DE10227687B4

DE10227687B4 - Vorrichtung zum Leiten eines fluiden Mediums zum Arbeitsbereich eines Gewindeerzeugungswerkzeuges

Info

Publication number: DE10227687B4
Application number: DE2002127687
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Glimpel; Helmut Schober
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2022-06-22
Also published as: DE10227687A1

Abstract

Vorrichtung (2) zum Leiten eines fluiden Mediums (M) zum Arbeitsbereich (10) eines Gewindeerzeugungswerkzeugs (12), umfassend
a) wenigstens einen Einlass (4) für das Medium,
b) wenigstens einen Auslass (6, 7, 8, 9) für das Medium,
c) wenigstens einen den wenigstens einen Einlass und den wenigstens einen Auslass verbindenden Strömungsraum (5, 16, 17, 18, 19) und
d) eine Ringnut (3) und
e) Mittel zum Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug (12) an dessen vorderem Ende,
wobei
f) jeder Auslass (6, 7, 8, 9) in die Ringnut (3) mündet und
g) die Ringnut (3) so ausgebildet und angeordnet ist, dass das in die Ringnut (3) aus dem Auslass strömende Medium in einen vom Nutboden weg gerichteten Raumbereich geleitet wird, in dem der Arbeitsbereich (10) des Gewindeerzeugungswerkzeuges (12) angeordnet oder anordenbar ist,
h) wobei das aus der Ringnut (3) herausströmende Medium eine zumindest annähernd entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Leiten eines fluiden Mediums zum Arbeitsbereich eines Gewindeerzeugungswerkzeuges.
Zum Erzeugen von Gewinden, insbesondere Gewinden für Schraubverbindungen, sind verschiedene Werkzeuge bekannt. Die überwiegende Zahl der Werkzeuge weist in ihrem Arbeitsbereich Schneidteile oder Schneiden auf zum spanabhebenden Erzeugen der Gewinde. Unter solche spanabhebenden Gewindeerzeugungswerkzeuge zählt man Gewindeschneidwerkzeuge, Gewindebohrer, Gewindedrehwerkzeuge, Gewindestrehler und Gewindefräser. Allerdings sind auch Gewindeerzeugungswerkzeuge bekannt und im Einsatz, die auf einer Umformung des Werkstückes zur Erzeugung des Gewindes basieren und durch Druck eine Kaltverformung des Werkstückes erzielen. Darunter zählt man beispielsweise sogenannte Gewindefurcher.
Bei allen genannten Gewindeerzeugungswerkzeugen ist es oftmals erforderlich oder hilfreich, während der Erzeugung des Gewindes ein fluides Medium, zumeist ein flüssiges Medium, in den Arbeitsbereich des Gewindeerzeugungswerkzeuges bei dessen Eingriff in das Werkstück einzuleiten. Die Funktion des fluiden Mediums kann dabei unterschiedlich sein und eine oder mehrere der folgenden Funktionen umfassen: Kühlen, Reinigen oder Ausspülen, Schmieren. Das Kühlen und das Spülen oder Reinigen sind besonders bei spanabhebenden Gewindewerkzeugen sinnvoll zum Abführen der beim Gewindeerzeugungsprozess entstehenden Wärme sowie der entstehenden Späne des Werkstückmaterials. Das Schmieren ist zur leichteren Gängigkeit und zur Meidung von „Festfressen" des Werkzeuges im Werkstück bei allen Gewindeerzeugungswerkzeugen sinnvoll. Als fluide Medien werden bei Gewindeerzeugungswerkzeugen eine Vielzahl von unterschiedlichen Substanzen und Gemischen von Substanzen eingesetzt. Sehr häufig kommt eine Öl-/Wasser-Emulsion zum Einsatz.
Gewindebohrer sind nun spezielle Gewindeerzeugungswerkzeuge mit einem Schaft, an dessen vorderem Ende entlang des Umfangs gekrümmte Zahnrei hen mit Schneiden zu einzelnen Schneidbereichen angeordnet sind, die längs verlaufende Nuten, die gerade oder verdreht oder verdrillt (sogenannte Drallnuten) verlaufen, voneinander getrennt sind. Der Arbeitsbereich mit diesen Schneidbereichen und den dazwischen liegenden Nuten wird in eine bereits vorab erzeugte Öffnung im Werkstück, beispielsweise eine Bohrung oder Ausnehmung oder den Innenraum eines Rohres, mit einem entsprechenden Vorschub und unter Drehung um die Längsachse des Schaftes eingeführt. Dabei erzeugen die Schneidbereiche an der Innenseite des Werkstückes ein Innengewinde. Das Innengewinde liegt koaxial zur Drehachse des Gewindebohrers. Im vordersten Bereich des Arbeitsbereiches weisen die bekannten Gewindebohrer mitunter einen nach innen gekrümmten Anschnittbereich auf, verjüngen sich also etwas nach vorne hin.
