DE102019113302A1

DE102019113302A1 - Tool and method for the production of formed parts with two functional surfaces produced by forming

Info

Publication number: DE102019113302A1
Application number: DE102019113302.5A
Authority: DE
Inventors: Yannik Hieber
Original assignee: Hieber & Maier GmbH
Current assignee: Hieber & Maier GmbH
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-11-26

Abstract

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, gleichzeitig ein Gewinde herzustellen und eine weitere Geometrie am Kopf und/oder am Schaft der Schraube herzustellen.With the method according to the invention, it is possible to simultaneously produce a thread and produce a further geometry on the head and / or on the shaft of the screw.

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von rotationsymmetrischen Teilen, die zwei jeweils durch einen Umformvorgang herstellte Funktionsflächen aufweisen.The invention relates to the production of rotationally symmetrical parts which have two functional surfaces each produced by a forming process.

Darunter fallen Schrauben, die neben dem gewalzten Gewinde am Schraubenschaft noch mindestens eine weitere Funktionsfläche aufweisen. Solche Schrauben werden zum Beispiel als Radbolzen an Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie weisen zusätzlich zu dem gewalzten Gewinde (erste durch Umformen erzeugte Funktionsfläche) eine gerändelte zylindrische Fläche (zweite durch Umformen erzeugte Funktionsfläche) auf. Die gerändelte zylindrische Fläche bildet zusammen mit der Aufnahmebohrung in der Radnabe bzw. der Bremstrommel einen Presssitz.This includes screws that have at least one other functional surface in addition to the rolled thread on the screw shaft. Such screws are used, for example, as wheel bolts on motor vehicles. In addition to the rolled thread (first functional surface generated by forming), they have a knurled cylindrical surface (second functional surface generated by forming). The knurled cylindrical surface forms a press fit together with the mounting hole in the wheel hub or the brake drum.

Ein weiteres Beispiel von Schrauben mit zwei durch Umformen erzeugten Funktionsflächen ist aus der WO 2018/099991 A1 bekannt. Bei der dort beschriebenen Holzschraube weist ein Rand des Schraubenkopfs mehrere rippenartige Vorsprünge auf. Diese Vorsprünge haben die Funktion eines „Senkers“ für den Schraubenkopf. Wenn diese Holzschraube in eine Holzplatte geschraubt wird, dann „schneiden“ die rippenartigen Vorsprünge eine ringförmige Vertiefung in die Oberseite des Holzwerkstoffs. Dadurch wird ein Splittern oder Ausreißen des Holzwerkstoffs verhindert und der Schraubenkopf lässt sich optisch ansprechend in dem Holzwerkstoff versenken. Wie die rippartigen Vorsprünge an dem Schraubenkopf erzeugt werden, ist dieser Druckschrift nicht entnehmbar.Another example of screws with two functional surfaces produced by forming is from FIG WO 2018/099991 A1 known. In the wood screw described there, one edge of the screw head has several rib-like projections. These projections have the function of a "countersink" for the screw head. When this wood screw is screwed into a wooden board, the rib-like projections "cut" an annular recess in the top of the wood-based material. This prevents the wood material from splitting or tearing out and the screw head can be countersunk in the wood material in a visually appealing manner. How the rib-like projections are produced on the screw head cannot be inferred from this document.

Es ist möglich, die eigentliche Schraube ohne die rippenartigen Vorsprünge durch Gewindewalzen in an sich bekannter Weise herzustellen und anschließend in einem nachgelagerten Prozess, die rippenartigen Vorsprünge an dem Schraubenkopf herzustellen. Diese sequenzielle Herstellung erfordert zwei miteinander verkettete Maschinen, ist zeitaufwändig, fehleranfällig und unwirtschaftlich.It is possible to produce the actual screw without the rib-like projections by thread rolling in a manner known per se and then to produce the rib-like projections on the screw head in a subsequent process. This sequential production requires two interlinked machines, is time-consuming, error-prone and uneconomical.

