DE1750254A1 - Werkstueckbohrung mit Einsenkung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Werkstückbohrungen, die zur Aufnahme entsprechender Einsätze vorgesehen sind, und betrifft insbesondere zylindrische Einsenkungen an Werkstückbohrungen zur Anpassung an Einsätze, die zum Festlegen in den Werkstückbohrungen einen ausweitbaren Teil haben.

Mit der zunehmenden Verwendung von Einsätzen mit einem ausweitbaren Kopf zur Arretierung des Einsatzes in einer Werkstückbohrung wird die Härte des Werkstückmaterials im Vergleich zu derjenigen des Werkstoffes für den Einsatz, besonders für dessen ausweitbaren Sperrteil, immer wichtiger. Die Zuverlässigkeit der Arretierung ist mindestens teilweise eine Funktion der Härte des Materials für das Werkstück im Vergleich zur Härte der Materialzusammensetzung für den Einsatz. Wenn das Werkstück aus Materialien besteht, die härter sind als das Material des Einsatzes, macht es große Schwierigkeiten, durch Ausweiten eines Teils des Einsatzes bis zum arretierenden Eingriff mit der Werkstückbohrung eine befriedigende Sperre gegen ein Herausdrehen zu erzielen. Dies gilt auch trotz der Anbringung von sperrenden Riefen an dem Einsatz zusätzlich zu der Ausweitbarkeit eines Teils des Einsatzes.

Die Erfindung behebt diesen Mangel, indem sie längslaufende Riefen an der Längswand der Einsenkung einer Werkstückbohrung vorsieht. Nach dem Einschrauben des passenden ausweitbaren Einsatzes in die Werkstückbohrung wird mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs ein Teil des Einsatzes nach außen vorgetrieben, wodurch eine Sperre gegen Verdrehen des Einsatzes zur Werkstückbohrung zustande kommt und zwar dadurch, dass die äußere Wand des ausgeweiteten Einsatzteils in engem Kontakt mit den Riefen der Werkstückbohrung zusammengepresst wird.

Die vielseitige Verwendbarkeit der Erfindung liegt auf der Hand, da offensichtlich Einsätze mit mannigfaltigen äußeren Wänden oder Außenflächen an dem ausweitbaren Teil, etwa mit gleichmäßigem, durchgehenden Außengewinde, mit dem Gewinde überlagerten Riefen oder mit einer glatten Außenfläche ohne Gewinde, im Rahmen der Erfindung brauchbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkstückbohrung mit einer Einsenkung vorzusehen, die in der Lage ist, einen nach außen ausgeweiteten Einsatz gegen eine axiale Verschiebung und eine Verdrehung zu arretieren. Gemäß der Erfindung soll die Einsenkung diese Funktion für vielgestaltige Konfigurationen des ausweitbaren Kopfes des Einsatzes erfüllen. Diese verbesserte Einsenkung soll sich durch einfache herkömmliche Werkzeuge formen lassen.

Weitere Aufgaben und Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 einen Aufriß einer Werkstückbohrung, die mit der verbesserten Einsenkung gemäß der Lehre der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf die Bohrung mit der verbesserten Einsenkung der Fig. 1;

Fig. 3 einen Aufriß, zum Teil im Schnitt, eines Einsatzes, der für die Bohrung und die verbesserte Einsenkung der Fig. 1 und 2 paßt und der auf seiner ganzen Länge ein gleichmäßiges Außengewinde trägt und einen ausweitbaren Kopfteil hat;

Fig. 4 eine Ansicht von oben auf den in Fig. 2 dargestellten Einsatz;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt der Bohrung und verbesserten Einsenkung der Fig. 1 und 2, in welchen der Einsatz der Fig. 3 aufgenommen ist. Der Einsatz ist im Aufriß und zum Teil im Schnitt gezeigt. Der ausweitbare Kopf des Einsatzes hat noch seine normale Lage vor der Ausweitung;

Fig. 6 eine Ansicht von oben, die den Einsatz der Fig. 3 in der Werkstückbohrung mit der verbesserten Einsenkung der Fig. 5 aufgenommen veranschaulicht;