Da ein Gewindebohrer in seinem Außendurchmesser dem Durchmesser der Öffnung im Werkstück angepasst ist, im Allgemeinen etwas größer ist, um in die Innenwand des Werkstücks einschneiden zu können, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um die im vordersten Bereich des Arbeitsbereiches entstehenden Späne des Werkstückes vom Arbeitsbereich wegzuführen. Dazu dienen zum Einen die Nuten im Werkzeug. Zum Anderen ist bekannt, ein flüssiges Medium durch einen Kanal im Innern des Schaftes des Gewindebohrers nach vorne bis zum Arbeitsbereich zu führen und dort durch Öffnungen nach außen in die Nuten austreten zu lassen. Durch die Nuten wird das Medium mit den Spänen wieder vom Arbeitsbereich weg geführt. In einem Kreislauf wird das Medium nach Durchlaufen eines Filters oder Siebes zum Herausfiltern der Späne durch den Innenkanal des Gewindebohrers wieder dem Arbeitsbereich zugeführt. Bei dieser Strömungsführung des Mediums ist eine optimale Versorgung des Arbeitsbereiches des Gewindebohrers mit dem Medium aber nicht gewährleistet, vor allem nicht im vordersten Schneidbereich.
Deshalb ist eine alternative Lösung bekannt, bei der an der vorderen Stirnseite im oder am Arbeitsbereich des Gewindebohrers eine topfförmige Umlenkvorrichtung (oder: Umlenkstopfen) aufgeschraubt wird, die hohlzylindrisch ausgebildet ist und an beiden Stirnseiten geschlossen ist. An der dem Gewindebohrer zugewandten Stirnseite der Umlenkvorrichtung ist ein Hohlschaft ausgebildet, der an seiner Außenseite ein Außengewinde aufweist, das in ein Innengewinde am Ende des Gewindebohrers eingeschraubt wird und der einen inneren Kanal aufweist, der in einem Einlassbereich an seinem vorderen Ende mit dem Strömungskanal im Innern des Gewindebohrers im aufgeschraubten Zustand in Strömungsverbindung steht. An der vom Verbindungsschaft nach außen ragenden, dem Gewindebohrer zugewandten vorderen Stirnseite des zylindrischen Hohltopfes der Umlenkvorrichtung oder des Umlenkstopfens sind in einer kreisförmigen Anordnung mehrere kreisrunde Auslassöffnungen vorgesehen zum Auslass des Mediums in Richtung auf das Gewindebohrer-Ende hin.
Das flüssige Medium strömt also bei dieser bekannten Ausführungsform durch den inneren Kanal im Gewindebohrer zum vorderen Ende, durch den Innenkanal des Hohlschaftes des Umlenkstopfens in dessen zylindrischen Hohlraum, prallt dort auf die geschlossene Stirnfläche an der abgewandten oder hinteren Stirnseite als Prallfläche und wird umgelenkt zur entgegengesetzten vorderen Stirnfläche und tritt dort dann durch die Öffnungen wieder aus in Richtung zum Gewindebohrer und dessen Arbeitsbereich. Das flüssige Medium wird also praktisch um 180° umgelenkt.
Bei diesen bekannten Umlenkstopfen oder Umlenkvorrichtungen wird eine vom Hohlschaft mit dem Gewinde abgewandte kreisrunde Wand des hohlzylindrischen Topfteils an der hinteren Stirnseite über ein Außengewinde an dem Umfang der Wand in ein Innengewinde der hohlzylindrischen Mantelwandung des hohlzylindrischen Topfes eingeschraubt. Die Mantelwandung und die einzuschraubende Stirnwand sind zum Gegengreifen beim Ein- oder Ausschrauben wenig geeignet, weshalb in der Stirnwand zwei Ausnehmungen vorgesehen sind zum Eingriff eines Schraubwerkzeuges. Dies bereitet mitunter Probleme beim Herausschrauben des Umlenkstopfens aus dem Gewindebohrer. Es kann nämlich die Stirnwand zuerst gelöst werden, wenn die Schraubkräfte zur Lösung der Schraubverbindung zwischen Stirnwand und Mantelwandung geringer sind als zwischen dem Außengewinde des mit der Mantelwandung fest verbundenen Hohlschaftes und dem Innengewinde des Gewindebohrers.
Bei dem Umlenkstopfen gemäß dem Stand der Technik wurde ferner festgestellt, dass sich in dem zylindrischen Hohlraum Späne des Werkstückes fest setzen und den Hohlraum im Betrieb zunehmend zusetzen. Die im Umlenkstopfen festgehaltenen Späne können nun nicht mehr vom Filter des Mediumkreislaufes herausgefiltert werden und behindern bzw. bringen völlig zum Erliegen die Zuführung des Mediums zum Arbeitsbereich des Gewindebohrers.