Aber auch Einpress- und Schnellverbinderelemente werden immer häufiger durch Umformvorgänge mit Funktionsflächen versehen. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Bauteilen werden häufig Markierungen oder Kennzeichnungen an geeigneter Stelle in das Bauteil eingebracht. Auch diese Markierungen lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Werkzeugs und mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Bauteile eindrücken.But also press-fit and quick connector elements are being provided with functional surfaces more and more frequently through forming processes. Particularly in the case of safety-relevant components, markings or identifications are often introduced into the component at a suitable location. These markings can also be pressed into the components with the aid of the tool according to the invention and with the aid of the method according to the invention.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Schraube mit zusätzlicher Funktionsfläche beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Schrauben beschränkt, sondern umfasst auch andere rotationsymmetrische Bauteile.The invention is described below using a screw with an additional functional surface. However, the invention is not restricted to screws, but also includes other rotationally symmetrical components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Werkzeug und ein Verfahren bereit zu stellen, welches die einfache, kostengünstige Herstellung von rotationssymmetrischen Bauteilen mit zwei durch Umformen erzeugten Funktionsflächen mit höchster Produktivität bei gleichzeitig extrem geringer Fehlerquote ermöglicht.The invention is based on the object of providing a tool and a method which enables the simple, cost-effective production of rotationally symmetrical components with two functional surfaces produced by forming with the highest productivity and at the same time an extremely low error rate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Werkzeug zum Walzen umfassend eine feststehende Walzbacke und eine bewegliche Walzbacke, wobei an den Walzbacken einander zugewandte Walzflächen mit formgebenden Profilen ausgebildet sind, dadurch gelöst, dass es einen Schlitten aufweist, dass der Schlitten über eine Linearführung mit der beweglichen Walzbacke oder der feststehenden Walzbacke verbunden ist, und dass der Schlitten als Träger für mindestens ein Werkzeug zum Eindrücken und/oder als Träger für eine Messvorrichtung dient.According to the invention, this object is achieved in a tool for rolling comprising a stationary roller jaw and a movable roller jaw, with rolling surfaces facing one another being formed with shaping profiles on the roller jaws, in that it has a slide, that the slide is connected to the movable roll jaw via a linear guide or the stationary roller jaw is connected, and that the slide serves as a carrier for at least one tool for pressing and / or as a carrier for a measuring device.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die zweite Funktionsfläche durch Eindrücken, einer Sonderform des Umformens, zu erzeugen. Das Werkzeug zum Eindrücken einer Funktionsfläche ist an der beweglichen Walzbacke oder der feststehenden Walzbacke mittels einer Linearführung derart befestigt, dass es sich in der gleichen Richtung wie die beweglich Walzbacke bewegt, die Bewegungsgeschwindigkeiten der beweglichen Walzbacke und der geometrieabbildenden Oberfläche des Werkzeugs zum Eindrücken können jedoch verschieden sein. Dadurch ist es möglich, an Stellen des (Schrauben-)Rohlings mit unterschiedlichen Durchmessern (z. B. Schaft und Kopf) gleichzeitig ein Gewinde zu walzen und die zweite Funktionsfläche in den Rohling einzudrücken. In Folge dessen erfordert die Herstellung einer Schraube mit zwei durch Umformen das erzeugten Funktionsflächen mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug nicht mehr Zeit und keine größere Maschine als die Herstellung einer Schraube mit nur einem Gewinde! Entsprechendes gilt auch, wenn an anderen Bauteilen zwei Funktionsflächen durch Walzen und Eindrücken erzeugt werden sollen.According to the invention, it is provided that the second functional surface is produced by pressing in, a special form of forming. The tool for pressing in a functional surface is attached to the movable roller jaw or the fixed roller jaw by means of a linear guide in such a way that it moves in the same direction as the movable roller jaw, but the speeds of movement of the movable roller jaw and the geometry-mapping surface of the tool for pressing can differ his. This makes it possible to simultaneously roll a thread at points on the (screw) blank with different diameters (e.g. shaft and head) and to press the second functional surface into the blank. As a result, the production of a screw with two functional surfaces generated by reshaping with the tool according to the invention does not require more time and no larger machine than the production of a screw with only one thread! The same applies if two functional surfaces are to be created on other components by rolling and pressing.

Dabei ist es unerheblich, ob die zusätzliche/zweite Funktionsfläche am Kopf der Schraube/des rotationssymmetrischen Bauteils vorgesehen ist. Es ist auch möglich, die zusätzliche/zweite Funktionsfläche an einem zylindrischen oder kegelstumpfförmigen einem Absatz des Schafts zu erzeugen. Der Absatz weist einen einem gegenüber Abschnitt des Schafts, der das Gewinde bzw. eine andere erste durch Walzen hergestellte Funktionsfläche aufweist, größeren oder kleineren Durchmesser auf. Die aus den unterschiedlichen Durchmessern von Schraubenschaft und Schraubenkopf bzw. Absatz resultierenden Unterschiede in den Umfangsgeschwindigkeiten beim Walzen und Eindrücken der zusätzlichen Funktionsfläche werden durch die Linearführung zwischen beweglicher Walzbacke und Schlitten bzw. der oder den Walzen des erfindungsgemäßen Werkzeugs zum Eindrücken ausgeglichen. Entsprechendes gilt, wenn das Werkzeug zum Eindrücken auf der feststehenden Walzbacke geführt wird.It is irrelevant here whether the additional / second functional surface is provided on the head of the screw / the rotationally symmetrical component. It is also possible to generate the additional / second functional surface on a cylindrical or frustoconical shoulder of the shaft. The shoulder has a diameter that is larger or smaller than a section of the shaft that has the thread or another first functional surface produced by rolling. The differences in the circumferential speeds resulting from the different diameters of screw shank and screw head or shoulder when rolling and pressing in the additional functional surface are made possible by the linear guide between the movable rolling jaw and slide or compensated for the roller or rollers of the tool according to the invention for pressing. The same applies if the tool is guided on the fixed roller jaw for pressing.

Es ist daher möglich, (Gewinde-)Walzen und Eindrücken einer zusätzlichen Funktionsfläche zeitgleich und in einem Arbeitsgang zu erledigen. Dadurch wird die Produktivität gegenüber einer sequentiellen Erzeugung der beiden Funktionsflächen stark erhöht; manchmal verdoppelt sich die Produktivität. Die Fehleranfälligkeit bzw. Ausschussquote wird drastisch reduziert und außerdem kann das erfindungsgemäße Werkzeug auf einer relativ kompakten Maschine eingesetzt werden.It is therefore possible to do (thread) rolling and pressing in an additional functional surface at the same time and in one work step. This greatly increases productivity compared to sequential generation of the two functional surfaces; sometimes productivity doubles. The susceptibility to errors or reject rate is drastically reduced and, moreover, the tool according to the invention can be used on a relatively compact machine.