Fig. 7 den Einsatz der Fig. 3 in der Werkstückbohrung und verbesserten Einsenkung der Fig. 5, wobei aber der ausweitbare Kopf des Einsatzes bereits nach außen in die Riefen der Einsenkung der Werkstückbohrung getrieben ist, so dass er den Einsatz gegen eine Verdrehung arretiert;

Fig. 8 eine Ansicht von oben auf den in die Riefen der Einsenkung ausgeweiteten Einsatz;

Fig. 9 eine zweite Ausführungsform eines Einsatzes, der für die erfindungsgemäß verbesserte Einsenkung brauchbar ist, bei der der ausweitbare Kopf des Einsatzes glatt und ohne äußere Riefen gestaltet ist;

Fig. 10 eine Ansicht von oben auf den Einsatz der Fig. 9;

Fig. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Einsatzes, wie er für die verbesserte Einsenkung gemäß der Erfindung brauchbar ist, wobei der ausweitbare Kopf des Einsatzes mehrere Riefen auf der Außenfläche hat, die dem Außengewinde des Einsatzes überlagert sind;

Fig. 12 eine Ansicht von oben auf den Einsatz der Fig. 11;

Fig. 13 ein Räumwerkzeug, das zur Anbringung der Riefen an der Innenwand der erfindungsgemäß verbesserten Einsenkung dienen kann;

Fig. 14 eine Ansicht von unten auf das Räumwerkzeug der Fig. 13 nach der Linie 14-14 dieser Figur.

In den Fig. 1 und 2 ist die erfindungsgemäß verbesserte Einsenkung mit 20 bezeichnet. Sie ist konzentrisch zur Werkstückbohrung 21 und an deren äußerem Ende angebracht. Die Einsenkung 20, die von der Oberfläche 22 eines Werkstückes 23 ausgeht, ist mit längslaufenden Riefen 24 versehen. Die Riefen 24 werden von längslaufenden Kämmen 25 mit dazwischenliegenden Füßen 26 gebildet. Die Werkstückbohrung 21 ist mit einem Innengewinde 27 versehen.

Die Spitzen der Kämme 25 der Riefen 24 am Umfang der Einsenkung 20 liegen auf einer Zylinderfläche, deren Durchmesser gleich oder größer als der Außendurchmesser des Innengewindes 27 (größter Durchmesser zwischen den Füßen 26 des Gewindes) ist. Wenn also ein zugehöriger Einsatz in die Werkstückbohrung 21 eingeschraubt wird (siehe Fig. 5 und 6), wird der Einsatz schraubenlinienförmig bewegt, ohne dass die Kämme des Außengewindes des Einsatzes stören. Auch wird deutlich, dass die Riefen 24 nicht bis in den vordersten Gewindegang des Innengewindes 27 reichen. Dadurch vermeidet man eine Verformung dieses Gewindegangs, die beim späteren Einschrauben eines Befestigungselementes in das Innengewinde stören könnte.

Die Kombination der mit einem Gewinde versehenen Werkstückbohrung mit einer gerieften Einsenkung bietet eine neuartige Erfindung, durch die ein Befestigungselement, das eingeschraubt wird und zu einem engen Kontakt mit der Einsenkung der Werkstückbohrung nach außen getrieben wird, praktisch fest und unbeweglich sitzt, da der Einsatz gegen eine weitere Drehbewegung und zugleich gegen ein späteres Herausschrauben gesichert ist.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Einsatz besteht aus einem Körper 28, der mit einem Außengewinde 29 versehen ist, das in das Innengewinde 27 der Werkstückbohrung 21 paßt. Am Außenende des Körpers 28 ist eine Einsenkung 30 angeordnet, die oberhalb eines Innengewindes 31 liegt, das zur Aufnahme eines mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels oder dergleichen dient. Den Kämmen 32 des Innengewindes 31 sind Längsrillen 33 überlagert, die für den Eingriff eines Werkzeugs beim Einschrauben des Einsatzes in die Werkstückbohrung dienen.