Die DE 33 07 555 A1 offenbart ein Bohrungs-Nachbearbeitungswerkzeug, insbesondere einen Gewindebohrer, mit zumindest einem innenliegenden Schmier- oder Kühlmittelkanal, der über eine Mündungsöffnung durch die Werkzeugspitze austritt. Durch eine die Kühlkanalmündung zumindest teilweise übergreifende, in radialer Richtung den Arbeitsdurchmesser der Werkzeug-Schneidteilspitze nicht überragende Kappe wird der austretende Kühlmittelstrahl auf den Arbeitsbereich des Werkzeugs umgelenkt. Die Kappe ist an der Spitze des Werkzeugs lösbar befestigt, vorzugsweise aufgeklebt oder aufgelötet, und tassenförmig ausgeführt.

In DE 40 03 257 A1 ist ein Maschinenwerkzeug, insbesondere ein Maschinengewindebohrer, beschrieben mit einem Schaft, der eine Kühlmittelbohrung aufweist und einen Hals trägt, mit dem ein Kopf verbunden ist, der Spannuten aufweist. Die Kühlmittelbohrung im Schaft ist mit radial ausgerichteten Kühlmittelaustrittsbohrungen versehen und der Schaft trägt eine zylinderförmige Manschette, die das austretende Kühlmittel zum Kopf ablenkt.

Die US 2,867,140 A offenbart einen Bohrer mit einem innenliegenden Flüssigkeitskanal und einer mit der Bohrerspitze verschraubten Vorrichtung zur Umlenkung der Flüssigkeit auf den Arbeitsbereich des Bohrers. Die Umlenkvorrichtung umfasst einen Strömungsraum mit einem Einlass und einen Auslass, wobei die Strömungsrichtung der Flüssigkeit in dem Strömungsraum um mehr als 90° in Richtung des Arbeitsbereiches des Bohrers verändert wird, so dass sie die Schneiden des Bohrers benetzt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme beim Stand der Technik wenigstens teilweise zu vermeiden oder zumindest zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 zum Leiten eines fluiden Mediums zum Arbeitsbereich eines Gewindeerzeugungswerkzeugs umfasst

a) wenigstens einen Einlass für das Medium,
b) wenigstens einen Auslass für das Medium,
c) wenigstens einen den wenigstens einen Einlass und den wenigstens einen Auslass verbindenden Strömungsraum und
d) eine Ringnut
e) Mittel zum Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug an dessen vorderem Ende, wobei
f) jeder Auslass in die Ringnut mündet und
g) die Ringnut so ausgebildet und angeordnet ist, dass das in die Ringnut aus dem Auslass strömende Medium in einen vom Nutboden weg gerichteten Raumbereich geleitet wird, in dem der Arbeitsbereich des Gewindeerzeugungswerkzeuges angeordnet oder anordenbar ist,
h) wobei das aus der Ringnut herausströmende Medium eine zumindest annähernd entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist wie das durch den Einlass strömende Medium und/oder eine entgegen der Vorschubrichtung des Gewindeerzeugungswerkzeugs gerichtete Strömungsrichtung aufweist.

Unter einer Ringnut wird dabei eine nach Art eines Ringes (topologisch) in sich geschlossene Nut verstanden. Ein an einem beliebigen Punkt oder Abschnitt in die Ringnut eingebrachtes Medium kann sich somit grundsätzlich in der gesamten Nut ausbreiten. Dadurch kann sich das Medium wesentlich gleichmäßiger verteilen als bei den aus dem Stand der Technik bekannten einzelnen Öffnungen zum Auslassen des Mediums. Außerdem können bei einem spanabhebenden Gewindeerzeugungswerkzeug die beim Erzeugen des Gewindes entstehenden Späne aus der Ringnut gemäß der Erfindung besser von dem Medium ausgespült werden als aus dem geschlossenen topfförmigen Hohlraum beim Stand der Technik. Neben dieser Homogenisierung der Strömung des Mediums und dem verbesserten Ausspülen von Spänen hat die Ringnut gegenüber einzelnen Öffnungen auch noch die Vorteile, dass die Ringnut einfacher herstellbar ist, auch größere Späne im Gegensatz zu den Einzelöffnungen nicht hängen bleiben und unabhängig von der Dreh- oder Winkelstellung die dem Gewindeerzeugungswerkzeug zugewandte Öffnung immer gleich ist, nämlich dem Nutquerschnitt entspricht, während bei Bohrungen oder Einzelöffnungen diese teilweise vom Arbeitsbereich des Werkzeuges verdeckt werden. Gemäß einer Alternative des Anspruchs 1 weist das durch den Einlass strömende Medium eine zumindest annähernd entgegengesetzte Strömungsrichtung auf wie das aus der Ringnut heraus strömende Medium, so dass praktisch eine Richtungsumkehr oder komplette Umlenkung des Mediums verwirklicht ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

Es können in einer ersten Ausführungsform mehrere Auslässe für das Medium vorgesehen sein, die, vorzugsweise äquidistant oder in einem gleichen Winkelabstand zueinander, verteilt um die Hauptachse angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ringnut als um eine Hauptachse umlaufende Nut ausgebildet.

Im Allgemeinen weist die Ringnut einen Nutboden, eine Nutaußenwand und eine Nutinnenwand auf. Es sind nun vorzugsweise die Nutaußenwand und die Nutinnenwand und vorzugsweise auch der Nutboden rotationssymmetrisch und/oder konzentrisch zur Hauptachse ausgebildet.

Jeder oder wenigstens ein Teil der Auslässe ist nun in einer vorteilhaften Ausführungsform in der Nutinnenwand gebildet ist. Es ist aber auch ohne Weiteres möglich, dass einer oder mehrere Auslässe in den Nutboden und/oder die Nutaußenwand münden.

Der Strömungsraum für das Medium verläuft vorzugsweise zu jedem Auslass hin von der Hauptachse nach außen, vorzugsweise in radialer Richtung, insbesondere derart, dass das Medium durch die Auslässe von der Hauptachse weg in die Ringnut strömt, vorzugsweise auf die Nutaußenwand zu.

Dies ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einer weiteren Ausführungsform, bei der der Strömungsraum einen entlang der Hauptachse verlaufenden zentralen Strömungskanal aufweist, der an der stromabwärts gelegenen Seite, vorzugsweise über jeweils einen weiteren Strömungskanal, mit jedem Auslass verbunden ist und an dem stromaufwärts gelegenen Ende in den Einlass, der vorzugsweise ebenfalls zentral zur Hauptachse angeordnet ist, mündet.

Der wenigstens eine Einlass für das Medium ist in einer weiteren Ausführungsform zum Gewindeerzeugungswerkzeug hin und/oder in eine im Wesentlichen gleiche Richtung wie der Nutboden und/oder die Nutinnenwand oder Nutaußenwand gerichtet. In allen Ausführungsformen kann das Medium über das Gewindeerzeugungswerkzeug selbst herangeführt werden, beispielsweise durch einen Strömungskanal im Innern des Werkzeugs. Dies ist besonders vorteilhaft, da hier problemlos in Ausnehmungen in Werkstücken gearbeitet werden kann.

Es ist aber grundsätzlich auch möglich, das Medium, beispielsweise über eine flexible Zuleitung, außerhalb des Gewindeerzeugungswerkzeuges zuzuführen, wobei der Einlass der Vorrichtung für das Medium dann zweckmäßigerweise an einer vom Gewindeerzeugungswerkzeug abgewandten Seite der Vorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet wird. Diese Ausführungsform ist möglich und sinnvoll vor allem bei Werkstücken mit durchgehenden Öffnungen, bei denen ein Zugang von der vom Werkzeug abgewandten Seite möglich ist, beispielsweise bei Rohren als Werkstücken.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind an der Vorrichtung Mittel zum lösbaren Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug vorgesehen, insbesondere ein Schraubgewinde.

Die Vorrichtung weist vorzugsweise einem entlang der Hauptachse verlaufenden Schaft auf, der einen kleineren Durchmesser als die Nutinnenwand aufweist, welcher Schaft vorzugsweise die Mittel zum Verbinden mit dem Gewindeerzeugungs-Werkzeug trägt und/oder den zentralen Strömungskanal aufweist.

Zur optimalen Beströmung des Arbeitsbereiches werden die Nutaußenwand und/oder die Nutinnenwand in ihrer Gestalt dem vorderen Bereich des Arbeitsbereiches des Gewindeerzeugungs-Werkzeuges angepasst und/oder das Medium wird gezielt zu den Schneidkanten des Gewindeerzeugungs-Werkzeuges geleitet.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform öffnet sich die Ringnut vom Nutboden weg, d.h. die lichte Weite oder Breite der Ringnut nimmt von dem Boden nach außen zu. Vorzugsweise wird dies erreicht durch eine entsprechende, insbesondere im Wesentlichen konische, Abschrägung oder Aufweitung der Nutaußenwand vom Nutboden weg. Dadurch wird die Strömung des Mediums aufgefächert oder aufgeweitet und kann in im Gewindeerzeugungswerkzeug vorhandene Nuten oder weiter außen liegende Bereiche eingeleitet werden.

Die Vorrichtung weist insbesondere einem zentralen Eingriffsbereich, insbesondere einem Inneninbus, auf zum Ein- oder Ausschrauben der Vorrichtung in das Gewindeerzeugungswerkzeug.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung einstückig ausgebildet oder aus einem Verbundkörper gebildet, der aus einem den Nutgrund und die Nutinnenwand und gegebenenfalls den Schaft aufweisenden Innenteil und einem die Nutaußenwand aufweisenden Außenteil zusammengesetzt ist.

In beiden Ausführungen kann die Vorrichtung ohne Probleme aus dem Gewindeerzeugungswerkzeug herausgeschraubt werden, ohne die Gefahr, eine andere Schraubverbindung vorher zu lösen, wie beim Stand der Technik In einer Weiterbildung weist die Vorrichtung an ihrer Außenseite eine von der Ringnut abgewandten Schneidkante an zum Wegschneiden von überschüssigem Material am oder im zu bearbeitenden Werkstück.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird bevorzugt mit einem Gewindeerzeugungswerkzeug, vorzugsweise eines Gewindebohrers, mit einem Arbeitsbereich kombiniert und dem Arbeitsbereich und/oder zwischen einzel nen Schneidbereichen des Arbeitsbereichs angeordneten Nuten des Gewindeerzeugungswerkzeuges zugeordnet. Die Nuten sind dabei insbesondere als gerade Nuten oder als Drallnuten ausgebildet und/oder verlaufen im Wesentlichen längs der Schneidrichtung und Drehachse und dienen zum Ableiten oder Abführen des Mediums und von darin aufgenommenen Materialspänen vom Arbeitsbereich weg.

Das Gewindeerzeugungswerkzeug weist vorzugsweise einen zentralen Strömungskanal für das Medium auf, der mit dem Einlass der Vorrichtung in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der
1 eine Vorrichtung zum Leiten eines fluiden Mediums zum Arbeitsbereich eines Gewindeerzeugungswerkzeuges in einem Längsschnitt,
2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer Draufsicht von vorne,
3 die Vorrichtung gemäß 1 und 2, aufgeschraubt auf den vorderen Bereich eines Gewindebohrers in einem Längsschnitt,
4 eine Vorrichtung gemäß 1 bis 3 und ein Teil eines zugehörigen Gewindebohrers in einer perspektivischen Ansicht,
5 ein Gewindebohrer mit einer Vorrichtung gemäß 1 bis 4 in einer teilweise geschnittenen Ansicht und
6 einen Teil einer Vorrichtung zum Leiten eines fluiden Mediums in einem Längsschnitt
jeweils schematisch dargestellt sind. Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 5 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine Vorrichtung zum Leiten eines fluiden Mediums zum Arbeitsbereich eines Gewindeerzeugungswerkzeuges, insbesondere eines Gewindebohrers, ist in 1 in einem Längsschnitt und in 2 in einer dazu um 90° gedrehten Vorderansicht dargestellt.
Die Vorrichtung gemäß 1 und 2 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Hauptachse A ausgebildet und umfasst eine um die Hauptachse A verlaufende Ringnut 3, die nach unten von einem Nutboden (Nutgrund) 30, nach innen zur Hauptachse hin von einer Nutinnenwand 31 und nach außen von der Hauptachse weg von einer Nutaußenwand 32 begrenzt wird sowie an der vom Nutboden 30 abgewandten Seite nach vorne hin offen ist oder einen, nicht näher bezeichneten, offenen Randbereich aufweist. Die radiale Abmessung des im Wesentlichen eben und orthogonal zur Hauptachse A verlaufenden Nutbodens 30, welche Abmessung auch dem Abstand zwischen Nutinnenwand 31 und Nutaußenwand 32 am Nutboden 30 entspricht, ist mit d1 bezeichnet. Der radiale Abstand zwischen der Nutinnenwand 31 und der Nutaußenwand 32 an der entgegengesetzten Seite am offenen Ende der Ringnut 3, welcher Abstand der radialen Breite der Ringnut 3 in ihrem offenen Randbereich entspricht, ist mit d2 bezeichnet. Wie aus 1 und 2 ersichtlich, ist d2 > d1 gewählt, indem die Nutaußenwand 32 vom Nutboden 30 nach vorne hin schräg, insbesondere konisch, nach außen verläuft. Die Nutinnenwand 31 verläuft dagegen weitgehend parallel zur Hauptachse A.
Die Nutinnenwand 31 ist gebildet von einem hinteren Bereich 28 eines Schafts 23, der konzentrisch oder rotationssymmetrisch um die Hauptachse A ausgebildet ist. Der Schaft 23 weist in einem sich an den hinteren Bereich 28 anschließenden vorderen Bereich 22, der sich von dem Nutboden 30 weg gerichtet ist ein Außengewinde 24 auf zur Schraubverbindung der Vorrichtung 2 mit einem in 1 und 2 nicht dargestellten Gewindeerzeugungswerkzeug. Außerdem verjüngt sich der Schaft vorzugsweise im vorderen Bereich 22 gegenüber dem hinteren Bereich 28 etwas. Das Außengewinde 24 weist also einen kleineren radialen Durchmesser auf als die Nutinnenwand 31. Ein radial verlaufender Absatz zwischen dem hinteren Bereich 28 und dem vorderen Bereich 22 des Schafts 23 ist mit 27 bezeichnet. An diesem Absatz 27 ist auch ein Hinterschnitt (Freistich) 37 vorgesehen, der das Außengewinde 24 vom hinteren Bereich 28 des Schafts 23 trennt, um die Kerbwirkung beim Einschrauben zu verringern.
Der Schaft 23 ist im Wesentlichen als Hohlschaft ausgebildet und weist einen koaxial zur Hauptachse A verlaufenden zentralen Strömungskanal 5 auf, der an seinem vorderen Ende in einem sich etwas nach außen verbreiternden Einlass 4 mündet. Durch diesen Einlass 4 wird fluides Medium, das in 1 und 2 nicht dargestellt ist, in die Vorrichtung 2 eingeleitet und strömt in und durch den Strömungskanal 5. An dem vom Einlass 4 abgewandten Ende des Strömungskanals 5 zweigen vom Strömungskanal 5 radial nach außen mehrere, vorzugsweise äquidistant zueinander angeordnete, senkrecht zur Hauptachse A radial nach außen verlaufende Strömungskanäle 16 bis 19 ab, die jeweils in einem zugehörigen Auslass 6 bis 9 in der Nutinnenwand 31 in die Ringnut 3 münden. Die Auslässe 6 bis 9 sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen etwas vom Nutboden 30 beabstandet, können aber auch unmittelbar am Nutboden 30 in die Ringnut 3 münden. Das Medium wird nach dem Strömungskanal 5 umgelenkt und strömt durch die Strömungskanäle 16 bis 19 und die Auslässe 6 bis 9 in die Ringnut 3 und wird von der Ringnut 3 nochmals umgelenkt in Richtung zum Arbeitsbereich des nicht dargestellten Gewindeerzeugungswerkzeuges oder in einen Raumbereich, in dem dieser Arbeitsbereich angeordnet wird oder ist.
Wie in 2 dargestellt, können insbesondere vier Auslässe 6 bis 9 und zugehörige radiale Strömungskanäle 16 bis 19 vorgesehen sein, die um 90° zueinander gedreht oder beabstandet sind und vorzugsweise in einer im Wesentlichen senkrecht zur Hauptachse A gerichteten Ebene, einer sogenannten Normalenebene zur Hauptachse A, angeordnet sind.
Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform könnte auch wenigstens ein Teil der zu den Auslässen führenden Strömungskanäle schräg oder unter einem Winkel zur Normalenebene zur Hauptachse A verlaufen, um eine Art Rotation des ausströmenden Mediums in der Ringnut 3 zu erzielen.
Im gegenüber dem Schaft 23 radial verbreiterten hinteren Bereich 29 der Vorrichtung 2 ist zentral, bezogen auf die Hauptachse A, ein Eingriffsbereich 25 für ein Schraubwerkzeug, beispielsweise eine Ausnehmung für einen Inbusschlüssel, vorgesehen zum Ein- und Ausschrauben der Vorrichtung 2 in ein Gewindeerzeugungswerkzeug.
Die Vorrichtung 2 ist im Allgemeinen aus Metall oder einer Metalllegierung gebildet, insbesondere aus Stahl, beispielsweise HSSE (Hochleistungsschnellstahl- Extra), oder aus Messing.
In der dargestellten Ausführungsform gemäß 1 und 2 ist die Vorrichtung 2 aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen aufgebaut, nämlich einem Innenteil 20 und einem Außenteil 21. Das Außenteil 21 ist auf das Innenteil 20 aufgeschrumpft oder aufgeschweißt oder aufgepresst oder auf andere Axt drehfest und axial gesichert verbunden.
Da der Eingriffsbereich oder die Ausnehmung 25 zusammen mit dem das Außengewinde 24 tragenden Schaft 23 in dem Innenteil 20 der Vorrichtung 2 einstückig ausgebildet ist, wird beim Eindrehen oder Herausdrehen der Vorrichtung 2 in den Gewindebohrer 12 eine eindeutige Kraftübertragung möglich, und ein Lösen zweier verschraubter Teile wie beim Stand der Technik ist nicht mehr möglich innerhalb der Vorrichtung 2.
Das Innenteil 20 der Vorrichtung 2 weist den Schaft 23, den hinteren Bereich 29, den Nutboden 30 und die Nutinnenwand 31 auf. Das Außenteil 21 weist die Nutaußenwand 32 auf und an der vom Schaft 23 abgewandten Seite, also im in Schneidrichtung des Gewindeerzeugungswerkzeuges vorderen Bereich, an seinem Außenumfang eine Schneidkante 26 auf zum Entfernen von überschüssigem Material und Graten aus der Bohrung oder Öffnung, in der das Gewinde vom Gewindeerzeugungswerkzeug erzeugt werden soll.
Alternativ kann die gesamte Vorrichtung 2 auch aus mehr Teilen oder auch nur aus einem einzigen Teil einstückig gebildet sein.
In der Darstellung der 3 ist die Vorrichtung gemäß 1 und 2 nun im vorderen Bereich eines Gewindebohrers 12 (als spezielles Gewindeerzeugungswerkzeug) mit dem Außengewinde 24 im Schaft 23 in ein entsprechendes, nicht näher bezeichnetes Innengewinde im Gewindebohrer 12 eingeschraubt.
An diesem vorderen Ende des Gewindebohrers 12 befindet sich der für das Einarbeiten des Gewindes in das, nicht dargestellte, Werkstück benutzte und verantwortliche Arbeitsbereich 10 des Gewindebohrers 12. Der gesamte Arbeitsbereich 10 umfasst einen Schneidbereich 11 mit zahnartigen Schneidkanten und einen sich nach vorne verjüngenden Anschnittbereich 15. Die Vorschubrichtung oder Schneidrichtung für die Schnittbewegung des Gewindebohrers 12 beim Erzeugen des Gewindes ist mit R bezeichnet und verläuft parallel zur Hauptachse A. Die Hauptachse A ist gleichzeitig die Drehachse für die Drehung des Gewindebohrers 12 beim Schneiden des Gewindes.
Im Innern des Gewindebohrers 12 verläuft axial und zentral zur Hauptachse A ein Strömungskanal 14, der über den Einlass 4 mit dem Strömungskanal 5 in der eingeschraubten Vorrichtung 2 in Strömungsverbindung steht.
