DE1162800B - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen von Schraubenspindeln durch Aufwickeln eines Drahts auf einen schraubenfoermig genuteten Spindelkern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B21f

Deutsche Kl.: 7d-16

Nummer: 1 162 800

Aktenzeichen: St 150371 b / 7 d

Anmeldetag: 20. April 1959

Auslegetag: 13. Februar 1964

Es ist bekannt, Schraubenspindeln dadurch herzustellen, daß auf einen schraubenförmig genuteten Kern ein das Gewinde bildender Runddraht unter Zug aufgewickelt wird, welcher mit den Gewindegängen der Mutter unmittelbar oder über zwischengeschaltete Wälzkörper im Eingriff steht, wobei auch das Muttergewinde durch einen schraubenförmigen Draht gebildet werden kann. Im Arbeitsbereich dieser aufgewickelten Drähte herrschen Zugspannungen.

Die die Gewindegänge bildenden schraubenförmigen Drähte sind in ihrem Arbeitsbereich, insbesondere bei Zwischenschaltung von Wälzkörpern, infolge der hohen Flächenpressung einer sehr hohen Beanspruchung ausgesetzt. Mit der Erfindung soll eine höhere Verschleißfestigkeit des Arbeitsbereiches derartiger Spindeln erzielt werden.

Nach der Erfindung wird dies erreicht, indem der dem Spindelkern zulaufende Draht einer Verformung ausgesetzt wird, durch welche an dem auf den Kern aufgebrachten Gewindedraht in seinem äußeren Bereich Tragflanken angeformt und damit nach dem Aufwickeln dort verbleibende Druckspannungen erzeugt werden. Durch das Anformen der Tragflanken wird eine solche Formänderung des Drahts erzeugt, daß der Draht, wäre er sich selbst überlassen, eine gegenüber dem Spindelkerndurchmesser kleinere Schraube bilden würde. Das Aufwickeln auf den Kern erzeugt daher im Arbeitsbereich des Drahtes Druckspannungen.

Eine ähnliche Maßnahme ist beim Herstellen von Rippenrohren bekannt. Hier wird auf das Rohr ein die Rippen bildendes Blech aufgebracht, welches durch einseitiges Abstrecken eines geraden Bandes Schraubenform von einem Durchmesser erhält, welcher kleiner als der Rohrdurchmesser ist. Das durch Hindurchziehen durch eine Matrize schraubenförmig verformte Rippenblech wird daher bei der Aufbringung auf das Kernrohr aufgeweitet, wodurch in seinem äußeren Bereich ebenfalls Druckspannungen entstehen. Im bekannten Fall soll im Gegensatz zur Zielsetzung der Erfindung ein sattes Anliegen der Innenkante des Rippenbleches an dem Kernrohr zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen diesen Teilen erzielt werden. Dies ändert allerdings nichts daran, daß bei der Erfindung dem Grundsatz nach von diesem bekannten Vorgehen Gebrauch gemacht wird, wobei allerdings hier das einseitige Verformen bzw. Strecken des Drahtes einem ganz anderen Ziel, nämlich dem Anformen von Tragflanken, dient, die durch die Druckvorspannung verschleißfester sind.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen
von Schraubenspindeln durch Aufwickeln eines
Drahts auf einen schraubenförmig genuteten
Spindelkern

Anmelder:

Carl Bruno Strandgren, Ecublens (Schweiz)

Vertreter:

P. Meffert, Patentanwalt,

Koblenz, Kaiser-Wilhelm-Ring 27

Als Erfinder benannt:

Carl Bruno Strandgren, Ecublens (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 2. März 1959 (Nr. 70 272)

Fig. 1 ist eine Teilansicht der Schraubenspindel, wobei der das Gewinde bildende Draht auf einem Teil der Schraubenspindel entfernt ist;

F i g. 2 ist eine schematische Draufsicht der Maschine zur Herstellung dieser Schraubenspindel;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fi g. 4 ist eine Teilansicht in größerem Maßstab;
Fig. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4;

F i g. 6 ist eine der Ansicht der F i g. 3 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführung der Maschine;

Fig. 7 zeigt eine Einzelheit dieser Maschine in größerem Maßstab;

Fig. 8 und 9 zeigen Ausführungsabwandlungen der Schraubenspindel;
F i g. 10 zeigt eine zusätzliche Variante.
Die in Fig. 1 dargestellte Schraubenspindel weist einen Körper 1 und ein aufgesetztes Gewinde 2 auf, welches durch einen Metalldraht 3 mit Kreisquerschnitt gebildet wird, welcher in einer schraubenförmigen Nut 4 dieses Körpers angeordnet ist. Sie wird mittels der in F i g. 2 und 3 dargestellten Maschine hergestellt, welche ein Gestell 5 mit zwei parallelen Gleitbahnen 6 aufweist, längs welcher ein Schlitten 7 verschieblich ist. Dieser Schlitten wird mittels der

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Leitspindel 8 verschoben, welche von der ein Spannfutter 9 tragenden Spindel der Drehbank mittels eines unter einem Gehäuse 10 angeordneten Getriebes angetrieben wird.

Zwischen dem Spannfutter 9 und einer üblichen Reitstockspitze 11 ist der Körper 1 der herzustellenden Schraubenspindel angeordnet, welche bereits eine schraubenförmige Nut 4 aufweist, in welche der Draht 3 eingelegt werden soll, welcher von der Spule

größten Teil seines Querschnitts, d. h. in der Zone A, nach Aufwicklung des Drahtes auf den Körper 1 Druckspannungen verbleiben, welche die Härte der Flanken 20 des Gewindes verbessern.

Kurz nach seiner Aufwicklung auf den Körper der Schraubenspindel läuft der Draht 3 unter einer an einem verstellbaren Schlitten 26 angebrachten Druckrolle 24 hindurch. Diese Rolle 24 drückt den Draht in die Nut des Körpers der Schraubenspindel. Die

12 einer an dem Schlitten 7 befestigten Haspel 13 ge- ίο Einstellung ihrer radialen Stellung gestattet eine geliefert wird. ringfügige Veränderung des Durchmessers der ferti-Vor der Spule 12 ist an dem Gestell der Haspel 13 gen Schraubenspindel. Eine gegenüber der Rolle 24 eine Walzvorrichtung 14 angeordnet, welche von dem unter der Schraubenspindel angeordnete Nachlaufaufzuwickelnden Draht durchlaufen wird und diesen lünette 27 hält die Schraubenspindel und verhindert führt. Bei entsprechenden Geschwindigkeiten und bei 15 ihre Durchbiegung. Die Rolle 24 bewirkt auch ein

entsprechender Drehrichtung des Spannfutters 9 und der Leitspindel 8 läuft der Draht 3 zunächst durch die Walzvorrichtung 14 und wird dann allmählich auf den Körper 1 in der zu seiner Aufnahme bestimmten schraubenförmigen Nut 4 aufgewickelt.

Nach der Erfindung wird der Draht 3 auf seiner Arbeitsseite unter Anbringung von Flanken vor seiner Aufwicklung auf den Körper 1 der Schraubenspindel durch Walzen oder Hämmern einer abstreckenden Behandlung unterworfen, durch welche er so stark gedehnt wird, daß dort nach dem Aufwickeln Druckspannungen verbleiben.

Dieses Abstrecken erfolgt mittels der Walzvorrichtung 14, welche eine Hauptrolle 15 mit verhältnismäßig großem Durchmesser aufweist, gegen welche sich die innere Seite des Drahtes legt, sowie zwei Druckrollen 16 mit kleinerem Durchmesser, deren jede von einem Gleitstück 17 getragen wird und auf

Polieren des Drahtes.

Aus Ersparnisgründen besteht der Körper 1 der Schraubenspindel aus gewöhnlichem Stahl, der vor dem Herstellen der Nut 4 in öl oder Wasser gehärtet und angelassen sein kann. Der Draht besteht aus einer hochfesten Legierung, z. B. einem Chrom-Nickel-Stahl, einem Manganstahl oder einem Chrom-Mangan-Stahl. Auch Klaviersaitendrähte sind verwendbar.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schraubenspindel hat die Nut 4 einen Halbkreisquerschnitt, welcher schwer herstellbar ist. Um diesem Nachteil abzuhelfen, kann man dieser Nut ein Vieleckprofil geben, z. B. das in F i g. 8 dargestellte.

Man kann auch der Nut ein Profil geben, welches die Form eines Halbkreises aufweist, wobei jedoch der Grund ausgespart ist, wie dies bei 28 in F i g. 9 für einen zwischen 20 und 60° liegenden Winkels dargestellt ist. Diese Aussparung 28 gewährleistet

die Außenseite des Drahtes einwirkt.

Die Rolle 15 besitzt eine Nut 18 mit halbkreisför- 35 einerseits, daß sich der Draht richtig gegen die Seiten migem Querschnitt, in welcher sich der Draht ab- der Nut legt, und schafft andererseits einen Platz für stützt, während die Rollen 16 eine Nut 19 in Form die Lötstelle bei einer Hartlötung des Drahtes, eines umgekehrten V aufweisen, welche den Draht 3 Zur Verbesserung der Genauigkeit kann man die

übergreift, wie in F i g. 4 und 5 dargestellt. Die bei- Schraubenspindel noch einer zusätzlichen Behandlung den Rollen 16 können etwas verschiedene Profile 40 unterwerfen, welche darin besteht, den Körper 1 zwihaben, um die Flanken schrittweise anzuformen. sehen den Gewindegängen einem Walzvorgang auszu

setzen, um Werkstoff des Körpers unter den auf diesen aufgewickelten Draht zu drücken.

Dieser Arbeitsgang kann, wie in F i g. 10 dargestellt, mittels einer Druckrolle 29 mit leicht balligem Profil erfolgen, welche auf der schraubenförmigen

Mit HiKe von Schrauben 17' werden die Gleitstücke 17 in Richtung auf die Rolle 15 gedrückt, so daß die Rollen 16 einen entsprechenden Walzdruck auf den Draht 3 ausüben.

Infolge des V-förmigen Profils der Rollen werden zwei Flanken 20 am Draht gebildet (Fig. 5).

Wie in F i g. 4 dargestellt, ist der Halbmesser r der Rollen 16 kleiner als der Halbmesser R der Rolle 15, so daß der Walzvorgang den Draht 3 auf seiner Außenseite 22 gegenüber seiner Innenseite 23 verlängert (F i g. 4). Diese starke Dehnung im Flankenbereich bewirkt, daß nach dem Aufwickeln des Drahtes

Zone 30 des Körpers der Schraubenspindel zwischen zwei benachbarten Gewindegängen rollt und Werkstoff unter diese drückt.

Für diesen Arbeitsgang kann die in F i g. 2 und 3 dargestellte Maschine benutzt werden, indem entweder diese Rolle 29 an Stelle der Rolle 24 angebracht wird, um diese Arbeit während eines neuen Vorbeigangs des Schlittens vorzunehmen, oder indem

auf den Körper 1 im Flankenbereich Druckspannungen verbleiben, die im Gebrauch der Spindel abnut- 55 ein zweiter Halter für diese Rolle 29 vorgesehen wird, zungshemmend wirken. welche dann gleichzeitig mit der Rolle 24 eine oder

Diese bleibenden Druckspannungen sitzen in dem zwei Windungen hinter dieser arbeitet, lotrecht schraffierten Teil A (F i g. 5) des Drahtquer- Dieser Stauchvorgang kann auch in mehreren Schnitts, d. h. unter den Flanken 20, welche Lauf- Arbeitsgängen sowie nach einer gewissen Benutzungsbahnen für das mit der Schraubenspindel zusammen- 60 zeit der Schraubenspindel vorgenommen werden, um wirkende Glied bilden. das Spiel infolge der Verquetschung des Metalls und

Die waagerecht schraffierte Querschnittszone B des einer etwaigen Abnutzung auszugleichen. Dieser dem Körper 1 zulaufenden Drahtes ist dagegen der Arbeitsgang kann mehrmals wiederholt werden, wor-Sitz von Zugspannungen, wie auch gegebenenfalls auf ein leichter Einschleifvorgang folgt, um die geeine sehr kleine, vollständig auf der Außenseite des 65 wünschte Oberflächenqualität des Gewindes wiederDrahtes liegende Zone C (Fig. 5). herzustellen. Die Benutzungsdauer der Schrauben-

Der Walzvorgang wird also so vorgenommen, daß spindel kann hierdurch verlängert werden und ein

im vorspringenden Drahtbereich oder wenigstens im Mehrfaches der Benutzungsdauer einer Schrauben-

spindel mit in den Körper derselben eingeschnittenem Gewinde erreichen.

Der Draht kann auch weich oder hart in die schraubenförmige Nut 4 eingelötet werden.

Das Anformen der Flanken am Draht kann auch in einem auf seiner Außenseite vorgenommenen Hämmervorgang bestehen. Gemäß F i g. 6 kann dieser durch eine Vorrichtung 32 durchgeführt werden, welche an dem Schlitten 7 an Stelle der Walzvorrichtung 14 angebracht wird. Die Vorrichtung 32 weist einen festen Amboß 33 und einen beweglichen Kopf 34 auf, welehem von einem durch einen Elektromotor 35' angetriebenen Kniegelenkmechanismus 35 eine hin- und hergehende Bewegung erteilt wird. Der Amboß weist einen Sitz 36 mit einem halbkreisförmigen Querschnitt auf, in welchen der Draht 3 paßt, während der bewegliche Kopf 34 eine V-förmige profilierte Matrize 37 trägt, welche die gleiche Aufgabe wie die Rollen 16 der Walzvorrichtung 14 erfüllt (s. Fig. 7).

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung zwei bewegliche Köpfe aufweisen, welche schräg zueinander liegen und je eine der Abflachungen des Drahtes bilden.

Das Hämmern des Drahtes kann auch in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen durch mehrere hintereinander angeordnete Matrizen mit verschiedenen Profilen vorgenommen werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Schraubenspindeln durch Aufwickeln eines Drahtes auf einen schraubenförmig genuteten Spindelkern, dadurchgekennzeichnet, daß durch Anformen seitlicher Tragflanken (20) an dem dem Kern (1) zulaufenden Draht (3) dieser in seinem späteren Arbeitsbereich derart gedehnt wird, daß der Flankenbereich nach dem Aufwickeln unter bleibender Druckspannung steht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (3) beim Aufbringen auf den Kern (1) in dessen Nut (4) eingepreßt wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Bahn des dem Kern (1) zulaufenden Drahtes (3) angeordnetes, zum Anwalzen der Flanken (20) benutztes Walzenpaar (15, 16) eine gegenüber der Unterwalze (15) im Durchmesser kleinere Oberwalze (16) mit V-förmigem Profil (19) und die Unterwalze (15) ein Halbkreisprofil (18) aufweist.

4. Hämmereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des dem Kern (1) zulaufenden Drahtes (3) eine Hämmereinrichtung (32 bis 37) angeordnet ist, mit der an der außenliegenden Querschnittshälfte des Drahtes Tragflanken anformbar sind.

5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Walzeinrichtung (29), die am Spindelkern (1) zwischen den Gewindegängen angreift und Werkstoff unter den Draht (3) drückt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 043 743;
deutsche Patentschriften Nr. 955 811, 513 460,
636, 141159, 117 992.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1128 714.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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