DE10254319B3 - Verfahren zum Herstellen einer Schraube mit einer Bohrspitze - Google Patents

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Antonio Scanu
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DUVE KALTFORMTECHNIK GmbH
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21H3/00Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube mit einer Bohrspitze, gebildet aus einem eine Spitze 4 ausbildenden Abschnitt 3 und einem daran anschließenden Gewindeabschnitt, wobei sich das Gewinde 2 bis in den Spitzenabschnitt 3 hinein erstreckt, und zumindest einer in dem Spitzenabschnitt 3 angeordneten und in den Schraubenkern 8 eingreifenden Schabenut 7, 7', ist dadurch bestimmt, dass sowohl das Gewinde 2 der Schraube als auch die zumindest eine Schabenut 7, 7' in einem gemeinsamen Fertigungsschritt durch einen Walzvorgang erstellt werden, wobei das bei dem Vorgang des Einbringens der zumindest einen Schabenut 7, 7' in den Schraubenkern 8 durch das Walzwerkzeug verdrängte Material von dem Schraubenkern 8 über die Spitze 4 weggeführt wird und nach abschließendem Ausbilden der zumindest einen Schabenut 7, 7' abgetrennt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube mit einer Bohrspitze, gebildet aus einem eine Spitze ausbildenden Abschnitt und einem daran anschließenden Gewindeabschnitt, wobei sich das Gewinde bis in den Spitzenabschnitt hinein erstreckt, und zumindest einer in dem Spitzenabschnitt angeordneten und in den Schraubenkern eingreifenden Schabenut.
  • Schrauben mit Bohrspitzen werden für eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten benötigt. Beispielsweise werden derartige Schrauben im Holzbau eingesetzt. Diese Schrauben bestehen aus einem an den Schraubenkopf angeformten Schraubenschaft, der zumindest in seinem unteren Abschnitt ein Gewinde trägt. Dieser Abschnitt setzt sich zum Fuß der Schraube hin in einen sich verjüngenden Abschnitt fort, der die Spitze der Schraube ausbildet. Das Gewinde einer solchen Schraube erstreckt sich ebenfalls bis in den Bereich des Spitzenabschnitts hinein. Gegensinnig zu dem Gewinde der Schraube im Bereich des Spitzenabschnittes sind ein oder mehrere Schabenuten, die Gewindegänge durchtrennend und in den Schraubenkern eingreifend, angeordnet. Diese Schabenuten dienen zum Entfernen von Material des vorgesehenen Befestigungsgrundes, ähnlich einem Bohrwerkzeug. Aus diesem Grunde wird eine solche Spitze auch als Bohrspitze bezeichnet.
  • Hergestellt wird eine solche Schraube in herkömmlicher Art und Weise dadurch, dass in einem ersten Schritt die Schraube mit ihrem Gewinde erstellt wird. Das Gewinde wird durch Walzen eines zylindrischen Rohlings ausgebildet. In einem zweiten Bearbeitungsschritt werden die bereits mit dem Gewinde versehenen Schrauben einzeln einer Kerbmaschine zugeführt, mit der die zumindest eine Schabenut in den Bereich der Spitze durch Fräsen eingebracht wird. Für den Fall, dass mehrere Schabenuten vorgesehen sind, werden diese in aller Regel gleichzeitig ausgebildet.
  • Mit diesem Verfahren sind zwar Schrauben mit Bohrspitzen den Anforderungen genügend herstellbar, jedoch ist das Herstellungsverfahren als solches aufwendig, insbesondere im Hinblick auf die notwendige Handhabung der einzelnen, bereits mit einem Gewinde versehene Schrauben zum Zuführen derselben an die Kerbmaschine. Ferner stellt sich mitunter als Nachteil dar, dass die in aller Regel eingesetzten Kerbmaschinen zum Einbringen der benötigten Schabenuten nur Rohlinge mit einer bestimmten Maximallänge bearbeiten können. Wurden Schrauben mit einer Bohrspitze von größeren Längen benötigt, konnten die Schabenuten allenfalls mit mühsamer Handarbeit eingebracht werden.