4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung die Vorrichtung 2 für einen Gewindebohrer 12. Der Gewindebohrer 12 weist eine im Wesentlichen zylindrische Mantelfläche auf und an dieser Mantelfläche verdrillt verlaufende Arbeitsbereiche 10 mit jeweils einem Anschnittbereich 15 und einem Schneidbereich 11 mit einzelnen Zähnen, wobei die Arbeitsbereiche 10 jeweils durch ebenfalls verdrillt verlaufende Drallnuten 40 voneinander beabstandet oder getrennt sind. Zentral zur Hauptachse A weist der Gewindebohrer 12 ferner eine durchgehende Bohrung als Strömungskanal 14 auf. Ein solcher Gewindebohrer 12 ist an sich bekannt. Die Vorrichtung 2 ist in 4 ähnlich oder gleich wie in den 1 bis 3 aufgebaut.
Über den zentralen Strömungskanal 14 des Gewindebohrers 12 gemäß 3 oder 4 wird im Betrieb des Gewindebohrers 12 unter einem vorgegebenen Druck ein fluides Medium M in derselben Richtung wie die Schnittrichtung R nach vorne geführt. Das Medium M strömt durch den Einlass 4 der Vorrichtung 2 und anschließend durch den Strömungskanal 5 sowie die Strömungskanäle 16 bis 19 radial nach außen in die Ringnut 3.
In der Ringnut 3 wird das Medium M von den begrenzenden Wänden, insbesondere der Nutinnenwand 31 und der Nutaußenwand 32, auf den Arbeitsbereich 10 und den Schneidbereich 11 zum Kühlen und Schmieren dieser Bereiche geleitet sowie auch in die dazwischen verlaufenden Drallnuten 40. Durch die Drallnuten 40 werden von dem Medium M als Spülmedium oder Träger die beim Spanabheben des Gewindebohrers 12 entstehende Späne des Werkstücks nach hinten entgegen zur Schneidrichtung R abgeführt oder entsorgt. Die sich entgegen der Schneidrichtung R aufweitende Ringnut 3 weitet den Strahl oder die Strömung des Mediums M auf und homogenisiert oder vergleichmäßigt darüber hinaus die Strömung in Strömungsrichtung des Mediums M auf den Arbeitsbereich 10 zu.
Wie aus der Zusammenschau der 3 und 4 zu erkennen ist, strömt das Medium M während der Drehung des Gewindebohrers 12 über die Arbeitsbereiche 10 und durch die Drallnuten 40 entgegen der Schneidrichtung R aus dem Arbeitsbereich 10 und aus der Bohrung oder Öffnung im Werkstück, in der das Gewinde erzeugt wird, heraus und erfüllt damit sowohl die Funktion eines Kühlmittels als auch eines Schmiermittels als auch einer Spülflüssigkeit zum Herausspülen der beim Schneidprozess entstandenen Späne des Werkstückes. Als Medium M kann jede für Gewindeschneidprozesse eingesetzte, bekannte Flüssigkeit verwendet werden, beispielsweise eine Öl-/Wasser-Emulsion. Grundsätzlich ist es auch möglich, als Medium M auch, zumindest in Teilabschnitten des Schneidprozesses, ein Gas oder ein Aerosol einzusetzen.
Wie in 3 zu erkennen ist, unterstützt die schräg nach außen verlaufende Nutaußenwand 32 der Ringnut 3 eine Strömung des Mediums M in einer etwas nach außen gerichteten Richtung in die Drallnuten 40 des Gewindebohrers 12 hinein. Die Gestaltung der Nutaußenwand 32 sowie auch der Nutinnenwand 31 wird entsprechend der Gestaltung des Arbeitsbereichs 10 und der Drallnuten 40 des Gewindebohrers 12 angepasst, um eine möglichst großräumige Umspülung der Arbeitsbereiche 10 und der Drallnuten 40 zu ermöglichen.
In 5 ist in einer teilweise geschnittenen Ansicht – vom Gewindebohrer 12 auf die Vorrichtung 2 aus gesehen – zu erkennen, dass das Medium M bei der Drehung des Gewindebohrers 12 praktisch die komplette Drallnut 40 im Querschnitt senkrecht zur Hauptachse A ausfüllt oder durchströmt und auch die Schneidbereiche 11 ausreichend erfasst. Damit wird eine homogene und optimale Beströmung des Arbeitsbereiches 10 des Gewindebohrers 12 erreicht und auch eine optimale Abführung von beim Schneidprozess entstehenden Wärme und Spänen. Die abgeschrägte Nutaußenwand 32 ermöglicht eine gezielte Führung und Umlenkung des Mediums M zu den Schneidbereichen 11 und dem Arbeitsbereich 10 des Gewindebohrers 12.
6 zeigt einen Teilbereich eines hinteren Bereichs 29 einer Vorrichtung 2 im Randbereich, wobei am Außenteil 21 in dieser Ausführungsform eine vorstehende abgeschrägte Schneidkante 26 vorgesehen ist zum Entfernen von überschüssigem Material und Graten aus der Bohrung oder Öffnung, in der das Gewinde vom Gewindeerzeugungswerkzeug erzeugt werden soll.
Anstelle von Drallnuten 40 und verdrillten Arbeitsbereichen können in allen Ausführungsformen auch gerade, d.h. parallel zur Hauptachse A verlaufende Nuten und Arbeitsbereiche vorgesehen sein.