In den Fig. 5 und 6 ist der Einsatz der Fig. 3 und 4 in die Werkstückbohrung der Fig. 1 und 2 eingeschraubt dargestellt. Wie bereits erwähnt, liegen die Kämme 25 der Riefen 24 am Umfang der Einsenkung 20 auf einer Zylinderfläche, deren Durchmesser gleich oder größer ist als der Außendurchmesser des Innengewindes 27 der

Werkstückbohrung, also zugleich als der maximale Durchmesser des Außengewindes 29 des Einsatzes. Folglich lässt sich der Einsatz in die Werkstückbohrung 21 einschrauben, ohne dass sich die Kämme 32 seines Außengewindes 29 und die Kämme 25 der Riefen 24 an der Einsenkung 20 stören. In der Darstellung der Fig. 5 und 6 hat der Kopf 34 des Körpers 28 des Einsatzes seine normale Lage vor der Ausweitung.

In den Fig. 7 und 8 ist der Kopf 34 des Einsatzes ausgeweitet gezeigt. In dieser Lage steht er in festem hemmenden Kontakt mit den Riefen 24 der Einsenkung 20. Zum Aufweiten wird ein geeignetes Expansionswerkzeug verwendet. Da das Material des Einsatzes, vor allem in dessen Kopf, verglichen mit der Härte der Riefen 24 an der Einsenkung 20 verhältnismäßig weich ist, wird das Material des Kopfes 34 des Einsatzes intermittierend in die Täler oder Füße 26 der Riefen hineingepresst und verhindert auf diese Weise eine Drehbewegung des Einsatzes und somit auch eine Schraubbewegung in der Werkstückbohrung.

Die Fig. 9 und 10 veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Einsatzes, der zusammen mit der erfindungsgemäßen Einsenkung verwendbar ist. Dieser Einsatz trägt einen Kopf 35 ohne Außengewinde, so dass eine glatte Außenfläche 36 vorhanden ist.

In den Fig. 11 und 12 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Einsatzes für die erfindungsgemäße Einsenkung dargestellt, bei dem der Kopf 37 ein durchgehendes Außengewinde trägt, dem Riefen 38 überlagert sind. Im übrigen entsprechen die Einsätze der Fig. 9 bis 12 demjenigen der Fig. 3 und 4.

In den Fig. 13 und 14 ist ein einfaches Werkzeug 39 gezeigt, das einen Führungsteil 40 hat, welcher durch eine Ringnut 42 vom Längsriefen 41 an der Außenfläche getrennt ist. Die Ringnut 42 ist so angebracht, dass sie am Vorderende der Längsriefen 41 eine Unterschneidung bildet. Auf diese Weise kommen mehrere Räumzähne 43 mit zwischenliegenden Zahnfüßen 44 zustande.

Beim Anbringen der Werkstückbohrung mit der erfindungsgemäß verbesserten Einsenkung werden eine Bohrung 21 und danach eine Einsenkung 20 in das Werkstück 23 gebohrt. Oder es können auch mit Hilfe eines Stufenbohrers oder dergleichen die Bohrung 21 und die Einsenkung 20 gleichzeitig in das Werkstück 23 gebohrt werden. Die Bohrung 21 wird dann mit dem Innengewinde 21 versehen. Danach wird der Führungsteil 40 des Werkzeuges 39 in die Werkstückbohrung 21 eingeschoben, so dass die Räumzähne 43 des Werkzeuges auf der Oberfläche 22 des Werkstückes unmittelbar an der Einsenkung 29 zu liegen kommen. Zu beachten ist, dass der Durchmesser einer Zylinderfläche, die durch die Basis der Füße 44 der Räumzähne 43 des Werkzeuges auf der Oberfläche 22 des Werkstückes unmittelbar an der Einsenkung 20 zu liegen kommen. Zu beachten ist, dass der Durchmesser einer Zylinderfläche, die durch die Basis der Füße 44 der Räumzähne 43 geht, kleiner ist als der Durchmesser der Einsenkung, so dass beim Aufbringen einer axial gerichteten Kraft auf das dem Führungsteil 40 entgegengesetzten Ende des Werkstückes lediglich die Räumzähne 43 in das Material der Einsenkung 20 sich einfassen.

