreie Negativform des Innengewindes 47 (4) ausgebildet ist.In the 1a is the molding 19 shown in cross section. Consequently, the wire-shaped molding has 19 radially outward a thread negative mold 23 on, with a laterally outer vertex 25 , on the side flanks 27 converge. The side flanks 27 go in the 1a radially inward into a stop contour 29 over, with the expanding mandrel 7 interacts. In the 1b is the thread profile 17 shown in a viewing direction coaxial with the tool axis W. As a result, runs the thread profile 17 building wire body 19 circumferentially continuous around the tool axis W. The thread profile 17 is therefore a total of slot-free, on the outside of which a circumferentially interruption-free negative form of the internal thread 47 ( 4 ) is trained.

Der Spreizdorn 7 ist gemäß den Figuren an seinem, in die Werkstück-Vorbohrung 13 einfahrbaren Ende mit einem Spreizkopf 31 ausgebildet, der entgegen einer Vortriebsrichtung I (2 und 3) konisch ausgeweitet ist und im weiteren Verlauf entgegen der Vortriebsrichtung I an einer Ringschulter 33 in eine durchmesserreduzierte Antriebsspindel 35 übergeht, die in trieblicher Verbindung mit einer Antriebseinheit der Vorrichtung ist. Innerhalb des Spreizdorns 7 erstreckt sich ein Kühlmittelkanal 37 bis zu seitlichen Kühlmittelaustritten 39 an der Konusfläche des Spreizkopfes 31.The expanding mandrel 7 is according to the figures at his, in the workpiece pilot hole 13 Retractable end with a spreading head 31 formed, which counter to a propulsion direction I ( 2 and 3 ) is conically expanded and in the further course counter to the advancing direction I at an annular shoulder 33 in a diameter-reduced drive spindle 35 passes, which is in driving connection with a drive unit of the device. Inside the expanding mandrel 7 extends a coolant channel 37 up to lateral coolant outlets 39 on the conical surface of the spreading head 31 ,

Nachfolgend ist anhand der Figuren der Gewindeformvorgang beschrieben: So wird gemäß der 1 zunächst die Vorbohrung 13 in einem Werkstück 41 bereitgestellt. Der Bohrungsdurchmesser der Vorbohrung 13 kann bevorzugt größer sein als der Außendurchmesser des Gewindeformprofils 17 in einem unbelasteten (das heißt nicht verformten) Zustand, wie er in der 1 gezeigt ist. Anschließend wird das Werkzeug mit seinem an der Werkzeugspitze 1 angeordneten Gewindeformprofil 17 berührungsfrei in die Werkstück-Vorbohrung 13 eingefahren, wie es in der 2 gezeigt ist. In der 2 ist die ebenfalls konusartig ausgebildete Stirnseite 15 des Spreizdorn-Führungshülses 9 gegen ein, die Bohrungsöffnung begrenzende umlaufende Fase 45 abgestützt. Anschließend wird der Spreizdorn 7 unter Anpressdruck sowie unter hoher Rotation in das Gewindeformprofil 17 hubverstellt. Der Verstellvorgang erfolgt bei gleichzeitiger Zuführung von Kühlmittel durch den Kühlmittelkanal 37.Below is described with reference to the figures of the thread forming process: Thus, according to the 1 first the pilot hole 13 in a workpiece 41 provided. The bore diameter of the pilot hole 13 may preferably be greater than the outer diameter of the thread forming profile 17 in an unloaded (that is not deformed) state, as in the 1 is shown. Subsequently, the tool with his at the tool tip 1 arranged thread profile 17 non-contact in the workpiece pre-drilling 13 retracted, as it is in the 2 is shown. In the 2 is the likewise cone-shaped end face 15 of the expanding mandrel guide sleeve 9 against a, the bore hole bounding circumferential bevel 45 supported. Subsequently, the expanding mandrel 7 under pressure and under high rotation in the thread profile 17 stroke-displaced. The adjustment takes place with simultaneous supply of coolant through the coolant channel 37 ,

Die Hubverstellung des Spreizdorns 7 ist in der 3 und 4 veranschaulicht. Demzufolge drückt bei der Hubverstellung die Konusfläche des Spreizkopfes 31 des Spreizdorns 7 gegen die radial innenseitigen Anschlagkonturen 29 der Windungen 21 des Drahtkörpers 19, wodurch die jeweiligen Windungen 21 radial nach außen gespreizt werden, und zwar elastisch nachgiebig unter Aufbau einer Rückstellkraft FR (4) und unter Formung des Innengewindes 47 in der Werkstück-Vorbohrung 13. Die Gewindeformung erfolgt somit durch Kaltpressung.The stroke adjustment of the expanding mandrel 7 is in the 3 and 4 illustrated. As a result, the cone surface of the expansion head presses during the stroke adjustment 31 of the expanding mandrel 7 against the radially inside stop contours 29 the turns 21 of the wire body 19 , whereby the respective turns 21 be spread radially outwards, and that elastically yielding under construction of a restoring force FR ( 4 ) and forming the internal thread 47 in the workpiece pre-drilling 13 , The thread forming is done by cold pressing.

Wie oben bereits erwähnt, erfolgt der Gewindeformvorgang unter Rotation sowie Hubverstellung des Spreizdorns 7, während der Innengewindeformer 3 drehfest verbleibt. Zur Gewährleistung der Drehfestigkeit ist der Spreizdorn-Führungshülse 9 mit seiner konischen Stirnseite 15 gegen die Fase 45 gepresst, wodurch der Spreizdorn-Führungshülse 9 als eine Drehmomentstütze für das Gewindeformprofil 17 dient.As already mentioned above, the thread forming process takes place under rotation and stroke adjustment of the expanding mandrel 7 while the internal thread former 3 rotatably remains. To ensure the torsional strength of the expanding mandrel guide sleeve 9 with its conical face 15 against the chamfer 45 pressed, causing the expanding mandrel guide sleeve 9 as a torque support for the thread profile 17 serves.

Wie aus der 4 hervorgeht, werden beim Eintreiben des Spreizkopfes 31 in das Gewindeformprofil 17 in der Vortriebsrichtung I die Windungen 21 des Gewindeformprofils 17 an der Spreizkopf-Ringschulter 33 vorbeigeführt und können diese unter Abbau der Rückstellkraft FR in eine ringförmige Hinterschneidung 49 zwischen dem Spreizkopf 31 und der durchmesserkleineren Antriebsspindel 35 radial verlagert werden, wodurch die Windungen 21 außer Gewindeeingriff mit dem gebildeten Innengewinde 47 kommen. Nach erfolgter Gewindeformung wird das Werkzeug entgegen der Vortriebsrichtung I in einem Rückhub R aus der Werkstück-Vorbohrung 13 gefahren.Like from the 4 shows, when driving the spreading head 31 in the thread profile 17 in the direction of advance I, the turns 21 the thread forming profile 17 at the spreader-ring shoulder 33 passed and can this while reducing the restoring force FR in an annular undercut 49 between the spreading head 31 and the smaller diameter drive spindle 35 radially displaced, causing the turns 21 except threaded engagement with the formed internal thread 47 come. After the thread has been formed, the tool is counter to the direction of advance I in a return stroke R from the workpiece pre-drilling 13 hazards.

Claims

Device for the non-cutting production of an internal thread ( 47 ) in a workpiece pilot hole ( 13 ), with a hollow cylindrical internal thread former ( 3 ) and an axially adjustable adjustable expanding mandrel ( 7 ), wherein the internal thread former ( 3 ) for internal thread forming in an axial direction (W) in the workpiece pilot hole ( 13 ) is inserted in particular without contact, and then the internal thread former ( 3 ) under axial adjustment of the expanding mandrel ( 7 ) elastically yielding under construction of a restoring force (F _R ) in a radial direction is spreadable and the internal thread ( 47 ) in the workpiece pilot hole ( 13 ), characterized in that the internal thread former ( 3 ) in the axial direction (W) considered a circumferentially continuous closed, slot-free thread forming profile ( 17 ), on the outside in the circumferential direction without interruption, the negative form of the internal thread ( 47 ) is trained.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the thread profile ( 17 ) at least one in cross-section wire-shaped molded body ( 19 ) extending helically or helically in the axial direction (W).

Apparatus according to claim 2, characterized in that the shaped body ( 19 ) is wound in the manner of a helical spring, and / or that the shaped body ( 19 ) in the axial direction (W) considered in flight over each other arranged turns ( 21 ) having.

Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that the shaped body ( 19 ), in particular each turn ( 21 ) of the shaped body ( 19 ) in cross-section radially outwardly a thread negative mold ( 23 ) and radially inward one with the expanding mandrel ( 7 ) cooperating stop contour ( 29 ), and that in particular the expanding mandrel ( 7 ) has any cross-sectional shape, such as circular or polygonal or the like.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the expanding mandrel ( 7 ) is rotatably mounted, and that the thread profile ( 17 ) is rotatably mounted, and that in the thread forming of the expanding mandrel ( 7 ) with a contact pressure and under rotation (s) in a direction of advance (I) in the, in the workpiece pilot hole ( 13 ) non-rotatably positioned thread forming profile ( 17 ) recoverable. is.

Apparatus according to claim 5, characterized in that for a rotationally fixed in the thread forming arrangement of the thread forming profile ( 17 ) of female thread formers ( 3 ) a torque arm ( 9 ), with which the thread profile ( 17 ) is held against rotation.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the torque arm ( 9 ) is an expanding mandrel guide sleeve through which the expanding mandrel ( 7 ) is guided, and that the expanding mandrel guide sleeve ( 9 ), in particular at its the workpiece bore ( 13 ) facing end face ( 15 ), rotatably with the thread profile ( 17 ) connected is.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the expanding mandrel ( 7 ) at its in the workpiece pilot hole ( 13 ) insertable end a cone-like spreading head ( 31 ), and that the spreading head ( 31 ) is radially expanded counter to the advancing direction (I). and later on an annular shoulder ( 33 ) in a reduced diameter undercut ( 49 ) passes over.

Apparatus according to claim 8, characterized in that during driving of the spreading head ( 31 ) of the expanding mandrel ( 7 ) into the thread profile ( 17 ) in the advancing direction (I) of the Spreizkopf-ring shoulder ( 33 ) passing section of the thread forming profile ( 17 ) while reducing the restoring force (F _R ) in the expanding mandrel undercut ( 49 ) is radially displaceable.

Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the expanding mandrel guide sleeve ( 9 ) at its the workpiece pilot hole ( 13 ) facing end face ( 15 ) has a support contour for rotationally fixed support on the opening edge region ( 45 ) of the workpiece pilot hole ( 13 ).

Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that after the thread forming the thread profile ( 17 ) with a return stroke (R) against the advancing direction (I) from the workpiece pilot hole ( 13 ) is extendable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the expanding mandrel ( 7 ) a coolant channel ( 37 ) is formed, via which in the thread forming coolant in the workpiece pilot hole ( 13 ) is feasible.

Method for the non-cutting production of an internal thread ( 47 ) in a workpiece pilot hole ( 13 ) by means of a device according to one of the preceding claims.