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Die Erfindung betrifft ein Gewindewalzverfahren sowie eine Gewindewalzvorrichtung zur Herstellung eines Gewindes an einem Werkstück. Das Gewindewalzen oder Gewinderollen ist ein Kaltumformverfahren, bei dem vom Werkstück kein Material abgetragen wird. Zum Gewindewalzen oder Gewinderollen wird ein Umformwerkzeug mit einem Umformprofil verwendet, das an das herzustellende Gewinde angepasst ist. Durch Andrücken des Umformprofils gegen das Werkstück und Abrollen oder Abwälzen des Werkstücks am Umformprofil, wird das Gewinde hergestellt.
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Eine Gewindewalzvorrichtung ist beispielsweise aus
DE 100 28 165 A1 bekannt. Dort ist das Umformwerkzeug aus mehreren Walzstangen gebildet, die in Radialrichtung relativ zueinander bewegbar sind. Das Werkstück kann abwechselnd zwischen zwei der drei Walzstangen eingelegt und umgeformt werden. Dadurch werden Stillstandzeiten während der Produktion verringert.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Gewindes gemäß
EP 0 296 594 A2 weist Rollwerkzeuge bzw. Walzwerkzeuge zum Umformen des Werkstücks vor. Zur Ausrichtung der Rollwerkzeuge werden Markierungen an den Rollwerkzeugen angebracht. Unter Verwendung eines Masterwerkstücks werden die Rollwerkzeuge zueinander ausgerichtet, wobei die Markierungen eine vorgegebene Deckungsstellung einnehmen. Über einen Fühler kann die Position der Markierungen erfasst werden, so dass nach einem Werkzeugwechsel ein vereinfachtes Ausrichten möglich ist.
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DE 10 2009 038 813 B4 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung eines Gewindes unter Verwendung eines Walzkopfes. Der Walzkopf hat mehrere in Umfangsrichtung angeordnete, profilierte Formwalzen. Die Formwalzen weisen Umformprofile auf und sind derart angeordnet, dass sie bei der Bearbeitung nacheinander in Eingriff mit dem Werkstück gelangen. Um unterschiedliche axiale Baugrößen der Formwalzen einsetzen zu können, werden entsprechende Justierscheiben bereitgehalten, mit denen die Position der Formwalzen am Walzkopf in Axialrichtung der jeweiligen Formwalze eingestellt werden kann.
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Um verschiedene Gewinde, beispielsweise Gewinde mit unterschiedlichen Durchmessern, herstellen zu können, werden entsprechend angepasste Umformwerkzeuge verwendet. Es ist daher erforderlich, die Gewindewalzvorrichtung umzurüsten, wenn der herzustellende Gewindedurchmesser verändert werden soll. Dies erfordert Umrüstphasen, während der eine Gewindewalzvorrichtung nicht arbeitet, so dass die Effizienz der Gewindewalzvorrichtung sinkt.
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Ausgehend vom Stand der Technik kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein Gewindewalzverfahren und eine Gewindewalzvorrichtung zu schaffen, das bzw. die die Anzahl der Umrüstphasen verringert oder Umrüstphasen vermeiden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gewindewalzverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Gewindewalzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
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Die Erfindung verwendet ein Umformwerkzeug mit einem Umformprofil. Das Umformwerkzeug besteht insbesondere aus zwei Werkzeugteilen, die jeweils ein entsprechendes Umformprofil aufweisen. Das Umformprofil hat einen definierten Profilsteigungswinkel, der abhängig vom Nenndurchmesser und einer Nenngewindesteigung des herzustellenden Gewindes berechnet ist. Während der Herstellung eines Gewindes mit Nenndurchmesser und Nenngewindesteigung wälzt sich das Werkstück am Umformprofil des Umformwerkzeugs ab und dreht sich dabei um seine Längsachse. Das Umformwerkzeug wird gegen das Werkstück gedrückt, so dass durch den Druck zwischen dem Umformprofil und dem Werkstück ein Gewinde am Werkstück umgeformt wird, das durch das Umformprofil definiert ist.
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Vorzugsweise werden zwei Werkzeugteile des Umformwerkzeugs, z.B. Flachbacken oder Walzen, von entgegengesetzten Seiten mit ihrer jeweiligen profilierten Fläche gegen das Werkstück gedrückt. Jedes Werkzeugteil hat eine Profilfläche mit dem Umformprofil, auf der sich das Werkstück abwälzt. Wenn die Werkzeugteile als Flachbacken ausgeführt sind, bewegen sich die Fachbacken relativ zu dem Werkstück in einer Linearrichtung rechtwinkelig zur Längsachse des Werkstücks. Wenn die Werkzeugteile als ausgeführt sind, drehen sich die Walzen bzw. Rollen bei der Abwälzbewegung um ihre jeweilige Längsachse, die parallel zu der Längsachse des Werkstücks ausgerichtet sind.
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Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, mit demselben Umformwerkzeug auch Gewinde an Werkstücken zu erzeugen, die verglichen mit dem Nenndurchmesser größere oder kleinere Gewindedurchmesser und mithin, verglichen mit dem Profilsteigungswinkel des Umformprofils, kleinere oder größere Gewindesteigungswinkel bzw. Gangwinkel aufweisen. Hierzu wird während der Abwälzbewegung des Werkstücks eine zusätzliche überlagerte Axialbewegung zwischen dem Werkstück und dem Umformwerkzeug bzw. dessen Umformprofil in einer Axialrichtung ausgeführt. Die Axialrichtung ist parallel zur Längsachse des Werkstücks ausgerichtet. Durch die Axialbewegung wird am Werkstück ein Gewinde erzeugt, dessen Gewindesteigungswinkel gegenüber dem Profilsteigungswinkel größer oder kleiner ist. Dadurch ist es möglich, ein Gewinde an einem Werkstück herzustellen, das einen gegenüber dem Nenndurchmesser größeren oder kleineren Gewindedurchmesser aufweist und dabei aber die durch das Umformprofil vorgegebene Nenngewindesteigung hat.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Axialbewegung somit nicht durch den Profilsteigungswinkel des Umformprofils des Umformwerkzeugs definiert, sondern weicht davon ab, um die Nenngewindesteigung am herzustellenden Gewinde zu erreichen und dabei gegenüber dem Nenndurchmesser größere oder kleinere Gewindedurchmesser herzustellen.
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Es ist vorteilhaft, wenn die Hublänge der Axialbewegung abhängig von der Länge der Abwälzbewegung und dem zu erzeugenden Gewindesteigungswinkel ermittelt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das herzustellende Gewinde die gewünschte Nenngewindesteigung aufweist.
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Insbesondere wird mit dem Umformwerkzeug ein Gewinde hergestellt, das eine Gewindesteigung aufweist, die der Nenngewindesteigung entspricht.
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Bei einem Ausführungsbeispiel wird mit dem Umformwerkzeug ein Gewinde hergestellt, das einen ersten Gewindedurchmesser aufweist, der größer ist als der Nenndurchmesser. Dabei kann das hergestellte Gewinde einen ersten Gewindesteigungswinkel haben, der kleiner ist als der Profilsteigungswinkel.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird mit dem Umformwerkzeug ein Gewinde hergestellt, das einen zweiten Gewindedurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Nenndurchmesser. Dabei kann das mit dem Umformwerkzeug hergestellte Gewinde einen zweiten Gewindesteigungswinkel haben, der größer ist als der Profilsteigungswinkel.
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Bei dem Gewindewalzverfahren kann es sich um ein Walzverfahren handeln, das mit Hilfe von Flachbacken oder Rollen ausgeführt wird, die die Werkzeugteile des Umformwerkzeugs bilden.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Gewindewalzvorrichtung, die das Umformwerkzeug mit dem Umformprofil aufweist. Das Umformprofil hat einen definierten Profilsteigungswinkel, der abhängig von einem Nenndurchmesser und einer Nenngewindesteigung des herzustellenden Gewindes vorgegeben ist. Die Gewindewalzvorrichtung weist außerdem eine Werkstückhalteeinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, das Werkstück um seine Längsachse drehbar zu halten, so dass eine Abwälzbewegung des Werkstücks erfolgen kann. Die Gewindewalzvorrichtung weist außerdem eine Achsanordnung und eine Steuereinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Achsanordnung anzusteuern. Die Achsanordnung hat mehrere Maschinenachsen und ist dazu eingerichtet, die Werkstückhalteeinrichtung und das Umformwerkzeug in einer Axialrichtung parallel zur Längsachse des Werkstücks relativ zueinander zu bewegen. Die Achsanordnung ist außerdem dazu eingerichtet, das Umformwerkzeug und die Werkstückhalteeinrichtung relativ zueinander zu bewegen und/oder das Umformwerkzeug anzutreiben, um die Abwälzbewegung des Werkstücks auszuführen. Beispielsweise können Flachbacken des Umformwerkzeugs gegenläufig zueinander in einer Linearrichtung rechtwinkelig zur Axialrichtung bewegt werden oder Rollen des Umformwerkzeugs können um ihre Längsachsen drehend angetrieben werden. Beim Abwälzen dreht sich das Werkstück um seine Längsachse. Wenn das Umformwerkzeug Flachbacken aufweist, bewegt sich das Werkstück beim Abwälzen relativ zu einer Profilfläche der Flachbacken, die das Umformprofil aufweisen. Wenn das Umformwerkzeug Rollen oder Walzen aufweist, wälzt sich das Werkstück auf deren Mantelflächen ab, die die Profilflächen mit dem Umformprofil bilden.
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Mit Hilfe dieser Gewindewalzvorrichtung kann das vorstehend bestehende Gewindewalzverfahren ausgeführt werden. Durch eine Ansteuerung der Achsanordnung mittels der Steuereinrichtung wird eine Abwälzbewegung des Werkstücks am Umformwerkzeug hervorgerufen und gleichzeitig kann eine Axialbewegung zwischen dem Werkstück und dem Umformwerkzeug in Axialrichtung ausgeführt werden, wenn an dem Werkstück Gewindedurchmesser hergestellt werden, die größer oder kleiner sind als der Nenndurchmesser, der durch das Umformprofil definiert ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische blockschaltbildähnliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Gewindewalzvorrichtung,
- 2 und 3 die Gewindewalzvorrichtung gemäß 1 während des Umformens zur Herstellung eines Gewindes an einem Werkstück, wobei eine überlagerte Axialbewegung parallel zur Längsachse des Werkstücks ausgeführt wird,
- 4 eine schematische Darstellung der Herstellung eines Gewindes mit Nenndurchmesser unter Verwendung eines Umformwerkzeugs,
- 5 die Verwendung des Umformwerkzeugs aus 4 zur Herstellung eines Gewindes mit einem ersten Gewindedurchmesser, der größer ist als der Nenndurchmesser,
- 6 die Verwendung des Umformwerkzeugs aus 4 zur Herstellung eines Gewindes mit einem zweiten Gewindedurchmesser, der kleiner ist als der Nenndurchmesser,
- 7 eine Querschnittsdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs mit zwei Werkzeugteilen der Gewindewalzvorrichtung aus 1,
- 8 die schematische Darstellung der Werkzeugteile des Umformwerkzeugs in einer Schnittansicht gemäß Schnittlinie VIII-VIII in 7 radial zur Längsachse des Werkstücks,
- 9 ein weiteres, alternatives Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs mit Rollen bzw. Walzen,
- 10 eine schematische Prinzipdarstellung der Gewindesteigung an einem Gewinde und
- 11 eine schematische Darstellung eines Gewindesteigungswinkels eines Gewindes, der sich aus Umfang und Steigung des Gewindes ergibt.
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1 zeigt ein stark schematisiertes Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Gewindewalzvorrichtung 15. Die Gewindewalzvorrichtung 15 ist dazu eingerichtet, an einem Werkstück 16 bzw. an einem Abschnitt des Werkstücks 16 ein Gewinde 17 herzustellen. Das Werkstück 16 ist zylindrisch und erstreckt sich entlang einer Längsachse L. Eine Axialrichtung A ist parallel zur Längsachse L ausgerichtet. Das Werkstück 16 ist in einer Umfangsrichtung U um seine Längsachse L drehbar an einer Werkstückhalteeinrichtung 18 gehalten. Die Werkstückhalteeinrichtung 18 kann das Werkstück 16 an einem oder an beiden entgegengesetzten Axialenden halten.
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Die Gewindewalzvorrichtung 15 weist außerdem ein Umformwerkzeug 19 auf, das zumindest zwei Werkzeugteile 20 aufweist. Jedes Werkzeugteil 20 hat eine Profilfläche 21, an der jeweils ein Umformprofil 22 vorhanden ist ( 4-6). Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß 1-8 sind die Werkzeugteile 20 durch Flachbacken gebildet, von denen in den 4-6 zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung nur eine dargestellt ist. Das Umformprofil 22 der Flachbacken weist mehrere sich parallel zueinander erstreckende Profilzähne 22a auf.
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Eine Achsanordnung 25 der Gewindewalzvorrichtung 15 weist mehrere Maschinenachsen 26 auf. Die Anzahl der Maschinenachsen kann variieren. Es können lineare und/oder rotative Maschinenachsen 26 vorhanden sein. Die Achsanordnung 25 ist dazu eingerichtet, die Werkstückhalteeinrichtung 18 in Axialrichtung A relativ zum Umformwerkzeug 19 zu bewegen. Die Achsanordnung 25 ist außerdem dazu eingerichtet, die Werkzeugteile 20 des Umformwerkzeugs 19 radial zur Längsachse L aufeinander zu bzw. voneinander weg zu bewegen, so dass die Werkzeugteile 20 von bezüglich der Längsachse L diametral entgegengesetzten Seiten mit ihrer jeweiligen Profilfläche 21 gegen den Umfang des Werkstücks 16 gedrückt werden können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1-8 sind die Werkzeugteile 20 als Flachbacken ausgeführt. Bei dieser Ausführung der Gewindewalzvorrichtung 15 ist die Achsanordnung 25 außerdem dazu eingerichtet, die Werkzeugteile 20 in einer Linearrichtung R zu verschieben, insbesondere gegensinnig zueinander. Die Linearrichtung R ist rechtwinklig zur Axialrichtung A und parallel zu den Profilflächen 21 der Werkzeugteile 20 ausgerichtet. In den 1-3 ist die Linearrichtung R senkrecht zur Zeichenebene orientiert.
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Mittels einer Steuereinrichtung 27 wird die Achsanordnung 25 angesteuert, um während der Herstellung des Gewindes 17 die Bewegungen der Werkzeugteile 20 und des Werkstücks 16 relativ zueinander durchzuführen. Der Übersichtlichkeit halber ist die Steuereinrichtung 27 in den 2 und 3 nicht veranschaulicht.
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Das herzustellende Gewinde 17 hat eine Gewindesteigung h (10). Die Gewindesteigung h definiert die Wegstrecke, die das Gewinde innerhalb einer einzigen Windung in Axialrichtung A überwindet. Das Gewinde 17 hat einen Gewindesteigungswinkel β, der der Ganghöhe des Gewindes 17 entspricht und den Anstiegswinkel der Windungen gegenüber einer Radialebene radial zur Längsachse L beschreibt (11). Das Gewinde 17 hat einen Gewindedurchmesser d.
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Zur Herstellung des Gewindes 17 durch Umformen eines Axialabschnitts des Werkstücks 16 durch die beiden Werkzeugteile 20 von entgegengesetzten Seiten her mit Druck beaufschlagt. Bei der Ausgestaltung des Umformwerkzeugs 19 mit Flachbacken als Werkzeugteilen 20, werden die beiden Flachbacken in Linearrichtung R entgegengesetzt zueinander bewegt. Dadurch wälzt sich das Werkstück 16 mit seiner Umfangsfläche auf den beiden Profilflächen 21 mit dem Umformprofil 22 ab. Der Anpressdruck zwischen den Werkzeugteilen 20 und dem Werkstück 16 bewirkt eine Umformung und die Ausbildung des Gewindes 17 am Werkstück 16.
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Um das Gewinde 17 mit den gewünschten Gewindeparametern zu erhalten, ist das Umformprofil 22 angepasst an das herzustellende Gewinde 17 ausgeführt. Es weist unter einem Profilsteigungswinkel α gegenüber der Linearrichtung R bzw. gegenüber einer Radialebene zur Längsachse L des Werkstücks 16 ansteigende Profilzähne 22a auf, die in den 4-6 schematisch veranschaulicht sind. Der Profilsteigungswinkel α wird abhängig von einem Nenndurchmesser dn des herzustellenden Gewindes 17 und einer Nenngewindesteigung hn des herzustellenden Gewindes 17 ermittelt, was schematisch in 4 veranschaulicht ist. Am Nenngewinde 17 ergibt sich ein Nenngewindesteigungswinkel βn, dessen Betrag mit dem Profilsteigungswinkel α übereinstimmt.
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Mit Hilfe der Erfindung werden unter Verwendung desselben Umformwerkzeugs 19 Gewinde 17 mit einem ersten Gewindedurchmesser d1 hergestellt, der größer ist als der Nenndurchmesser dn sowie Gewinde 17 mit einem zweiten Gewindedurchmesser d2, der kleiner ist als der Nenndurchmesser dn. Dazu wird über die Achsanordnung 25 eine Axialbewegung zwischen den Werkzeugteilen 20 bzw. den Profilzähnen 22a des Umformprofils 22 und dem Werkstück 16 in Axialrichtung A derart ausgeführt, dass sich an dem Werkstück 16 ein Gewindesteigungswinkel β ergibt, der verschieden ist vom Betrag des Profilsteigungswinkels α.
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Die Abwälzlänge x der Abwälzbewegung entspricht der Anzahl der Umdrehungen des Werkstücks 16 um seine Längsachse L. Bei der Verwendung von Flachbacken muss die Länge der Flachbacken in Linearrichtung R zumindest der Abwälzlänge x entsprechen.
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In 5 ist schematisch die Erzeugung eines Gewindes 17 mit einem ersten Gewindedurchmesser d1 veranschaulicht, der größer ist als der Nenndurchmesser dn. Um dabei ein Gewinde 17 mit der Nenngewindesteigung hn zu erhalten, wird eine Axialbewegung in Axialrichtung A durchgeführt, während sich das Werkstück 16 an den Profilflächen 21 der Werkzeugteile 20 abwälzt. Bei dieser Abwälzbewegung dreht sich das Werkstück 16 in Umfangsrichtung U um seine Längsachse L. Die Axialbewegung zur Erzeugung eines Gewindes 17 mit dem ersten Gewindedurchmesser d1 erfolgt derart, dass sich ein erster Gewindesteigungswinkel β1 ergibt, dessen Betrag kleiner ist als der Profilsteigungswinkel α und als der Nenngewindesteigungswinkel βn. In Richtung der Abwälzbewegung des Werkstücks 16 auf der betreffenden Profilfläche 21 betrachtet wird das Werkstück 16 hierzu in Axialrichtung A derart bewegt, dass die Axialbewegung des Werkstücks 16 denselben Richtungssinn hat wie die Neigung der Profilzähne 22a in der Abwälzrichtung. In der schematischen Darstellung in 5 wälzt sich das Werkstück 16 im Bild von rechts nach links auf der Profilfläche 21 ab, wobei in dieser Richtung die Profilzähne des Umformprofils 22 nach oben ansteigen. Das Werkstück 16 wird somit bei dieser Abwälzbewegung in Richtung der ansteigenden Profilzähne des Umformprofils 22 in Axialrichtung A relativ zum Umformprofil 22 (in 5 nach oben) bewegt. Die Axialbewegung in Axialrichtung A hat bei dem in 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel eine erste Hublänge 11 nach oben. Dadurch wird ein Gewinde 17 mit der Nenngewindesteigung hn erzeugt. Der erste Gewindesteigungswinkel β1 ist bei diesem Gewinde 17 aufgrund des gegenüber dem Nenndurchmesser dn größeren ersten Gewindedurchmessers d1 betragsmäßig kleiner als der Profilsteigungswinkel α und der Nenngewindesteigungswinkel βn.
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In 6 ist schematisch die Herstellung eines Gewindes 17 mit einem zweiten Gewindedurchmesser d2 veranschaulicht, der kleiner ist als der Nenndurchmesser dn. Hierzu wird während der Abwälzbewegung des Werkstücks 16 eine Axialbewegung in Axialrichtung A relativ zum Umformprofil 22 ausgeführt, die in Abwälzbewegungsrichtung betrachtet gegen die Steigung der Profilzähne 22a des Umformprofils 22 gerichtet ist. Bei dem in 6 veranschaulichten Beispiel wälzt sich das Werkstück 16 im Bild von rechts nach links auf der Profilfläche 21 ab. Die Profilzähne 22a des Umformprofils 22 steigen im Bild von rechts nach links an. Die Axialbewegung in Axialrichtung A ist gegen den Anstieg der Zähne im Bild nach unten gerichtet. Die Länge der Axialbewegung in Axialrichtung A entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel einer zweiten Hublänge 12. Dadurch wird ein Gewinde 17 mit der Nenngewindesteigung hn erzeugt. Der zweite Gewindesteigungswinkel β2 ist bei diesem Gewinde aufgrund des gegenüber dem Nenndurchmesser dn kleineren zweiten Gewindedurchmessers d2 betragsmäßig größer als der Profilsteigungswinkel α und der Nenngewindesteigungswinkel βn.
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Der Betrag der Axialbewegung (Hublänge) hängt davon ab, wie groß der Unterschied zwischen dem zu erzeugenden Gewindedurchmesser und dem Nenngewindedurchmesser dn ist. Mit demselben Umformwerkzeug 19 bzw. denselben Werkzeugteilen 20 kann durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Gewinde 17 mit unterschiedlichen Gewindedurchmessern erzeugt werden, die auch größer oder kleiner als der Nenngewindedurchmesser dn sein können. Umrüstzeiten werden dadurch reduziert. Die unterschiedlichen Gewindedurchmesser werden mit demselben Umformwerkzeug 19 dadurch erreicht, dass in Axialrichtung A eine Axialbewegung zwischen dem Werkstück 16 und dem Umformprofil 22, also den Profilzähnen 22a auf der betreffenden Profilfläche 21, ausgeführt, während sich das Werkstück 16 in Umfangsrichtung U um seine Längsachse L drehend auf der bzw. den Profilflächen 21 abwälzt.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Umformwerkzeugs 19 erläutert, bei dem die Werkzeugteile 20 durch Flachbacken gebildet sind. In 9 ist eine alternative Ausführungsform des Umformwerkzeugs veranschaulicht, bei dem die Werkzeugteile 20 durch Rollen oder Walzen gebildet sind. Die Mantelfläche dieser Rollen oder Walzen bildet jeweils eine Profilfläche 21, in der das Umformprofil 22 eingebracht ist. Durch Drehen der Walzen um ihre jeweilige Walzenlängsachse kann ein dazwischen angeordnetes Werkstück 16 eine Abwälzbewegung auf den Mantelflächen der Walzen, die die Profilflächen 21 bilden, durchführen. Das Ausführen einer Axialbewegung in Axialrichtung A entspricht der Vorgehensweise, wie sie insbesondere anhand der 4-6 im Zusammenhang mit den Flachbacken-Werkzeugteilen erläutert wurde. Der Unterschied zwischen den Flachbacken und den Walzen besteht darin, dass bei den Walzen gemäß 9 das Umformprofil 22 an der Zylindermantelfläche vorhanden ist, während das Umformprofil 22 bei den Flachbacken sozusagen auf einer zweidimensionalen Ebene angeordnet ist, die durch die Linearrichtung R und die Axialrichtung A aufgespannt ist. Bei beiden Umformwerkzeugtypen kann die Erfindung realisiert werden.
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Die Erfindung wurde erprobt. Beispielsweise wurde ein Umformwerkzeug eingesetzt, das zur Herstellung eines Gewindes 17 mit einem Nenndurchmesser von 26 mm und einer Nenngewindesteigung von 1,5 mm eingerichtet ist. Das Umformwerkzeug 19 bzw. die Werkzeugteile 20 haben ein Umformprofil 22 mit einem Profilsteigungswinkel von 1,09 Grad.
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Ein entsprechendes Umformwerkzeug zur Herstellung eines Gewindes mit einem Nenndurchmesser von 30 mm und einer Nenngewindesteigung von 1,5 mm hätte beispielsweise einen Profilsteigungswinkel von 0,94 Grad, während ein Umformwerkzeug 19 zur Herstellung eines Gewindes mit einem Nenndurchmesser von 22 mm und einer Nenngewindesteigung von 1,5 mm einen Profilsteigungswinkel von 1,30 Grad aufweisen würde. Mit dem für das Gewinde 17 mit dem Nenndurchmesser dn von 26 mm eingerichteten Umformwerkzeug 19 wurden im Versuch ein Gewinde 17 mit einem ersten Gewindedurchmesser d1 von 30 mm sowie ein Gewinde 17 mit einem zweiten Gewindedurchmesser d2 von 22 mm hergestellt. Dabei wurde eine Axialbewegung in Axialrichtung A mit einer ersten Hublänge l1 von -0,896 mm durchgeführt. Zur Erzeugung eines Gewindes 17 mit einem zweiten Gewindedurchmesser d2 von 22 mm wurde eine Axialbewegung mit einer zweiten Hublänge l2 von 1,234 mm ausgeführt, wobei die Axialbewegungen in entgegengesetzten Richtungen ausgeführt werden, was durch die unterschiedlichen Vorzeichen angegeben ist. Die hergestellten Gewinde haben die in der Norm vorgegebenen Toleranzen (Toleranzklasse 6g nach DIN 10) erfüllt. Eine Vermessung der Gewinde hat keine bedeutenden Qualitätseinschränkungen ergeben. Die Eignung der Erfindung mit einem einzigen Umformwerkzeug 20 Gewinde mit unterschiedlichen Durchmessern herzustellen, konnte nachgewiesen werden.
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Die Erfindung betrifft ein Gewindewalzverfahren und eine Gewindewalzvorrichtung 15 zur Herstellung eines Gewindes 17 an einem Werkstück 16. Dazu wird ein Umformwerkzeug 19 mit einem Umformprofil 22 eingesetzt, das einen Profilsteigungswinkel α aufweist. Der Profilsteigungswinkel α ist abhängig von dem herzustellenden Nenndurchmesser dn und der herzustellenden Nenngewindesteigung hn berechnet. Während des Umformens wälzt sich das Werkstück 16 durch eine Drehung um seine Längsachse L am Umformprofil 22 ab, wodurch das Gewinde 17 hergestellt wird. Um Gewinde 17 mit Durchmessern herzustellen, die sich vom Nenndurchmesser dn unterscheiden, wird dem Werkstück 16 eine Axialbewegung in Axialrichtung A parallel zu seiner Längsachse L auferlegt, die das Werkstück 16 relativ zum Umformprofil 22 in Axialrichtung A bewegt, während sich das Werkstück 16 abwälzt.
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Bezugszeichenliste
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- 15
- Gewindewalzvorrichtung
- 16
- Werkstück
- 17
- Gewinde
- 18
- Werkstückhalteeinrichtung
- 19
- Umformwerkzeug
- 20
- Werkzeugteil
- 21
- Profilfläche
- 22
- Umformprofil
- 22a
- Profilzahn des Umformprofils
- 25
- Achsanordnung
- 26
- Maschinenachse
- 27
- Steuereinrichtung
- α
- Profilsteigungswinkel
- β
- Gewindesteigungswinkel
- β1
- erster Gewindesteigungswinkel
- β2
- zweiter Gewindesteigungswinkel
- βn
- Nenngewindesteigungswinkel
- A
- Axialrichtung
- d
- Gewindedurchmesser
- dn
- Nenndurchmesser
- d1
- erster Gewindedurchmesser
- d2
- zweiter Gewindedurchmesser
- h
- Gewindesteigung
- hn
- Nenngewindesteigung
- h1
- erste Gewindesteigung
- h2
- zweite Gewindesteigung
- L
- Längsachse
- l1
- erste Hublänge
- l2
- zweite Hublänge
- R
- Linearrichtung
- x
- Abwälzlänge