Wenn das Werkzeug axial in die Werkstückbohrung 21 vorgetrieben wird, formen die Räumzähne 43 und die dahinter folgenden langgestreckten Kämme 45 Riefen 24 am Innenumfang der erfindungsgemäßen Einsenkung 20.

Im Vorstehenden wurde ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Gegenüber diesem Beispiel sind im Rahmen der Erfindung und innerhalb des Umfangs der Ansprüche Abänderungen möglich.

Claims (13)

1. Werkstückbohrung und Einsenkung zur Aufnahme eines Einsatzes und zu dessen Festlegung gegen ein Verdrehen und eine axiale Verschiebung, gekennzeichnet durch eine zylindrische Bohrung (21) in einem Werkstück (23), die mindestens auf einem Teil mit einem Innengewinde (27) versehen ist, durch eine von der Werkstückoberfläche (22) ausgehende, zur Bohrung konzentrische zylindrische Einsenkung (20) mit einem größeren Durchmesser als die Bohrung, die mit einer nach unten konvergierenden, schrägen Flanke in die Bohrung übergeht und eine von der Flanke ausgehende, sich in Längsrichtung bis zur Werkstückoberfläche (22) erstreckende Seitenwand hat, und durch in der Einsenkung angeordnete hemmende Elemente, die in einem Stück mit der Einsenkung geformt sind und mit einem eingeschraubten Einsatz derart in Eingriff kommen, dass sie eine Verdrehung und axiale Verschiebung des Einsatzes zur Werkstückbohrung (21) verhindern.

2. Werkstückbohrung und Einsenkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hemmenden Elemente aus längslaufenden Riefen (24) bestehen, die an der Seitenwand der Einsenkung vorgesehen sind und langgestreckte Kämme (25) und Füße (26) haben.

3. Werkstückbohrung und Einsenkung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreckten Kämme (25) der Riefen (24) radial nach innen zur Achse der Einsenkung ragen.

4. Werkstückbohrung und Einsenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der Kämme (25) auf einer Zylinderfläche liegen, deren Durchmesser ebenso groß wie der Außendurchmesser des Innengewindes (27) der Bohrung (21) ist.

5. Werkstückbohrung und Einsenkung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der Kämme (25) der Riefen (24) auf seiner Zylinderfläche liegen, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Innengewindes (27) der Bohrung (21).

6. Werkstückbohrung und Einsenkung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die längslaufenden Riefen (24) in Achsrichtung einen Abstand von dem ersten Gewindegang des Innengewindes (27) der Bohrung (21) haben.

7. Verfahren zur Herstellung einer Werkstückbohrung und Einsenkung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Werkstück eine Bohrung angebracht wird, dass am Oberende der Bohrung eine zylindrische Einsenkung konzentrisch zur Bohrung angebracht wird, dass die Bohrung mindestens auf einem Stück mit einem Innengewinde versehen wird und dass an der Wand der Einsenkung hemmende Elemente ausgebildet werden, die einen eingeschraubten Einsatz gegen Verdrehen und axiale Verschiebung zur Werkstückbohrung sichern.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsenkung an ihrem unteren Ende mit einer schrägen Flanke versehen wird, die in die Werkstückbohrung übergeht und von der aus eine längsgerichtete Seitenwand zur Oberfläche des Werkstückes zieht, und dass die hemmenden Elemente in Form von Riefen an dieser Seitenwand der Einsenkung ausgebildet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen mit langgestreckten Kämmen und Füßen geformt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen so ausgebildet werden, dass die Spitzen ihrer Kämme auf einer Zylinderfläche liegen, deren Durchmesser mindestens ebenso groß wie der Außendurchmesser des Innengewindes der Werkstückbohrung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen in Achsrichtung einen Abstand von dem ersten Gewindegang des Innengewindes der Werkstückbohrung erhalten.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen durch Ausräumen der Seitenwand der Einsenkung gebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückbohrung und die zylindrische Einsenkung in einem Arbeitsgang geformt werden.