2: Vorrichtung
3: Ringnut
4: Einlass
5: Strömungskanal
6, 7, 8, 9: Auslass
10: Arbeitsbereich
11: Schneidbereich
12: Gewindebohrer
14: Innenkanal
15: Anschnittbereich
16, 17, 18, 19: Strömungskanal
20: Innenteil
21: Außenteil
23: Schaft
24: Gewinde
25: Eingriffsbereich
26: Schneidkante
30: Nutboden
31: Nutinnenwand
32: Nutaußenwand
A: Achse
M: Medium

Claims

Vorrichtung (2) zum Leiten eines fluiden Mediums (M) zum Arbeitsbereich (10) eines Gewindeerzeugungswerkzeugs (12), umfassend a) wenigstens einen Einlass (4) für das Medium, b) wenigstens einen Auslass (6, 7, 8, 9) für das Medium, c) wenigstens einen den wenigstens einen Einlass und den wenigstens einen Auslass verbindenden Strömungsraum (5, 16, 17, 18, 19) und d) eine Ringnut (3) und e) Mittel zum Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug (12) an dessen vorderem Ende, wobei f) jeder Auslass (6, 7, 8, 9) in die Ringnut (3) mündet und g) die Ringnut (3) so ausgebildet und angeordnet ist, dass das in die Ringnut (3) aus dem Auslass strömende Medium in einen vom Nutboden weg gerichteten Raumbereich geleitet wird, in dem der Arbeitsbereich (10) des Gewindeerzeugungswerkzeuges (12) angeordnet oder anordenbar ist, h) wobei das aus der Ringnut (3) herausströmende Medium eine zumindest annähernd entgegengesetzte Strömungsrichtung aufweist wie das durch den Einlass (4) strömende Medium und/oder eine entgegen der Vorschubrichtung des Gewindeerzeugungswerkzeugs (12) gerichtete Strömungsrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ringnut (1) um eine Hauptachse (A) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der die Ringnut einen Nutboden (30), eine Nutaußenwand (32) und eine Nutinnenwand (31) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 und Anspruch 3, bei der die Nutaußenwand (32) und die Nutinnenwand (31) rotationssymmetrisch und/oder konzentrisch zur Hauptachse (A) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Nutboden (30) rotationssymmetrisch und/oder konzentrisch zur Hauptachse (A) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der auf Anspruch 3 rückbezogenen Ansprüche, bei der der Auslass oder wenigstens ein Teil der Auslässe (6, 7, 8, 9) in der Nutinnenwand (31) gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der mehrere Auslässe (6, 7, 8, 9) für das Medium vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 in Rückbeziehung auf Anspruch 2 oder einen der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, bei der die Auslässe (6, 7, 8, 9) äquidistant oder in einem gleichen Winkelabstand zueinander, verteilt um die Hauptachse (A) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der auf Anspruch 2 rückbezogenen Ansprüche, bei der der Strömungsraum (16, 17, 18, 19) zu jedem Auslass (6, 7, 8, 9) hin von der Hauptachse (A) nach außen verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Strömungsraum (16, 17, 18, 19) von der Hauptachse (A) in radialer Richtung nach außen verläuft, derart, dass das Medium durch die Auslässe (6, 7, 8, 9) von der Hauptachse (A) weg in die Ringnut strömt, vorzugsweise auf die Nutaußenwand (32) zu.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Strömungsraum (16, 17, 18, 19) einen entlang der Hauptachse (A) verlaufenden zentralen Strömungskanal (5) aufweist, der an der stromabwärts gelegenen Seite mit jedem Auslass (6, 7, 8, 9) verbunden ist und an dem stromaufwärts gelegenen Ende in den Einlass (4) mündet.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Einlass (4) zentral zur Hauptachse (A) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, bei der der zentrale Strömungskanal (5) an der stromabwärts gelegenen Seite über jeweils einen weiteren Strömungskanal (16, 17, 18, 19) mit jedem Auslass (6, 7, 8, 9) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der wenigstens eine Einlass (4) für das Medium zum Gewindeerzeugungswerkzeug (12) hin und/oder in eine im Wesentlichen gleiche Richtung wie der Nutboden (30) und/oder die Nutinnenwand (31) oder Nutaußenwand (32) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verbindung mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug (12) lösbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Mittel zum lösbaren Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug (12) ein Schraubgewinde (24) umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem entlang der Hauptachse (A) hervorragenden Schaft (23) mit einem kleineren Durchmesser als die Nutinnenwand (31).
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Schaft (23) die Mittel zum Verbinden mit dem Gewindeerzeugungswerkzeug (12) trägt und/oder den zentralen Strömungskanal (5) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Nutaußenwand (32) vom Nutboden (30) weg sich erweitert.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Erweiterung der Nutaußenwand (32) vom Nutboden (30) weg im Wesentlichen konisch ist, so dass das Medium aufgefächert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, bei der die Nutaußenwand (32) und/oder die Nutinnenwand (31) in ihrer Gestalt dem vorderen Bereich des Arbeitsbereiches (10) des Gewindeerzeugungs werkzeuges (12) angepasst sind bzw. ist und/oder das Medium gezielt zu den Schneidkanten des Gewindeerzeugungswerkzeuges (12) leitet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einstückig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, die aus einem den Nutgrund (30) und die Nutinnenwand (31) und gegebenenfalls den Schaft (23) aufweisenden Innenteil (20) und einem die Nutaußenwand (32) aufweisenden Außenteil (21) zu einem Verbundkörper zusammengesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 mit einem zentralen Eingriffsbereich (25) zum Ein- oder Ausschrauben der Vorrichtung in das Gewindeerzeugungswerkzeug (12).
Vorrichtung nach Anspruch 24, bei der der zentrale Eingriffsbereich (25) als Inneninbus ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer von der Ringnut (3) abgewandten Schneidkante (26) an der Außenseite zum Wegschneiden von überschüssigem Material am zu bearbeitenden Werkstück.
Gewindeerzeugungswerkzeug mit wenigstens einem Arbeitsbereich (10) und einer dem wenigstens einen Arbeitsbereich (10) zugeordneten Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gewindeerzeugungswerkzeug nach Anspruch 27, ausgebildet als Gewindebohrer.
Gewindeerzeugungswerkzeug nach Anspruch 27 oder Anspruch 28, bei dem im Arbeitsbereich (10) mehrere Schneidbereiche (11) angeordnet sind, die durch, vorzugsweise im Wesentlichen längs zur Drehachse verlaufende und/oder als Drallnuten ausgebildete Nuten (40) zum Abführen des Mediums und ggf. von Materialspänen voneinander getrennt sind.
Gewindeerzeugungswerkzeug nach einem der Ansprüche 27 bis 29 mit einem Strömungskanal (14) für das Medium, der mit dem Einlass (4) der Vorrichtung in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist.