DE1575167C - Bohrschraube - Google Patents

Description

I 575 167

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrschraube mit einem durch Pressen erzeugten Bohrende, das auf gegenüberliegenden Seiten einer Axialebene zwei diagonal gegenüberliegende Nuten aufweist, wobei das Bohrende mit auswärts und zum Kopfende hin divergierenden, zwischen den Nuten liegenden Endflächen versehen ist und die Nuten von ersten, parallel zur Axialebene verlaufenden Flächen begrenzt sind, deren radial äußere Begrenzung Schneidkanten bilden, während die zweiten, die Nuten begrenzenden Flächen rechtwinklig zu den ersten stehen und in Ebenen liegen, die zur Längsachse der Schraube entgegengesetzt geneigt sind, wobei zwischen den ersten Nutflächen ein schmaler Steg gebildet ist. Bei einer bekannten Bohrschraube dieser Art weist der Steg einen die beiden Schneidkanten schräg verbindenden Grat auf, der durch die Schrägstellung der beiden Endflächen gebildet ist. Drückt man diesen Grat gegen den zu bohrenden Werkstoff, erfolgt nur ein Wegdrücken von Werkstoff unterhalb des Steges. Diese bekannte Bohrschraube ist eher mit einem Gewindeschneideisen zu vergleichen, da bei dieser Bohrschraube durch deren Bohrspitze erst ein Loch gebohrt wird und anschließend durch den allmählich ansteigenden Gewindeaußendurchmesser um die sich bis in die einzelnen Gewindegänge hinauf erstreckenden Schneidkanten beim Eindrehen der Bohrschraube in das von ihrer Bohrspitze gefertigte Loch spanabhebend, wie bei einem Gewindeschneideisen, allmählich Gewindegänge bis zur vollen Gangtiefe eingegraben werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfach herstellbare Bohrschraube der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die außer einer guten Bohrleistung beim Ansetzen nicht verläuft und beim Bohren nicht zum Taumeln neigt und die für die Herstellung des Gegengewindes ein relativ geringes Drehmoment erfordert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der schmale, flache Steg zwei etwa parallel zueinanderliegende Schneidkanten aufweist, die in die zwischen den ersten Nutflächen und den Endflächen liegenden Schneidkanten übergehen, welche etwa auf einem Durchmesser liegen, der in an sich bekannter Weise größer als der Gewindekerndurchmesser ist, und daß die Endflächen des abgerundeten Bohrendes mit verschiedenen Krümmungsradien, die größer als der Radius des Bohrendes sind, im Bereich der Schneidkanten hinterschnitten sind.

Durch die den schmalen Steg begrenzenden Schneidkanten erfolgt im Unterschied zu der bekannten Bohrschraube beim Bohren tatsächlich ein Abheben von Werkstoff. Darüber hinaus wird bei der erfindungsgemäßen Bohrschraube nach dem Bohren eines Loches, dessen Durchmesser größer als der Gewindekerndurchmesser der Schraube ist, von einem in seiner radialen Ausdehnung allmählich zunehmenden Gewindegang in die Innenseite des von der Bohrspitze erzeugten Loches ein Gewinde eingeprägt, wobei der Werkstoff durch den Gewindegang der Bohrschraube infolge der im Durchmesser größeren Bohrung seitlich und einwärts kalt verfließt, um das Gewinde zu bilden.

Die Erfindung ist im nachstehenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schraube,

F i g. 2 eine Ansicht eines Schraubenrohlings, wie er zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Schraube verwendet wird,

F i g. 3 eine auseinandergezogene Perspektivdarstellung, die zeigt, wie die Bohrspitze erfindungsgemäß geformt oder geschmiedet wird,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 in F i g. 11 in vergrößertem Maßstab, aus dem eine Zwischenstufe in der Herstellung der Bohrspitze zu ersehen ist, F i g. 5 eine vergrößerte Ansicht auf die Bohrspitze

ίο der in F i g. 1 gezeigten Schraube,

F i g, 6 eine Einzelheit der in F i g. 1 gezeigten Schraube, die weitere Details der Bohrspitze zeigt, F i g. 7 eine Ansicht der in F i g. 6 gezeigten Bohrspitze aus einer um 90° zur Ansicht in F i g. 6 gedrehten Blickrichtung,

F i g. 8 eine Ansicht der in F i g. 6 und 7 gezeigten

Bohrspitze aus einer um 45° zur Ansicht in Fig. 6 sowie zur Ansicht in F i g. 7 gedrehten Blickrichtung, F i g. 9, 10,11 und 12 Schnitte nach der Linie 11-11 in F i g. 4, wobei die einzelnen Lagen der Formpreßwerkzeuge während der Formgebung eines Schraubenrohlings gezeigt sind,

Fig. 13 einen Schnitt im verkleinerten Maßstab, aus dem die Art und Weise zu ersehen ist, wie die Gewindegänge an den Schraubenrohling angeformt werden,

Fig. 14 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schraube,

Fig. 15 eine Ansicht der in Fig. 14 gezeigten Bohrspitze aus einer um 90° zu der in Fig. 14 gezeigten Ansicht gedrehten Blickrichtung,

Fig. 16 eine Ansicht der Bohrspitze von unten, nach den F i g. 14 und 15,

Fig. 17 eine der Fig. 12 entsprechende Einzelheit im Schnitt, aus der zu ersehen ist, wie die Bohrspitze in dem abgewandelten Ausführungsbeispiel hergestellt wird.
Die Schraube 20 umfaßt einen Schaft 24, der in j

eine Bohrspitze 26 übergeht. Das der Bohrspitze j gegenüberliegende Ende des Schafts ist mit einem Kopf 28 versehen, der geeignete Schlitzformen zur Aufnahme eines Schraubenziehers aufweist, beispielsweise einen Kreuzschlitz 30.

Auf den Schaft 24 sind Gewindegänge 32 aufgerollt. Die Gewindegänge erstrecken sich vom Kopf bis zur Bohrspitze; gegebenenfalls können die Gewindegänge sich auf die Bohrspitze 26 selbst erstrecken. Ein oder zwei Gewindegänge 32' nehmen an der Bohrspitze zur Spitze hin in ihrem Spitzendurchmesser in einer Richtung progressiv ab, um den Beginn des Gewindeschneidens in einem Werkstück zu erleichtern. Gemäß der Darstellung in den F i g. 6 und 7 sind die Gewindegänge 32 in axialer Richtung des Schraubenschafts im Abstand angeordnet. Dabei haben die Wurzeln 36 der Gewindegänge einen bestimmten, im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser, der kleiner als der größte Durchmesser der Bohrspitze 26 ist.

Die Bohrspitze 26 ist formgepreßt bzw. geschmiedet, und bildet einen im wesentlichen zylindrischen Körper 38. In die Bohrspitze sind gegenüberliegende Nuten 40 und 42 eingeformt. Diese Nuten sind jeweils durch erste, im wesentlichen ebene parallele Flächen 44 und 46, die in entgegengesetzte Richtungen zeigen und zu beiden Seiten einer Axialebene liegen, und durch zweite Flächen 48 und 50 begrenzt, die jeweils rechtwinklig zu den Flächen 44 und 46

ORIGINAL INSPECTED

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stehen und sich in Ebenen befinden, die gegen die benen Weise der dabei entstehende zylindrische Längsachse der Schraube entgegengesetzt geneigt Körper 38 einen Durchmesser erhält, der gleichförsind. mig und im wesentlichen der gleiche wie der Aus-Wie am besten aus den F i g. 5 und 7 zu ersehen gangsdurchmesser des gewindelosen Schafts 80 ist. ist, weisen die Nuten 40 und 42 ihre geringste Tiefe 5 Um die Bohrspitze herzustellen, werden Formpreßan den Ansatzpunkten 52 und 53 am hinteren Ende oder Schmiedewerkzeuge 86 und 88 verwendet, wie der Bohrspitze auf. Die Nutflächen 48, 50 kreuzen sie in den F i g. 3, 4 und 9 bis 12 gezeigt sind. Diese sich in einem Punkt 54 (F i g. 7), der auf der Längs- Formwerkzeuge sind so ausgebildet, daß sie in Vorachse der Schraube liegt und im axialen Abstand richtungen bekannter Konstruktion eingebaut und nach innen vom freien Ende 56 der Schraube ver- io von ihnen entsprechend dem vorgesehenen Besetzt ist. Damit weist die Bohrspitze einen schmalen wegungsablauf verschoben werden können. Solche Steg 58 zwischen dem gedachten Punkt 54 und der Vorrichtungen, auf deren Konstruktion hier nicht im Spitze 56 auf. Die gegenüberliegenden Seiten des einzelnen eingegangen zu werden braucht, können Stegs 58 bilden Fortsetzungen der Nutflächen 44 und mit hoher Leistung betrieben werden, wobei Aus-46. Dieser schmale Steg, der gemäß der Darstellung 15 stoßzahlen in der Größenordnung von einigen Inulin Fig. 7 eine dreieckige Form aufweist, versieht die dert Einheiten pro Minute erreicht werden.
Schraube mit einer starken, gut abgestützten, jedoch Die Formwerkzeuge 86 und 88 sind identisch aufrelativ dünne Schneide, die ein Anbohren des Werk- gebaut und in gegenüberliegender Lage angeordnet, Stücks erleichtert. um eine Schubbewegung zwischen einer voll geöff-Die Bohrspitze 26 der Schraube umfaßt Endflächen 20 neten Stellung gemäß der Darstellung in Fig. 9 und 60 und 62 zwischen den Nuten. Die Flächen 60 und einer voll geschlossenen Stellung gemäß der Darstel-62 werden von den Nutflächen 44 und 46geschnitten, lung in Fig. 12 während der Formgebung eines wodurch gerade Kanten 64 und 66 entstehen, die sich Schraubenrohlings ausführen zu können,
von den Enden 67 und 69 des kurzen Stegs 58 aus Die Formwerkzeuge 86 und 88 sind jeweils mit nach außen und nach hinten erstrecken. Die diver- 25 identischen Ausnehmungen 90 und 92 versehen, die gierenden Kanten 64 und 66 sind Fortsetzungen der obere Enden in der Form von Zylindersegmenten Kanten 68 und 70 an gegenüberliegenden Seiten des umfallen, wie das in Fig. 3 durch die Halbkreise94 Stegs und dienen mit diesen als Schneidkanten für die und 96 an den Schnittstellen zwischen den Ober-Bohrspitze der Schraube. flächen der Ausnehmungen und den oberen Flächen Um die Schneidleistung der Kanten 64 und 66 zu 30 98 und 99 des Formblocks gezeigt ist. Der Radius erhöhen, sind die Endflächen 60 und 62 unmittelbar der Ausnehmungen 90 und 92 an deren oberen hinter den Kanten hinterschnitten. Gleichzeitig sind Enden ist im wesentlichen der gleiche wie der Radie Endflächen 60 und 62 gerundet und nähern sich dius des gewindelosen Schafts 80 des Schraubenrohder Form eines Segments einer Kugel an, um damit lings. Die Ausnehmungen 90 und 92 sind jeweils von gegen Verschleiß oder Bruch eine erhöhte Festigkeit 35 geraden, senkrechten Schneidkanten 100 und 102 an und Widerstandsfähigkeit zu erbringen. Der Krüm- einer Seite begrenzt; diese Kanten dienen zum Einmungsradius der Endflächen 60 und 62 variiert und schließen des Rohlings während der Formgebung ist größer als der Radius des im wesentlichen zylin- und zum Abscheren von möglicherweise vorhandenem drischen Spitzenkörpers 38. Diese Ausbildung ist am Grat vom Rohling, Die Kanten 100 und 102 gehen besten aus den F i g. 6 und 8 zu ersehen, in denen 40 jeweils in nach unten und nach innen schräg verdie gekrümmten Kanten 72 und 74 an den Schnitt- laufende Kanten 104 und 106 über, die dazu dienen, linien der Nutflächen 50 und 48 mit den Endflächen die Spitze 84 des Schraubenrohlings an den zuvor 60 und 62 gezeigt sind. Gemäß der Darstellung er- beschriebenen geraden Schneidkanten 64 und 66 abstrecken sich die gekrümmten Kanten 72 und 74 in zuscheren.

axialer Richtung des Schraubenschafts um ein Maß, 45 Wie in den Zeichnungen und insbesondere in das wesentlich größer als das Maß ist, um das sich F i g. 3 gezeigt ist, sind in den Ausnehmungen 90 und die Schneidkanten 64 und 66 in axialer Richtung er- 92 der Formwerkzeuge diese teilweise ausfüllende strecken. Diese Beziehung ergibt sich ferner durch Erhebungen 108 und 110 vorgesehen, die von flach die Form der Schnittlinien 76 und 78 zwischen den nach vorn gerichteten Formflächen 112 und 114 und Endflächen 60 und 62 und den zylindrischen Seiten- 50 von schrägen Seitenflächen 116 und 118 gebildet sind, flächen des Körpers 38. wobei die Seitenflächen rechtwinklig zu den Form-Die Schraube wird aus einem Rohling 22 herge- flächen stehen. Die Flächen 112 und 114 bilden die stellt, der mit dem bereits beschriebenen Kopf 28 Nutflächen 44 und 46, während die Formflächen 116 versehen ist, von dem aus sich ein glatter, gewinde- und 118 die Nutflächen 48 und 50 erzeugen,
loser Schaft 80 erstreckt. Der Schaft 80 weist in seiner 55 Die unteren Enden der Ausnehmungen der Forro-Ausgangsform einen im wesentlichen gleichförmigen werkzeuge weisen jeweils gerundete Flächen 120 und Druchmesser auf, der kleiner als der Gewindeaußen- 122 auf (Fig. 4). Diese gerundeten Flächen, die sich durchmesser und größer als der Kerndurchmesser ist. von den Schnittstellen mit den Schneidkanten 104 Der zylindrische Teil des Schafts 80 des Schrauben- und 106 weg erstrecken, bilden Fließformen, gegen rohlings geht in ein konisches Zwischenstück 82, 82, 60 die das Schraubenmaterial gepreßt wird, um die ge- und das konische Zwischenstück seinerseits geht in krümmten und hinterformten Endflächen 60 und 62 ein Endstück 84 mit kleinerem Druchmesser über. der Bohrspitze zu erhalten.

Die axiale Länge des konischen Zwischenstücks 82 Wenn die Formwerkzeuge während einer Formist im wesentlichen gleich der Länge der Bohrspitze gebung gegeneinander verschoben werden, fluchten 26 der fertigen Schraube. Ferner steht die Konizität 65 die Schneidkanten 100 und 104 mit der ebenen Fläche des Zwischenstücks 82 in einer Beziehung zur Größe 114, während die Schneidkanten 102 und 106 mit und Lage der Nuten in der fertigen Schraube, so daß der ebenen Fläche 112 fluchten. Wie in den F i g. 3 bei einer Formgebung der Bohrspitze in der beschrie- und 4 gezeigt ist, sind die Formblöcke bei 124 und

126 unterhalb der unteren Enden der Schneidkanten 104 und 106 hinterschnitten, um Raum für das Schraubenende 84 des Rohlings zu belassen.

Bei der Herstellung der Bohrspitze wird zunächst der Rohling zwischen die offenen Formwerkzeuge gebracht, wie das in F i g. 9 gezeigt ist. Dann werden die Formwerkzeuge aufeinander zu bewegt und durchlaufen dabei die in den Fig. 10 und 11 gezeigten Zwischenstufen, ehe sie in die in F i g. 12 gezeigte Endstellung gelangen. Während einer solchen Bewegung verdrängen die Erhebungen 108 und 110 der Formwerkzeuge progressiv das Material des konischen Zwischenstücks 82 des Rohlings, um die zuvor beschriebenen Nuten zu bilden. Die ursprüngliche Konizität des Zwischenstücks 82 gemäß der Darstellung in F i g. 2 und gemäß der Darstellung in gestrichelten Linien in F i g. 4 steht in einer bestimmten Beziehung zur Form des Formwerkzeugs, nämlich so, daß die Verdrängung des Materials am größeren Ende des Zwischenstücks 82 beginnt und progressiv in Richtung auf das kleinere Ende zunimmt. Während sich die Formwerkzeuge auf die in F i g. 12 gezeigte geschlossene Stellung bewegen, wird das Material des Schraubenrohlings von den Erhebungen des jeweiligen Formwerkzeugs aus im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Quadranten in die Ausnehmung des gegenüberliegenden Formwerkzeugs gedrückt. Mit diesem fortschreitenden Effekt wird das Material aus der ursprünglichen konischen Form, wie das durch die gestrichelten Linien in F i g. 4 angedeutet ist, in die im wesentlichen zylindrische Form an den Seiten der Taschen oder Ausnehmungen gedrückt. Ferner wird das Material axial und radial gegen die gerundeten Flächen 120 und 122 an den unteren Enden der Taschen gedrückt, wie das in einer Zwischenstufe in F i g. 4 gezeigt ist, um die Endflächen 60 und 62 zu bilden. Diese Formgebung ist dann abgeschlossen, wenn die Formwerkzeuge die in F i g. 12 gezeigte voll geschlossene Stellung eingenommen haben. Dabei wird gleichzeitig das untere Ende 84 vom übrigen Teil des Rohlings abgezwickt. Das Materialvolumen des ursprünglichen Zwischenstücks 82 beträgt vorzugsweise etwas mehr als das Volumen, das für die fertige Bohrspitze benötigt wird. Dieses überschüssige Material wird von den Formwerkzeugen während der Formgebung abgeschert.

Nach dem Formen der Bohrspitze gemäß der vorangegangenen Beschreibung wird der Rohling durch Gewinderollbacken 128 und 130 gemäß der Darstellung in F i g. 13 geführt. Die Konstruktion solcher Gewinderollbacken und deren Arbeitsweise sind bekannt und brauchen an dieser Stelle nicht beschrieben zu werden. Dabei ergibt sich am Gewindeaußendurchmesser, der größer als der Durchmesser des gewindelosen Schafts 80 ist, während der Kerndurchmesser kleiner als der Durchmesser des gewindelosen Schafts 80 und kleiner als der Durchmesser des Spitzenkörpers 38 ist. Damit können die Schneidkanten 64 und 66 ein Loch in ein Werkstück bohren, dessen Durchmesser größer als der Kerndurchmesser des Gewindes ist, während die Fortsetzungen 132, 134 der Schneidkanten 64, 66, die sich an den zylindrischen Seiten des Spitzenkörpers 38 entlang erstrecken, das Loch im Werkstück auf einen Durchmesser aufreiben, der größer als der Kerndurchmesser des Gewindes ist. Die Gewindegänge können so gerollt sein, daß sie im wesentlichen am oberen Ende der Bohrspitze enden; sie können aber auch mindestens teilweise an der Spitze entlanggeführt werden. Sie können sogar so weit geführt sein, daß sie von den Nuten geschnitten werden. Vorzugsweise sind Gewindegänge, die sich über dieBohrspitze erstrecken, so geformt, daß sie progressiv in ihrer Höhe und in ihrem Durchmesser in Richtung auf das Ende der Bohrspitze abnehmen. Nach der Formgebung können Schrauben, die aus Stahl oder einem anderen geeigneten Metall hergestellt sind, vergütet und gehärtet werden.

In den F i g. 14 und 15 bis 17 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei diese Konstruktion der zuvor beschriebenen in vieler Hinsicht entspricht, was durch die Verwendung gleicher Bezugszeichen für die Bezeichnung gleicher Einzelheiten angedeutet ist, an die der Buchstabe »α« angehängt ist. Die Schraube dieses Ausführungsbeispiels kann nach dem gleichen Verfahren wie zuvor hergestellt werden; sie unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Schraube nur dadurch, daß durch entsprechende Ausbildung der Formwerkzeuge die Schneidkanten 64 a und 66 a in einer gemeinsamen Ebene liegen, die durch die Längsachse der Schraube führt. Darüber hinaus sind die Formwerkzeuge geringfügig abgewandelt, so daß der mittlere Steg 58 α und dessen gegenüberliegende Seiten, die Fortsetzungen der Flächen 44 α und 46 a sind, in diagonaler Richtung gegen die genannte Ebene etwas geneigt sind. Der Steg 56 a liegt also unter einem Winkel zur gemeinsamen Ebene der Schneidkanten 64 a und 66 a. Der Winkel kann beispielsweise in der Größenordnung von 15° liegen.

Die in den F i g. 14 bis 16 gezeigte Anordnung, bei der die Schneidkanten in der gleichen Ebene liegen, begünstigt ein gerades und wirkungsvolles Bohren noch weiter. Aus der dargestellten Schraube 20 a ist auch zu ersehen, wie die Gewindegänge 32 a über die Bohrspitze 26 a hinaus geführt werden können. Es versteht sich aber, daß das Gewinde auch oberhalb der Bohrspitze enden kann. Allgemein soll die Anordnung so sein, daß die Länge des gewindelosen Teils der Spitze zumindest der Dicke des Werkstücks entspricht, in das die Schraube eingebohrt werden soll. Damit ist gewährleistet, daß der Bohrvorgang abgeschlossen ist, wenn die Gewindegänge am Werkstück angreifen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bohrschraube mit einem durch Pressen erzeugten Bohrende, das auf gegenüberliegenden Seiten einer Axialebene zwei diagonal gegenüberliegende Nuten aufweist, wobei das Bohrende mit auswärts und zum Kopfende hin divergierenden, zwischen den Nuten liegenden Endflächen versehen ist und die Nuten von ersten, parallel zur Axialebene verlaufenden Flächen begrenzt sind, deren radial äußere Begrenzung Schneidkanten bilden, während die zweiten, die Nuten begrenzenden Flächen rechtwinklig zu den ersten stehen und in Ebenen liegen, die zur Längsachse der Schraube entgegengesetzt geneigt sind, wobei zwischen den ersten Nutflächen ein schmaler Steg gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der schmale, flache Steg (58) zwei etwa parallel zueinanderliegende Schneidkanten (68, 70) aufweist, die in die zwischen den ersten Nutflächen (44, 46) und den Endflächen (60, 62)

liegenden Schneidkanten (64, 66) übergehen, welche etwa auf einem Durchmesser liegen, der in an sich bekannter Weise größer als der Gewindekerndurchmesser ist, und daß die Endflächen (60, 62) des abgerundeten Bohrendes (26) mit verschiedenen Krümmungsradien, die größer als der Radius des Bohrendes sind, im Bereich der Schneidkanten hinterschnitten sind.

2. Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Nutflächen (44, 46) ίο und die Schneidkanten (64, 66) zu beiden Seiten der Axialebene liegen.

3. Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutflächen (44α, 46«) und die Schneidkanten (64a, 66a) in der Axialebene liegen und der Steg (58«) sowie dessen Schneidkanten schräg zu dieser Ebene verlaufen.

4. Bohrschraube nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangskanten (76, 78) der Endflächen (60, 62) in die zylindrische Mantelfläche des Bohrendes (26) an den Schneidkanten (64, 66) in einer geringeren axialen Entfernung vom Steg (58) liegen, als an den konvex gerundeten Bereichen der Endflächen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY