DE1814612A1

DE1814612A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung bzw. Herstellung metallischer Gewindeteile

Info

Publication number: DE1814612A1
Application number: DE19681814612
Authority: DE
Inventors: Gallagher James J; Foster George L
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1967-12-14
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB1177898A; DE6811345U

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Be beitung bzw. Herstellung metallischer Gewindeteile Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Bearbeitung von Metallteilen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Gewindeauslaufkante von Gewinde-Formwerkzeugen wie Gewinde-Walzbacken oder Gewinde-Formwalzen.
Auf Grund des steigenden Bedarfs an zuverlässigen Befestigungselementen hoher Festigkeit hat man sehr viel Entwicklungszeit und -aufwand darauf gerichtet, die Herstellungsweise der Befestigungsmittel zu verbessern. Seit langem ist bekannt, daß ein Gewindeauslauf mit scharfen Ecken oder plötzlichen Querschnittsänderungen hinsichtlich Zugfestigkeit und Ermüdung bzw. Lebensdauer einem Gewindeauslauf ohne scharfe Ecken unterlegen ist. Infolgedessen wurde gerade der Herstellung von Gewinde-Walzbecken seitens der Erzeuger von Befestigungselementen besondere Aufmerksamkeit gewidnet. Es wurden und werden bisher verschiedene Verfahren benutzt, um die Gewindeauslaufkante von Gewinde-Walzbacken so auszubilden, daß ein mit Hilfe letzterer gewalztes bzw. gerollten Gewinde ohne scharfe Kanten in den Körper eines Bolzens oder eines anderen Teils übergeht, auf welches das Gewinde Jeweils geatalst wird.
Eines der bekennten Verr.akren bedient sich des Handpolierens der Walzbacken mit einer Schwabbelscheibe und mit einem Poliermittel. Iliermit läßt sich eine gute Abrundung an der äußeren Walzbackenkante erzielen, doch ist eine ausreichende Bearbeitung der inneren Kanten des Gewindeauslaufs nicht möglich, weil sie durch den vollen Geindeteil der Walzbacken verdeckt sind.
Man hat auch bereits das Sandstrahlen des Gewindeauslaufs versucht. Damit haben sich keine voll befriedigenden Ergebnisse erreichen lassen, weil der Arbeitsgang schwierig zu steuern ist und häufig die Flanken der Gewindegänge beschädigt werden.
Eine weitere herkömmliche Methode besteht im mechanischen Konturschliff der Gewindeauslaufkante flacher Walzbacken. Dies hat sich iu der Praxis wegen der geometrischen Verhältnisse der Walzbackenkonstruktion als ungünstig erwiesen.
Ein auptsiel der Erfindung lat es daher, die Nachteile der bekannten Ausführungen zu vermeiden und ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, womit die Gewindeauslaufkante von Gewinde-Walzbacken und dergleichen Werkstücken mit verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit und mit mäßigen Kosten bearbeitbar ist, ohne daß die Beschränkungen und Unzulänglichkeiten der herkömmlichen Bearbeitung auftreten.
Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß zur gesteuerten elektrochemischen Bearbeitung der Gewindeauslaufkante einer Gewinde-Walzbacke erstere sowie eine Elektrode nebeneinander in einen Bearbeitungsbereich gebracht werden, während diesem ein Elektrolyt zugeführt und zugleich zwischen der Elektrode und der Gewinde-Walzbacke eine elektrische Spannung angelegt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine Schrägansicht einer Gewinde-Walzbacke vor einer Bearbeitung der Gewindeauslaufkante nach der Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bearbeitung der Gewindeauslaufkante einer Gewinde-Walzbacke, Fig. 3a eine vergrößerte Schrägansicht eines Teils der Auslaufkante einer Gewinde-Walzbacke nach Fig. 1, Fig. 3b eine Schrägansicht des in Fig. 3a gezeigten Teils der auslaufkante einer Gewinde-Walzbacke nach erfindungsgemäßer Bearbeitung, Fig. 4a eine Profil-Schnittansicht der Gewinde-Walabacke nach Fig. 3a sowie eines damit gewalzten Gewindes und Fig. 4b eine Profil-Schnittansicht der Gewinde-Walzbacke nach Fig. 3b sowie eines damit gewalzten Gewindes.
In den Figuren 1, 3a und 4a ist eine Gewinde-Walzbacke 10 dargestellt, die bei Verwendung zum Aufwalzen bzw.
Aufrollen von Gewinden auf Bolzen nach Art eines Bolzen@ 12 ein Gewinde erzeugt, wie es in Fig. 4a gezeichnet ist. Der allgemein mit 14 bezeichnete Gewindeauslauf hat, wie man sicht, scharfe Ecken bzw. plötzliche Querschnittsveränderungen, welche den Bolzen 12 sehr schwächen, auf den das Gewinde aufgewalzt bzw. aufgerollt ist.
Im Gegensatz hierzu erzeugt die in den Figuren 3b und 4b gezeigte Gewinde-Walzbacke 20 auf einem Bolzen 22 ein Gewinde, wie es in Fig. 4b dargestellt ist. Hieraus ersicht man, daß der allgemein mit 24 bezeichnete Gewindeauslauf keinerlei scharfe Ecken oder plötzliche Querschnittsveränderungen aufweist. Das Gewinde auf dem Bolzen 22 nach Fig. 4b bietet bedeutende mechanische Vorteile gegenüber dem Gewinde auf dem Bolzen 12 gemäß Fig. 4a. Der Unterschied zwischen den Gewindeausläufen 14 und 24 der Bolzen 12 bzw. 22 beruht auf einer Behandlung der Gewindeauslaufkante der Gewinde- Walzbacke 20 (Fig. 3b und 4b), und zwar mit den Mitteln bzw. mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrochemischen Bearbeitung der Gewindeauslaufkante einer nach der Erfindung hergestellten Gewinde-Walzbacke gezeigt. Hierbei ist eine Gewinde-Walzbacke 30 auf einer Wertstück-Halterung 32 so angebracht, daß die Oberseite 30a der Gewinde-Walzbacke 30 nach oben gerichtet ist. Zur geneuen Ausrichtung und zum Halten der Gewinde-Walzbacke 30 auf der Werkstück-Halterung 32 dienen geeignete, nicht dargestellte Hilfsmittel.
Die Auslaufkante 30b der Gewinde-Walzbacke 30 ist abgeschrägt bzw. gefest; sie hat die in den Fig. 1 und 3a gezeigte allgemeine Gestalt.
Oberhalb und seitlich zur Gewindeauslaufkante 30b der Gewinde-Walzbacke 30 befindet sich eine Elektrode 36.
Letztere hat eine Arbeitsfläche 36a, die bei der gezeichneten Ausführungsform der Erfindung eben und im Winkel zur Oberseite 30a der Gewinde-Walzbacke 30 angeordnet ist. Form und Abmessungen der Arbeitsfläche 36a können je nach dem gewünschten Gewindeauslauf verändert werden, den ein mit der herzustellenden Gewinde-Walzbacke 30 erzeugtes Gewinde haben soll.
Die Werkstück-Halterung 32 ist sc angeordnet, daß sie zur Ekektrode 36 in einer Richtung parallel zur Gewindeauslaufkante 30b bewegt werden kann, wodurch die Gewinde-Walzbacke 30 in einen Bearbeitungsbereich gelangt, in welchem die Gewinde-Walzbacke 30 sich neben der Elektrode 36 befindet. Zur genauen Führung der Gewinde-Walzbacke 30 während der Vorbeibewegung an der Elektrode 36 können die verschiedensten Anordnungen benutzt werden.
Es ist eine Einrichtung vorgesehen, mit welcher dem Bearbeitungsbereich ein elektrolyt zugeführt wird.
Eine solche Einrichtung kann aus einem Ansatzstück bzw. einer Düse 38 bestehen, das bzw. die an einem Ende eines biegsamen Schlauches 40 befestigt ist.
Mittels nicht dargestellter, herkömmlicher Vorrichtungen kann der Elektrolyt gesammelt, gefiltert und aus einem Behälter zum Schlauch 40 zurückgeführt werden.
Es ist ferner eine Einrichtung vorhanden, mit der zwischen der Elektrode 36 und der Gewinde-Walzbacke 30 eine elektrische Spannung angelegt werden kann, Hierzu kann eine Spannungsquelle 42 dienen, die beispielzweise als Batterie ausgebildet sein kann, wie in Fig. 2 angedeutet, die aber auch aus einer Anzahl von in der Glavanotechnik üblicher Gleichrichtern, Gleichstrom-Netzgeräten o. dgl. bestehen kann. Die Spannungsquelle 42 ist an die Elektrode 36 einerseits und die Gewinde-Walzbacke 30 andererseits mittels Drähten 44a bzw. 44b angeschlossen. Der Fraht 44a verläuft zwischen dem negativen Pol der Spannungsquelle 42 und der Elektrode 36; er ist mit letzterer durch geeignete Mittel verbunden. Der Draht 44b verläuft zwischen dem positiven Pol der Spannungsquelle 42 und der Werkstück-Halterung 32. Letztere und die Gewinde-Walzbacke 30 stehen in leitenden Kontakt miteinander. Auf diese Weise dient sie Elektrode 36 als Kathode, während die Gewinde-Walzbacke 30 die Anode bildet.
Bei der in Fig. 2 gezeichneten speziellen Ausführungsform der Erfindung sind die Gewinde-Walzbacke 30 und die Elektrode 36 so angeordnet, daß die Gewinde-Walzbacke 30 ganz nahe an der Elektrode 36 vorbeiläuft.
Der Abstand d zwischen der Auslaufkante 30b und der Arbeitsfläche 36a kann beispielsweise 0,5 mm betragen.
Hierdurch wird von der Auslaufkante 30b auf elektrochemischem Wege Material abgetragen. das Ausmaß der Materialabtragung von der Auslaufkante 30b kann sehr genau gesteuert werden, indem die Spannung der Spannungsquelle 42 entsprechend eingestellt wird, ferner durch Art und Menge bzw. Konzentration des Elektrolyten, durch die Stellung der Gewinde-Walzbacke 30 in bezug auf die Elektrode 36, durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Gewinde-Walzbacke 30 an der Elektrode ,36 vorbeiläuft, oder durch eine Kombination dieser Größen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt und umfaßt sinngemäße Abwandlungen. Insbesondere ist sie auch bei Gewinde-Formwalzen u. dgl. anwendbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Bearbeitung der Gewindeauslaufkante von Gewinde-Formwerkzeugen wie Gewinde-Walzbacken oder Gewinde-Formwalzen derart, daß ein mit Hilfe letzterer gewalztes bzw. gerolltes Gewinde ohne scharfe Kanten in den Körper eines Bolzens oder eines anderen Teils übergeht, zur welches das Gewinde jeweils gewalzt wird, d n d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bearbeitung durch gesteuerte elektrochemische Materialabtragung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e fl fl z e i i c h n e t , daß eine Elektrode und die Gewindeauslaufkante einer Gewinde-Walzbacke nebeneinander in einen Bearbeitungsbereich gebracht werden, während diesem ein Elektrolyt zugeführt und zugleich zwischen der Elektrode und der Gewinde-Walzbacke eine einen Strom zwischen beiden bewirkende elektrische Spannung angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Elektrode stationär angeordnet ist und daß die Gewinde-Walzbacke an der Elektrode vorbei in einer Richtung parallel zur Gewindeauslaufkante bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektrolyt unter Druck zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die gesteuerte elektrochemische Bearbeitung der Gewindeauslaufkante bereits während der Herstellung der Gewinde-Walzbacke erfolgt.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, g e -k e n n z e i c h n e t d u r c h eine auf einer Werkstück-Halterung (32) anbringbare Gewinde-Walzbacke (30), durch eine Elektrode (36) mit einer Arbeitsfläche (36a), die der Gewindeauslaufkante (30b) der auf der Werkstück-Halterung (32) befindlichen Gewinde-Walzbacke (30)zugewantd ist, durch eine Einrichtung zur relativen Verschiebung zwischen der Werkstück-Halterung (32) und der Elektrode (36) in einer Richtung parallel zur Gewindeauslaufkante (30b) der auf der Werkstück-Halterung (32) befindlichen Gewinde-Walzbacke (30), so daß die Arbeitsfläche (36a) der Elektrode (36) und die Gewindeauslaufkante (30b) nebeneinander bringbar sind, durch eine Einrichtung zur Zuführung eines Elektrolyten an dem Bereich, in dem die Arbeitsfläche (36a) der Elektrode (36) und die Gewindeauslaufkante (30b) der auf der Werkstück-Halterung (32) befindlichen Gewinde-Walzbacke (30) nebeneinander angeordnet sind, und durch eine Einrichtung zum Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Arbeitsfläche (36a) der Elektrode (36) und der Gewindeauslaufkante (30b) der auf der Werkstück-Halterung (32) befindlichen Gewinde-Walzbacke (30).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Arbeitsfläche (36a) der Elektrode (36) eben und in einem Winkel zur Walzbackenfläche (30a) der auf der Werkstück-Halterung (32) befindlichen Gewinde-Walzbacke (30) angeordnet ist.

L e e r s e i t e