  • In DE 83 29 783 U1 ist eine selbstbohrende und/oder selbstformende Universialschraube mit einem Schaftabschnitt mit einem Gewinde, das sich bis in den Bereich der geformten Spitze der Schraube hinein erstreckt beschrieben. Im Bereich der Spitze dieser vorbekannten Schraube ist eine die Gewindehöhe reduzierende Formzone angeordnet, damit bei einem Einschrauben dieser Schraube die durch das Gewinde verursachte Reibung reduziert und somit ein Einschrauben der Schraube erleichtert ist. Bei dieser Formkontur handelt es sich jedoch nicht um eine Schabenut, mit der zum Ausbilden des Bohrloches Material abgeschabt wird.
  • Eine weitere Schraube mit einer Gewindeunterbrechung ist aus DE 16 95 768 U1 bekannt. In beiden Dokumenten ist ein Herstellungsverfahren zum Herstellen einer solchen Schraube beschrieben, bei dem in einem einzigen Walzvorgang sowohl das Gewinde der Schraube als auch die Gewindeunterbrechung geformt werden kann. Zu diesem Zweck verfügt eine der beiden miteinander zusammenwirkenden Walzbacken über entsprechende Vorsprünge bzw. Profilierungsnocken. Mit diesen vorbekannten Verfah ren ist es jedoch nicht möglich, in den Schraubenkern eingreifende Vertiefungen, insbesondere keine solchen zur Ausbildung einer in den Kern der Schraube hineingreifenden Schabenut herzustellen.
  • Ausgehend von dem eingangs diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube mit Bohrspitze vorzuschlagen, das nicht nur bezüglich der Herstellung der Schrauben gegenüber vorbekannten Verfahren vereinfacht ist, sondern mit dem auch Bohrspitzen bei Schrauben beliebiger Länge ausgebildet werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelöst, bei dem sowohl das Gewinde der Schraube als auch die zumindest eine Schabenut in einem gemeinsamen Fertigungsschritt durch einen Walzvorgang erstellt werden, wobei das bei dem Vorgang des Einbringens der zumindest einen Schabenut in den Schraubenkern durch das Walzwerkzeug verdrängte Material von dem Schraubenkern über die Spitze weggeführt und nach abschließendem Ausbilden der zumindest einen Schabenut abgetrennt wird, wobei der Schraubenrohling in demjenigen Abschnitt, in dem die zumindest eine Schabenut eingebracht wird, sich zum Unterstützen des Materialtransportes zum Wegführen des beim Einbringen der zumindest einen Schabenut in den Schraubenkern verdrängten Materials während des Schrittes des Einbringens der zumindest einen Schabenut in einem gegenüber Normalbedingungen weicheren Zustand befindet.
  • Bei diesem Verfahren wird sowohl das Gewinde als auch die zumindest eine Schabenut der Schraube in einem gemeinsamen Walzvorgang erstellt. Dies hat zunächst den Vorteil, dass beide Elemente der Schraube in einem einzigen Fertigungsschritt ausgebildet werden können. Ferner ist es möglich geworden, Schrauben beliebiger Länge mit einem Gewinde und einer Bohrspitze auszustatten, da lediglich der Gewindeabschnitt und der Spitzenabschnitt in die Walzbacken eingebracht wird und es für den Vorgang des Walzens letztendlich unerheblich ist, ob der an den Gewindeabschnitt angeformte Abschnitt der Schraube kürzer oder länger ist. Zum bestimmungsgemäßen Einbringen der zumindest einen Schabenut wird der Walzvorgang dergestalt ausgeführt, dass das durch das Walzwerkzeug verdrängte Material des Schraubenkerns beim Ausbilden der zumindest einen Schabenut über die Spitze der Schraube weggeführt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass das durch Ausbilden der zumindest einen Schabenut verdrängte Material des Schraubenkerns zuvor durch das Walzverfahren gebildete Strukturen, beispielsweise die Spitze und das Gewinde nicht zerstört. Das über die Spitze weggeführte Material wird nach Ausbilden der zumindest einen Schabenut abgetrennt. Das Abtrennen ist zweckmäßigerweise Teil des Walzprozesses, so dass nach Abschluß des Walzvorganges die Schraube bezüglich ihrer Formgebung fertiggestellt ist. Zum Abführen des durch Einbringen der zumindest einen Schabenut verdrängten Materials über die Spitze sind die beiden zum Durchführen des Walzvorganges benötigten Walzbacken im Bereich der Spitze geringfügig voneinander beabstandet. Dieser Randspalt wird nach Ausbilden der zumindest einen Schabenut geschlossen, so dass auf diese Weise das weggeführte Material durch Abscheren abgetrennt wird.
  • Für den Fall, dass sich im Zeitpunkt des Einbringens der zumindest einen Schabenut an der Spitze der Schraube eine sich aus bei vorangegangenen Walzschritten angefallenem überschüssigem Material gebildete Butze befindet, wird das beim Ausbilden der zumindest einen Schabenut verdrängte Material in die Butze hineingepreßt.
  • Zum Unterstützen des Prozesses des Wegführens des durch Einbringen der zumindest einen Schabenut verdrängten Materials des Schraubenkerns wird die Schraube zumindest in dem Abschnitt, in dem die Schabenut eingebracht werden soll, bis in den Bereich der Spitze hinein in einen gegenüber Normalbedingungen weicheren Zustand gebracht, beispielsweise durch thermisches Einwirken. Es ist dann ein Materialfluß aus dem Bereich der Schraube, in dem die zumindest eine Schabenut eingebracht werden soll bis in den Bereich der Spitze zum Auspressen des bei diesem Walzvorgang überschüssig werdenden Materials erleichtert. Zweckmäßig ist es, wenn der Bereich der Schraube, der sich in dem gegenüber Normalbedingungen weicheren Zustand befinden soll, sich bereits in diesem Zustand befindet, bevor das oder die Walzwerkzeuge auf diesen Abschnitt der Schraube einwirken, um die zumindest eine Schabenut auszubilden.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
  • 1: eine schematisierte Darstellung eines Schraubenrohlings,
  • 2: eine schematisierte Darstellung des unteren Abschnittes einer Schraube während eines Walzprozesses vor einer Ausbildung von Schabenuten und
  • 3: der Bereich der Schraube der 2 nach Einbringen von zwei Schabenuten.
  • Zum Herstellen einer Schraube mit einer Bohrspitze, die ein oder mehrere, in den Schraubenkern hineinreichende Schabenuten umfaßt, werden das Gewinde und die Schabenuten in einem einzigen gemeinsamen Walzvorgang an einem Schraubenrohling 1 ausgebildet. Bei dem in den Figuren gezeigten Schraubenrohling 1 handelt es sich um einen stabförmigen Rohling mit zylindrischer Mantelfläche, an dessen in den Figuren nicht dargestellten Ende ein Schraubenkopf bereits angestaucht worden ist. In 1 und in den weiteren 2 und 3 ist lediglich der Bereich des Schraubenfußes in unterschiedlichen Bearbeitungszuständen während des Walzvorganges gezeigt. Die 1 zeigt den Schraubenrohling 1 vor Eintritt in den zwischen zwei Walzbacken befindlichen Walzspalt eines Walzwerkzeuges.
  • Die Walzbacken des Walzwerkzeuges sind ausgebildet, dass zunächst das Gewinde 2 und der Endabschnitt 3 zum Ausbilden einer Spitze 4 ausgeprägt bzw. gebildet werden. Das beim Ausbilden des Endabschnittes 3 zum Formen der Spitze 4 angefallene und nicht benötigte Material des Schraubenrohlings 1 wird seitlich aus dem wirksamen Bereich der beiden Walzbacken herausgepreßt und bildet dort eine sogenannte Butze 5. Die Spur des seitlichen Abschlusses der Walzbacken ist in den Figuren mit den Bezugszeichen 6 gekennzeichnet. Dieses Zwischenstadium zum Erstellen der gewünschten Schraube mit bereits ausgebildeten Gewinde 2 und der Spitze 4 ist in 2 wiedergegeben.
  • Beim weiteren Durchlaufen des Walzwerkzeuges wird die zumindest eine Schabenut in den unteren Abschnitt des in 2 gezeigten Zwischenproduktes eingebracht. Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in den unteren Abschnitt 3 zwei Schabenuten 7, 7' eingebracht werden sollen. Dies erfolgt durch entsprechende Konfektionierung der Walzbacken. Diese sind dergestalt konzipiert, dass die Schabenuten 7, 7' nicht nur die bereits erstellten Gänge des Gewindes 2 durchtrennen, sondern insbesondere in den Schraubenkern 8 eingebracht werden. Die Schabenuten 7, 7' stellen somit eine Vertiefung in dem Schraubenkern 8 dar. Beim Einbringen der Schabenuten 7, 7' wird das von den Walzbacken verdrängte Material zum Einprägen der gewünschten Schabenuten 7, 7' über den Endabschnitt und die Spitze 4 in die Butze 5 abgeführt. Die Butze 5 hat sich im Zuge dieses Prozesses durch Aufnahme des beim Einprägen der Schabenuten 7, 7' anfallenden überschüssigen Materiales vergrößert (vgl. 3). Zum Unterstützen dieses Materialtransportes ist bei dem beschriebenen Walzvorgang Sorge dafür getragen worden, dass das Material im Bereich des Fußes der Schraube vor dem Einbringen der Schabenuten 7, 7' gegenüber seinem normalen Zustand erweicht ist, da dann ein das überschüssige Material abführender Materialtransport erleichtert ist. Eine solche Maßnahme zum Erleichtern des Walzprozesses ist zweckmäßigerweise dann einzusetzen, wenn das Material des Schraubenrohlings 1 relativ hart ist.
  • In einem in den Figuren nicht mehr dargestellten Stadium wird nach Einbringen der Schabenuten 7, 7' die Butze 5 von der Spitze 4 abgetrennt. Dies erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass ein zwischen den beiden Walzbacken befindlicher Spalt zum Durchlassen des beim Einbringen der Schabenuten 7, 7' verdrängten Materials sich nach Abschluß dieses Walzvorganges schließt, so dass beim weiteren Durchlaufen der Schraube durch die Walzbacken die Butze 5 selbsttätig abgeschert wird.
  • Aus der Beschreibung der Erfindung wird deutlich, dass mit dem beschriebenen Herstellungsprozeß die gewünschten Schrauben auf einfache und insbesondere auch kostengünstige Art und Weise herstellbar sind. Dabei ist es ohne Relevanz, ob die Schabenut lediglich im Bereich des die Spitze bildenden verjüngten Abschnittes oder sich bis in dem Gewindeabschnitt hinein erstreckt.
  • Ferner ist es für das beschriebene Verfahren unerheblich, ob ein oder mehrere Schabenuten in den Schraubenkern eingebracht werden.
  • 1
    Schraubenrohling
    2
    Gewinde
    3
    Endabschnitt
    4
    Spitze
    5
    Butze
    6
    Spur der Walzbacken
    7, 7'
    Schabenut
    8
    Schraubenkern

Claims (3)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Schraube mit einer Bohrspitze, gebildet aus einem eine Spitze (4) ausbildenden Abschnitt (3) und einem daran anschließenden Gewindeabschnitt, wobei sich das Gewinde (2) bis in den Spitzenabschnitt (3) hinein erstreckt, und zumindest einer in dem Spitzenabschnitt (3) angeordneten und in den Schraubenkern (8) eingreifenden Schabenut (7, 7'), dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Gewinde (2) der Schraube als auch die zumindest eine Schabenut (7, 7') in einem gemeinsamen Fertigungsschritt durch einen Walzvorgang erstellt werden, wobei das bei dem Vorgang des Einbringens der zumindest einen Schabenut (7, 7') in den Schraubenkern (8) durch das Walzwerkzeug verdrängte Material von dem Schraubenkern (8) über die Spitze (4) weggeführt und nach abschließendem Ausbilden der zumindest einen Schabenut (7, 7') abgetrennt wird, wobei der Schraubenrohling (1) in demjenigen Abschnitt, in dem die zumindest eine Schabenut (7, 7') eingebracht wird, sich zum Unterstützen des Materialtransportes zum Wegführen des beim Einbringen der zumindest einen Schabenut (7, 7') in den Schraubenkern (8) verdrängten Materials während des Schrittes des Einbringens der zumindest einen Schabenut (7, 7') in einem gegenüber Normalbedingungen weicheren Zustand befindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bei dem Vorgang des Erstellens der zumindest einen Schabenut (7, 7') verdrängte Material des Schraubenkerns (8) einer an der Spitze (4) der Schraube befindlichen Butze (5) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Unterstützen des Materialtransportes zum Wegführen von beim Einbringen der zumindest einen Schabenut (7, 7') in den Schraubenkern (8) verdrängten Materials über die Spitze (4) die Schraube in demjenigen Abschnitt in dem die zumin dest eine Schabenut (7, 7') eingebracht werden soll, bereits in ihrem gegenüber Normalbedingungen weicheren Zustand gebracht worden ist, bevor das oder die WalzwerkzeugSe auf diesen Abschnitt der Schraube zum Erstellen der zumindest einen Schabenut (7, 7') einwirken.
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