Weil das Gewinde und die zusätzliche Funktionsfläche gleichzeitig hergestellt werden, ist auch eine sehr gute Koaxialität von Gewinde und der zusätzlichen Funktionsfläche gewährleistet.Because the thread and the additional functional surface are produced at the same time, a very good coaxiality of the thread and the additional functional surface is guaranteed.

In Summe ergeben sich somit eine Vielzahl von Vorteilen, die insbesondere bei dem Massenprodukt Schraube von besonderer Bedeutung sind.All in all, this results in a large number of advantages which are of particular importance in the mass product screw.

In erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist an dem Schlitten mindestens ein Werkzeug zum Eindrücken angeordnet oder in den Schlitten integriert, wobei das Werkzeug zum Eindrücken eine geometrieabbildende Oberfläche aufweist. Die geometrieabbildende Oberfläche kann ein Rändel, eine Kordel, eine Markierung oder andere sich regelmäßig wiederholende Erhebungen und Vertiefungen in die Funktionsfläche der Schraube eindrücken.In an embodiment according to the invention, at least one tool for pressing is arranged on the slide or is integrated into the slide, the tool having a geometry-mapping surface for pressing. The surface depicting the geometry can impress a knurl, a cord, a marking or other regularly repeating elevations and depressions into the functional surface of the screw.

Es ist auch möglich mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug, eine Nut in den Schaft der Schraube oder den Kopf der Schraube einzudrücken. Diese Nut kann beispielsweise zur Aufnahme eines Sicherungsrings (Sprengring) oder eines Dichtrings dienen.It is also possible with the tool according to the invention to press a groove into the shaft of the screw or the head of the screw. This groove can be used, for example, to accommodate a securing ring (snap ring) or a sealing ring.

Es ist auch möglich mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug, zwei Gewinde (mit unterschiedlicher oder gleicher Steigung) gleichzeitig an verschiedenen Stellen in den Rohling einzuwalzen.It is also possible with the tool according to the invention to roll two threads (with different or the same pitch) simultaneously at different points in the blank.

Die geometrieabbildende Oberfläche des Werkzeugs zum Eindrücken kann eine ebene Fläche, insbesondere eine relativ lange und schmale rechteckige Fläche, sein, die annähernd parallel zu der Walzfläche der beweglichen Walzbacke verläuft.The geometry-mapping surface of the tool for pressing in can be a flat surface, in particular a relatively long and narrow rectangular surface, which runs approximately parallel to the rolling surface of the movable roller jaw.

Wenn ein Rändel hergestellt werden soll, dann besteht die geometrieabbildende Oberfläche aus einer Folge von trapezförmigen oder dreieckigen Profilen, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der beweglichen Walzbacke verlaufen. Im Falle einer Kordel, sind diese Erhebungen und Vertiefungen schräg gestellt, d.h. sie schließen einen Winkel größer 0 Grad und kleiner 90 Grad mit der Bewegungsrichtung der beweglichen Walzbacke ein. Auch Kreuz- oder Karorändel können mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug hergestellt werden.If a knurl is to be produced, the surface that depicts the geometry consists of a sequence of trapezoidal or triangular profiles that run perpendicular to the direction of movement of the movable rolling die. In the case of a cord, these elevations and depressions are inclined, i.e. they enclose an angle greater than 0 degrees and less than 90 degrees with the direction of movement of the movable roller jaw. Cross or diamond knurls can also be produced with the tool according to the invention.

Wenn eine umlaufende Nut in den Schraubenkopf oder den Schraubenschaft eingedrückt werden soll, dann umfasst die geometrieabbildende Oberfläche einen Steg, der parallel zur Bewegungsrichtung der beweglichen Walzbacke verläuft. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser geometrieabbildenden Oberflächen möglich.If a circumferential groove is to be pressed into the screw head or the screw shank, then the geometry-mapping surface comprises a web which runs parallel to the direction of movement of the movable roller jaw. Of course, combinations of these geometry-mapping surfaces are also possible.

Bevorzugt umfasst das Werkzeug zum Eindrücken eine drehbar gelagerte Walze oder mehrere drehbar gelagerte Walzen. Diese Walzen sind an dem Schlitten montiert, wobei die Drehachsen der Walzen parallel zu den Walzflächen der Walzbacken verlaufen. Bei dieser Ausführungsform können herkömmliche Rändelwalzen oder Kordelwalzen eingesetzt werden. Diese Rändelwalzen oder Kordelwalzen sind kostengünstig und in guter Qualität am Markt verfügbar.Preferably, the pressing tool comprises a rotatably mounted roller or several rotatably mounted rollers. These rolls are mounted on the carriage, the axes of rotation of the rolls running parallel to the rolling surfaces of the rolling dies. In this embodiment, conventional knurling rollers or cord rollers can be used. These knurled rollers or cord rollers are inexpensive and available on the market in good quality.

Die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten am Rand des Schraubenkopfs und am Schaft der Schraube werden durch die Drehzahl der Rändelwalze oder der Kordelwalze ausgeglichen.The different peripheral speeds on the edge of the screw head and on the shaft of the screw are compensated for by the speed of the knurled roller or the cord roller.

Es ist sowohl bei den Werkzeugen zum Eindrücken mit einer ebenen geometrieabbildenden Oberfläche als auch mit einer ringförmigen geometrieabbildenden Oberfläche (z. B einer Rändelwalze) möglich, die Kopplung zwischen einer Walzbacke und dem Schlitten, der das Werkzeug trägt, über ein Führungsgetriebe (Zahnstangen und Ritzel, Gewindespindel und Mutter, ...) oder eine andere Konstruktion herzustellen. Diese Kopplung ist „starr“.It is possible both with the tools for pressing in with a flat geometry-mapping surface and with an annular geometry-mapping surface (e.g. a knurled roller), the coupling between a roller jaw and the slide that carries the tool via a guide gear (racks and pinions , Threaded spindle and nut, ...) or another construction. This coupling is "rigid".

Alternativ ist es auch möglich, über einen elektromechanischen Antrieb, einen Linearmotor oder einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb den Schlitten relativ zu der beweglichen Backe des Walzwerkzeugs anzutreiben.Alternatively, it is also possible to drive the slide relative to the movable jaw of the rolling tool via an electromechanical drive, a linear motor or a pneumatic or hydraulic drive.

Eine besonders elegante, weil einfache und kostengünstige Lösung sieht vor, dass über die geometrieabbildende Oberfläche des Werkzeugs zum Eindrücken eine formschlüssige Kopplung zwischen der Bewegung der beweglichen Walzbacke und dem Schlitten, der das Werkzeug zum Eindrücken trägt, über den Rohling erfolgt. Der Rohling wird von den Walzbacken in Drehung versetzt und gleichzeitig gelagert. Der Kopf des Rohlings dreht sich mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, aber wegen des anderen Durchmessers mit einer anderen Umfangsgeschwindigkeit. Über die Umfangsgeschwindigkeit des Rohlings und den oben erwähnten Formschluss erfolgt der der Antrieb des Werkzeugs zum Eindrücken.A particularly elegant, because simple and cost-effective solution provides for a positive coupling between the movement of the movable roller jaw and the slide that carries the tool for pressing in via the blank via the geometry-mapping surface of the tool. The blank is set in rotation by the rolling jaws and is stored at the same time. The head of the blank rotates at the same angular speed, but at a different circumferential speed because of the different diameter. The drive of the tool for pressing takes place via the peripheral speed of the blank and the above-mentioned form fit.

Bei dieser Variante ist automatisch gewährleistet, dass der Schlitten und das von ihm getragene Werkzeug zum Eindrücken die richtige Geschwindigkeit hat. Das Werkzeug ist ohne weiteres an verschiedene Formen und Abmessungen von Schrauben adaptierbar. Außerdem ist es sehr kostengünstig und erfordert keine zusätzliche Steuerung seitens der Maschinensteuerung der Walzmaschine.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, anstelle des Werkzeugs zum Eindrücken eine Vorrichtung zum Überprüfen des Rohlings an dem Schlitten anzuordnen. Dann kann während des Walzvorgangs eine Kontrolle des Rohlings vorgenommen werden. Es können Rundlauf, Abmessungen und/oder Rissfreiheit kontrolliert werden.This variant automatically ensures that the slide and the tool it carries for pushing in has the correct speed. The tool can be easily adapted to different shapes and dimensions of screws. In addition, it is very inexpensive and does not require any additional control on the part of the machine control of the rolling machine.
According to the invention it is also possible to arrange a device for checking the blank on the slide instead of the tool for pressing in. The blank can then be checked during the rolling process. Run-out, dimensions and / or freedom from cracks can be checked.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls durch das erfindungsgemäße Verfahren nach den Ansprüchen 9 bis 14 gelöst. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren realisierbaren Vorteile entsprechen den im Zusammenhang mit dem Werkzeug gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 realisierten Vorteile. Daher wird auf eine gesonderte Beschreibung der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens verzichtet.The object mentioned at the beginning is also achieved by the method according to the invention according to claims 9 to 14. The advantages that can be achieved with the method according to the invention correspond to those in connection with the tool according to the claims 1 to 8th realized benefits. A separate description of the advantages of the method according to the invention is therefore dispensed with.

Es sei jedoch der Hinweis erlaubt, dass schon der nebengeordnete Anspruch 9 nur zwei Arbeitsschritte, nämlich „Walzen“ und „Eindrücken“, umfasst, die erfindungsgemäß gleichzeitig ausgeführt werden. Schon das ist ein Beleg, dafür, dass das Verfahren sehr produktiv ist und prozesssicher ausführbar ist. Die Ausschussquote von Schrauben, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, extrem gering ist.However, it should be noted that the independent claim 9 already comprises only two work steps, namely “rolling” and “pressing”, which are carried out simultaneously according to the invention. That alone is proof that the process is very productive and can be carried out reliably. The reject rate of screws that have been manufactured using the method according to the invention is extremely low.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous refinements of the invention can be found in the following drawings, their description and claims.

FigurenlisteFigure list

Es zeigen:

1: Die Herstellung einer Schraube mit Gewinde durch Walzbacken, ohne zusätzliche Funktionsfläche;
2 bis 4: die Herstellung des Walzens eines Gewindes mit einer feststehenden und einer beweglichen Walzbacke in verschiedenen Stadien;
5 bis 8: die Herstellung einer Schraube mit zusätzlicher Funktionsfläche mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
9: Die Herstellung einer Schraube mit Funktionsfläche mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs und
10: Beispiele geometrieabbildender Oberflächen.

Show it:

1 : The production of a screw with a thread using roller dies, without an additional functional surface;
2 to 4th : the production of the rolling of a thread with a fixed and a movable die in different stages;
5 to 8th : the production of a screw with an additional functional surface with a first embodiment of a tool according to the invention;
9 : The production of a screw with a functional surface with a second embodiment of a tool according to the invention and
10 : Examples of geometry-mapping surfaces.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Schraube erläutert; ohne die Erfindung auf diese Anwendung zu beschränken.The invention is explained below using a screw; without restricting the invention to this application.

In der 1 ist ein Pressbolzen oder Rohling 1 vor dem Gewindewalzen dargestellt. An einen Schraubenkopf 3 schließt ein zylindrischer Abschnitt oder Schaft 5 an. Der zylindrische Schaft oder Abschnitt 5 hat die Länge L₁.In the 1 is an extrusion bolt or blank 1 shown before thread rolling. On a screw head 3 includes a cylindrical section or shaft 5 at. The cylindrical shaft or section 5 has the length L ₁ .

In der Mitte der 1 ist die Walzfläche 9 einer Walzbacke 11 dargestellt, die zum Walzen eines Gewindes auf den Schaft 5) des Rohlings 1 geeignet ist. In der 1 ist ein Koordinatensystem mit einer X-Achse und einer Y-Achse eingezeichnet. Eine Breite B (x = B) der Walzbacke 11 entspricht in etwa der Länge des späteren Schraubenschafts des Rohlings 1.In the middle of 1 is the rolling surface 9 a roller jaw 11 shown, the rolling of a thread on the shaft 5 ) of the blank 1 suitable is. In the 1 a coordinate system with an X-axis and a Y-axis is shown. A width B (x = B) of the rolling jaw 11 corresponds roughly to the length of the later screw shaft of the blank 1 .

Aus der 1 ergibt sich weiter, dass in der Walzfläche 9 eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten formgebenden Profilen 13 eingearbeitet ist. Die Querschnitte der formgebenden Profile 13 bestimmen das Profil des Gewindes der Schraube 15. Um ein metrisches Normgewinde herzustellen, sind die formgebenden Profile 13 als gleichseitige Trapeze ausgebildet.From the 1 it also follows that in the rolling surface 9 a multitude of shaping profiles arranged parallel to one another 13 is incorporated. The cross-sections of the shaping profiles 13 determine the profile of the thread of the screw 15th . In order to produce a metric standard thread, the shaping profiles are 13 designed as equilateral trapezoids.

Wenn man einen Rohling 1 mit einer feststehenden und einer beweglichen Walzbacken 11 bearbeitet, entsteht die in der 1 dargestellte Schraube 15.If you have a blank 1 with one fixed and one movable roller jaw 11 edited, is created in the 1 illustrated screw 15th .

In den 2 bis 4 ist der Vorgang des Gewindewalzens mit Hilfe einer feststehenden Walzbacke 11.1 und einer beweglichen Walzbacke 11.2 in verschiedenen Stadien dargestellt. In der 2 beginnt der Vorgang des Gewindewalzens.In the 2 to 4th is the process of thread rolling with the help of a fixed rolling jaw 11.1 and a movable roller die 11.2 shown in different stages. In the 2 the thread rolling process begins.

Die Maschine und mit ihr die bewegliche Walzbacke 11.2 befinden sich am oberen Totpunkt. Der Rohling 1 wurde zwischen die feststehende Walzbacke 11.1 und die bewegliche Walzbacke 11.2 eingestoßen. Die bewegliche Walzbacke 11.2 wird relativ zu der feststehenden Walzbacke 11.1 in 2 nach unten bewegt.The machine and with it the movable rolling jaw 11.2 are at top dead center. The blank 1 was between the fixed rolling jaw 11.1 and the movable roller jaw 11.2 pushed in. The movable rolling jaw 11.2 becomes relative to the fixed rolling die 11.1 in 2 moved down.

Wie sich aus dem Vergleich der 2, 3 und 4 ergibt, bewegt sich die bewegliche Walzbacke 11.2 parallel zu der feststehenden Walzbacke 11.1 und es entsteht ein Spalt zwischen den Walzflächen 9 der Walzbacken 11.1 und 11.2. Dieser Spalt wird durch die Walzflächen 9 begrenzt. Der Spalt ist so bemessen, dass die formgebenden Profile 13 der Walzflächen 9 in dem Schaft 5 des Rohlings 1 das Gewinde ausformen.As can be seen from the comparison of the 2 , 3 and 4th results, the movable rolling jaw moves 11.2 parallel to the fixed rolling jaw 11.1 and there is a gap between the rolling surfaces 9 the rolling jaws 11.1 and 11.2 . This gap is made by the rolling surfaces 9 limited. The gap is dimensioned so that the shaping profiles 13 of the rolling surfaces 9 in the shaft 5 of the blank 1 form the thread.

Durch die Relativbewegung zwischen beweglicher Backe 11.2 und feststehender Backe 11.1 wird der Rohling 1 auch in Rotation versetzt. Diese Rotation ist durch einen gekrümmten Pfeil in den 2 und 3 angedeutet.Due to the relative movement between the movable jaw 11.2 and fixed jaw 11.1 becomes the blank 1 also set in rotation. This rotation is indicated by a curved arrow in the 2 and 3 indicated.

Wenn der Rohling 1 sich (in den 2 bis 4 von oben nach unten) entlang der feststehenden Walzbacke 11.1 bewegt hat, ist das Gewinde ausgeformt und die Schraube fällt aus den Walzbacken 11 heraus.When the blank 1 himself (in the 2 to 4th from top to bottom) along the fixed rolling jaw 11.1 has moved, the thread is formed and the screw falls out of the rolling jaws 11 out.

Danach hat die bewegliche Walzbacke 11.2 ihren zweiten Endpunkt (unterer Totpunkt) erreicht und fährt zurück zum ersten Endpunkt, wie er in der 2 dargestellt ist. Danach beginnt das Arbeitsspiel von vorne. Während dieser Bewegung leisten die Werkzeuge keine Umformarbeit.Then has the movable roller jaw 11.2 reaches its second end point (bottom dead center) and moves back to the first end point as shown in the 2 is shown. Then the work cycle starts from the beginning. The tools do not perform any forming work during this movement.

In den 5 bis 8 ist die Herstellung einer Schraube mit einem gewalzten Gewinde und einer zusätzlichen Funktionsfläche mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs dargestellt.In the 5 to 8th shows the production of a screw with a rolled thread and an additional functional surface with a first embodiment of a tool according to the invention.

Gleiche Bauteile werden mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und es gilt das bezüglich des Gewindewalzens bezüglich der 2 bis 4 gesagte entsprechend.The same components are provided with the same reference numerals and the same applies to thread rolling with respect to FIG 2 to 4th said accordingly.

Bei diesem Ausführungsbeispiel soll an dem Kopf 3 des Rohlings 1 eine Funktionsfläche durch Eindrücken hergestellt werden. Beispiele solcher Funktionsflächen sind ausführlich in der WO 2018/099991 A1 beschrieben auf die hiermit Bezug genommen wird. Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Werkzeug und das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Herstellung der in dieser Druckschrift beschriebenen Schrauben beschränkt.In this embodiment, on the head 3 of the blank 1 a functional surface can be produced by pressing. Examples of such functional surfaces are detailed in WO 2018/099991 A1 to which reference is hereby made. Of course, the tool according to the invention and the method according to the invention are not limited to the production of the screws described in this publication.

Wie sich aus der Draufsicht und dem unteren Teil der 5 ergibt, ist auf der beweglichen Walzbacke 11.2 ein Schlitten 17 angeordnet. Der Schlitten 17 ist bei diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig auch als Umformleiste ausgebildet, das heißt, er hat eine geometrieabbildende Oberfläche 19. Schlitten und Werkzeug zum Eindrücken sind in einem Bauteil zusammengefasst.As can be seen from the top view and the lower part of the 5 results is on the movable rolling jaw 11.2 a sleigh 17th arranged. The sled 17th In this exemplary embodiment, it is also designed as a shaping strip, that is to say, it has a geometry-mapping surface 19th . The slide and tool for pressing are combined in one component.

Die geometrieabbildende Oberfläche 19 kann beispielsweise eine Vielzahl parallel zueinander verlaufender Erhebungen und Vertiefungen mit einem dreieckigen Querschnitt, ähnlich einem Normgewinde, aufweisen. Ausführungsformen der geometrieabbildenden Oberfläche 19 sind in der 10 dargestellt.The surface that depicts the geometry 19th can, for example, have a large number of elevations and depressions running parallel to one another with a triangular cross-section, similar to a standard thread. Embodiments of the geometry-mapping surface 19th are in the 10 shown.

Die ebene geometrieabbildende Oberfläche 19 verläuft parallel zu der Walzfläche 9 der beweglichen Walzbacke 11.2. Der Schlitten 17 bzw. die geometrieabbildende Oberfläche 19 sind über eine Linearführung 21 so an der beweglichen Walzbacke 11.2 angeordnet, dass die Bewegungen der beweglichen Walzbacke 11.2 und des Schlittens 17 annähernd parallel zueinander verlaufen.
Allerdings können die Geschwindigkeiten von beweglicher Walzbacke 11.2 und dem Schlitten 17 unterschiedlich sein. Dadurch können die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten von Schaft und Kopf 3 des Rohlings ausgeglichen werden. 1The flat, geometry-mapping surface 19th runs parallel to the rolling surface 9 the movable roller jaw 11.2 . The sled 17th or the geometry-mapping surface 19th are via a linear guide 21st so on the movable rolling jaw 11.2 arranged that the movements of the movable roller die 11.2 and the sledge 17th run approximately parallel to each other.
However, the speeds of the moving rolling die can 11.2 and the sledge 17th be different. This allows the different circumferential speeds of the shaft and head 3 of the blank are compensated. 1

Aus Gründen der Präzision und wegen der hohen Lebensdauer, werden bevorzugt Linearführungen mit einer Wälzlagerung eingesetzt.For reasons of precision and because of the long service life, linear guides with roller bearings are preferred.

In der 5 ist der Beginn des Gewindewalzens dargestellt. In diesem frühen Stadium befindet sich der Schlitten 17 und die mit ihm verbundene geometrieabbildende Oberfläche 19 noch oberhalb des Schraubenkopfs 3, sodass noch keine Umformung im Bereich des Schraubenkopfs 3 stattfindet.In the 5 the beginning of thread rolling is shown. The sled is at this early stage 17th and the associated geometry-mapping surface 19th still above the screw head 3 so that there is still no deformation in the area of the screw head 3 takes place.

In der 6 hat sich die beweglich Walzbacke 11.2 so weit relativ zu der feststehenden Walzbacke 11.1 bewegt, dass die geometrieabbildende Fläche 19 des Schlittens 17 den Kopf 3 des Rohlings 1 berührt und in den Rand des Schraubenkopfs 3 eindringt. Dadurch wird an der Umfangsfläche des Schraubenkopfs 3 eine Negativform der geometrieabbildenden Oberfläche 19 eingedrückt.In the 6th has the movable rolling jaw 11.2 so far relative to the fixed rolling jaw 11.1 moves that the geometry-mapping surface 19th of the sled 17th the head 3 of the blank 1 touches and into the edge of the screw head 3 penetrates. This is on the peripheral surface of the screw head 3 a negative form of the geometry-mapping surface 19th depressed.

Durch das Eindringen der Erhebungen der geometrieabbildenden Oberfläche 19 in den Rand des Schraubenkopfs 3 entsteht aber auch ein Formschluss zwischen dem Schraubenkopf 3 und der geometrieabbildenden Oberfläche 19 bzw. dem Schlitten 17. Dadurch treibt der rotierende Schraubenkopf 3 die geometrieabbildende Oberfläche 19 und mit ihm den Schlitten 17 an. Wegen der verschiedenen Durchmesser von Schaft 5 und Kopf 3 Dadurch bewegen sich der Schlitten 17 und die geometrieabbildende Oberfläche 19 relativ zu der beweglichen Walzbacke 11.2.Through the penetration of the elevations of the geometry-reproducing surface 19th into the edge of the screw head 3 but there is also a form fit between the screw head 3 and the geometry-mapping surface 19th or the slide 17th . This drives the rotating screw head 3 the geometry-mapping surface 19th and with him the sledge 17th at. Because of the different diameter of the shaft 5 and head 3 This causes the carriage to move 17th and the geometry-mapping surface 19th relative to the movable rolling die 11.2 .

Das ist aus dem Vergleich der 6 und 7 gut zu erkennen. In der 7 ragt der Schlitten 17 nach unten über die bewegliche Walzbacke 11.2 hinaus, während sich der Schlitten 17 in der 6 noch mit seinem unteren Ende oberhalb des unteren Endes der beweglichen Walzbacke 12 befindet.That's from comparing the 6th and 7th clearly visible. In the 7th protrudes the sledge 17th down over the movable roller jaw 11.2 out while the sled is 17th in the 6th still with its lower end above the lower end of the movable roller jaw 12 is located.

In der 8 ist nun die Situation dargestellt, dass der bewegliche Schlitten 17 und mit ihm die geometrieabbildende Oberfläche 19 des Werkzeugs zum Eindrücken einmal an dem Schraubenkopf 3 vorbei bewegt wurde. Das Eindrücken der Funktionsfläche am Rand des Schraubenkopfs 3 ist damit beendet; während der Vorgang des Gewindewalzens noch nicht abgeschlossen ist. Deshalb wird die bewegliche Walzbacke 11.2 noch weiter nach unten bewegt, ähnlich wie in der 4 dargestellt, bis schließlich die fertig bearbeitete Schraube aus dem Werkzeug herausfällt und der Leerhub beginnt.In the 8th the situation is now shown that the movable carriage 17th and with it the surface that depicts the geometry 19th of the tool to press once on the screw head 3 was moved past. The pressing of the functional surface on the edge of the screw head 3 is over; while the thread rolling process is not yet completed. That is why the movable rolling die 11.2 moved even further down, similar to that in the 4th shown, until finally the finished screw falls out of the tool and the idle stroke begins.

Damit der Schlitten 17 wieder in die Ursprungsposition gelangt, kann eine Feder (nicht dargestellt) oder eine Steuerung über einen Nocken (nicht dargestellt) oder dergleichen vorgesehen werden, die den Schlitten 17 von der 8 dargestellten relativen Position des Schlittens 17 bezogen auf die bewegliche Walzbacke 11.2 wieder in die Ausgangsposition, wie sie in der 5 dargestellt ist, bewegt.So that the sledge 17th returns to the original position, a spring (not shown) or a control via a cam (not shown) or the like can be provided to control the slide 17th of the 8th shown relative position of the carriage 17th based on the movable rolling jaw 11.2 back to the starting position as in the 5 is shown moves.

In der 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an dem Schlitten 17 zwei Walzen 23 angeordnet. Die Walzen 23 sind drehbar an dem Schlitten 17 gelagert. Sie drücken in den Schraubenkopf 3 eine Oberfläche, die ein negatives Abbild der zylindrischen Außenfläche der Walzen 23 darstellt. Die Walzen 21 können als Rändel- oder Kordelwalzen ausgebildet sein. Sie können auch ein zweites Gewinde oder Markierungen in den Rohling eindrücken. Es ist auch möglich, dass an der Walze ein umlaufender Steg ausgebildet ist, sodass eine umlaufende Nut in den Schraubenkopf 3 eingedrückt wird. Dabei wird ein Führungswagen (Schlitten) durch eine Feder nach dem Ausfallen des Bolzens auf Anschlag OT geholt (Einstoßposition Bolzen bzw. Rohling). Im darauf folgenden Schritt läuft die bewegliche Backe auf OT und der Bolzen bzw. Rohling wird zwischen die Walzbacken sowie die Rändelräder gestoßen.In the 9 a further embodiment of a tool according to the invention is shown. In this embodiment are on the carriage 17th two reels 23 arranged. The reels 23 are rotatable on the slide 17th stored. They press into the screw head 3 a surface that is a negative image of the cylindrical outer surface of the rollers 23 represents. The reels 21st can be designed as knurled or knurled rollers. You can also press a second thread or markings into the blank. It is also possible that a circumferential web is formed on the roller, so that a circumferential groove in the screw head 3 is pushed in. A guide carriage (slide) is brought to the stop OT by a spring after the bolt has failed (bolt or blank push-in position). In the next step, the movable jaw runs to TDC and the bolt or blank is pushed between the rolling jaws and the knurled wheels.

In der 10 sind Beispiele geometrieabbildender Oberflächen 19 dargestellt. Die Oberflächen 19 können eben oder ringförmig sein.In the 10 are examples of geometry-mapping surfaces 19th shown. The surfaces 19th can be flat or ring-shaped.

Die geometrieabbildende Oberfläche 19.1 erzeugt ein Rändel als zweite Funktionsfläche.The surface that depicts the geometry 19.1 creates a knurl as a second functional surface.

Die geometrieabbildende Oberfläche 19.2 erzeugt eine Kordel als zweite Funktionsfläche.The surface that depicts the geometry 19.2 creates a cord as a second functional surface.

Die geometrieabbildende Oberfläche 19.3 mit ihren Steg 27 erzeugt eine umlaufende Nut als zweite Funktionsfläche. Die Bewegungsrichtung während des Umformvorgangs ist durch Pfeile angedeutet.The surface that depicts the geometry 19.3 with their bridge 27 creates a circumferential groove as a second functional surface. The direction of movement during the forming process is indicated by arrows.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2018/099991 A1 [0003, 0043]

Claims

Tool for rolling a rotationally symmetrical component, in particular for thread rolling, comprising a fixed roller jaw (11.1) and a movable roller jaw (11.2), the roller jaws (11) having rolling surfaces (9) facing each other, and wherein several side by side in the rolling surfaces (9) arranged shaping profiles (13) are formed, characterized in that it has a slide (17) that the slide (17) is connected to the movable roller jaw (11.2) or the fixed roller jaw (11.1) via a linear guide (21), and that the slide (17) serves as a carrier for a tool for pressing and / or as a carrier for a measuring device.

Tool after Claim 1 , characterized in that at least one tool for pressing is arranged on the slide (17), and that the tool for pressing has a geometry-mapping surface (19).

Tool after Claim 2 , characterized in that the geometry-mapping surface (19) of the tool for pressing is a flat surface.

Tool after Claim 2 , characterized in that the tool for pressing comprises at least one rotatably mounted roller (23), and that the axis of rotation (s) of the at least one roller (23) parallel to the rolling surface (9) of the movable roller jaw (11.2) or the fixed roller jaw (11.1) runs.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the linear guide (21) has a profile rail, and that the slide (17) is guided directly or indirectly on the profile rail.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that a movement of the slide (17) is coupled with the movement of the blank (10), the movement of the movable roller jaw (11.2) and / or the movement of the stationary roller jaw (11.1).

Tool after Claim 6 , characterized in that the coupling of the movement of the slide (17) with the movement of the movable roller jaw (11.2) or the movement of the stationary roller jaw (11.1) takes place via a guide gear (toothed racks and pinions, threaded spindle and nut).

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that it has a drive (electromechanical, linear motor, pneumatic, hydraulic) for the slide.

Method for producing a rotationally symmetrical component, in particular a screw (15), comprising the following work steps: Rolling a thread or another geometric structure into the shank (5) of a blank (1) and Impressing a geometric structure (25) on the head (3) of the blank (1) and / or on the shaft (5) of the blank (1), whereby the “rolling” and “pressing” work steps are carried out simultaneously.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the work steps "rolling" and "pressing" with a tool according to one of the Claims 1 to 8th be performed.

Procedure according to Claim 9 or 10 , characterized in that in the "pressing in" work step a knurl, a cord and / or another structure, such as a circumferential groove or a marking, in the head (3) and / or the shaft (5) of the blank ( 1) is generated.

Method for producing a rotationally symmetrical component, in particular a screw (15), comprising the following work steps: Rolling a thread or another geometry into the shank (5) of a blank (1) and Checking at least one property of the blank (1), whereby the work steps “rolling” and “checking” are carried out simultaneously.

Method according to one of the Claims 9 to 12 , characterized in that the “rolling” and “pressing” steps are preceded by the “producing a blank (1) by forming” step.