DE2136985A1

DE2136985A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verdrallen von Stäben

Info

Publication number: DE2136985A1
Application number: DE19712136985
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Ory, Gaston, Meudon, Hauts de-Seine (Frankreich)
Priority date: 1970-08-05
Filing date: 1971-07-23
Publication date: 1972-02-10
Also published as: FR2104703A1; DE2136985B2; FR2104703B1; JPS5234585B1; US3731033A; GB1341713A

Description

DR. MULLER-BORg DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DlPL-ING. FINSTERWALD DlPL-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den » ^{JüU 19?1}

We/mü - O 1021

Gaston OEX

7, rue des Jardies

Heudon, Hauts-de-Seine, Frankreich

Verfahren und Torrichtung zum Verdrallen von Stäben

Die Erfindung betrifft eine Verdrallmaschine, insbesondere eine Verdränmaschine, um eine regelmäßige schraubenförmige Torsion auf runde₅ handelsübliche Stäbe großer Länge auszuüben, in welcher ein Generator, welcher die lokale Beheizung des Stabes mittels eines Induktors gewährleistet, welcher zwischen zwei Sentriergabeln angeordnet ist_s sich von einem Jäide zum anderen des Stabes verlagern kann, während die sohraubenförmige lorsion auf den Stab ausgeübt wird, und zwar nach den Botriebsparameternj nach welchen die Haschine durch eins Eeohnerstation nach den vorgegsbenen Daten d@r auf eiern fertiggestellten Bohrer vorge schraubenförmigen Sehnitfekaatsn angewiesen wix»äU

Es ist bekannt, daß die Bohrer vorteilhaftei'weisa tob Kanälen durcMninges. sind» beispielsweise aur lühliing Schnitt;kaiib@n und sur Afeführuiig voa Späiian dur-ch Zi eines fluids _β Ba die- sahraubea£öriaigen Abfiilirx-illen sind, welch© ©insu Bolrcsr kemiseiohnen, müssen die für dio

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Zirkulation des Öls vorgesehenen Kanäle notwendigerweise außerhalb der Rillen angeordnet sein, das heißt, sie müssen ihrerseits schraubenförmig sein.

Im Stand der Technik ist es bekannt, in einen geraden Stab geradlinige Rillen einzuarbeiten oder strangzupressen, außerhalb dieser Rillen wenigstens einen Kanal für eine Kühlzirkulation anzubringen und schließlich mit oder ohne Heizung den Rohling zu verdrallen, um den fertiggestellten Bohrer zu erreichen.

Ein Nachteil des Verdrallens eines Rohlings, um einen endgültigen Bohrer zu erreichen, besteht darin, daß dann, wenn man von diesem Rohling mit Rillen von endgültigem Schnitt ausgeht, die Verdrallung eines solchen Profils bestimmte geometrische Unsymmetrien erzeugt, welche die Schnitteigenschaften des schraubenförmigen Bohrers in starkem Maß nachteilig beeinflussen.

Die Erfindung schafft daher eine Maschine, um einen runden handelsüblichen Stab zu verdrallen, wobei diese Maschine eine Bank mit zwei führungen aufweist, weiterhin einen Wagen besitzt, welcher auf der ersten Führung angeordnet ist, weiterhin einen Reitstock hat, welcher auf einem Ende der Bank auf der zweiten führung angebracht ist, weiterhin einen bswegliehen Reitstock besitzt, welcher am anderen Ende der zweiten. Führung angeordnet ist, weiterhin klappbare Stübzstreben besitzt, welche entlang der Bank verteilt sind j wobei der Wagen einen Heisgenex'abor und zwei IHihrungsgaböln auf jeder Seite einss Induktors aufweist, wobei weiterhin ein elektronisöher Rseimer vorgesehen ist, in welchen als Daten der Werfe des Schraubanwinkels oder die liäiigo dar Sfceig^mg Jingsgaben werden, we Ichs auszuführen ist j der dann die Bsfehlssignais aiisar-b-üitoli, w"i.chu der

Maschine die geeigneten Parameter mitteilen für die Intensität der Heizung, für die Winkelgeschwindigkeit der Antriebsspindel und für die Lineargeschwindigkeit des Wagenvorschubes, um auf dem Stab nach der Verdrillung Faserrichtungseigenschaften zu haben, welche . absolut schraubenförmig sind, und zwar von der Oberfläche bis in die Mitte und ohne Querversetzung des Metalls in der Querschnittsebene.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Grundriß der Bank der erfindungsgemäßen Maschine, Fig. 2 einen Aufriß der Maschine der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Antriebsspindelmotorgnippe gemäß HI-III der Fig. 2

Fig. 4- eine perspektivische Ansicht des Heizgenerators der Fig. 3,

Fig.5 eine Ansicht gemäß V-V der Fig. 2 der Gruppe der selbstklemmendeη Nocken, welche auf jeder Spindel der Reitstöcke angeordnet sind,

Fig.6 eine Ansicht gemäß VI-VI der Fig. 5>

Fig. 7 eine Ansicht eines Satzes von Führungsgabeln und

Fig. 8 eine Detailansicht der Fig. 7.

In der Fig. Λ ist eine Maschinenbank dargestellt, welche einen Weg i zeigt, dem entlang ein Wagen 2 sich verlagern kann und ein Weg 3i an dessen einem Ende ein fester Reitstock

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vorgesehen ist, welcher eine Haltespindelanordnung 5 aufweist. Am anderen Ende des Weges 3 ist ein beweglicher Reitstock 6 angeordnet, welcher auf Rädern läuft und eine Haltespindelanordnung 7 trägt.

Die Anordnung 7 ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. Eine Spindelart, welche einen Permanentmagneten 9 trägt, gestattet es, ein Zentrierteil 10 mit den Eigenschaften der schnellen Demontage aufzunehmen, mit welchem eine bewegliche Spindel 11 zum Eingriff kommt, welche durch Nutkeile 12 in Drehung versetzt wird. Die Spindel 11 trägt beispielsweise drei serbst_klemmende Hocken 13- Jede der Nocken 13 ist frei um eine Achse 14 schwenkbar, welche in einem Kranz 15 angeordnet ist, der sich lose in einem Gehäuse 16 der Spindel 11 dreht.

Die Spindel 8 treibt die selbstklemmenden Nocken 13 mittels Zapfen 17 aa₀ welche frei in einer Antriebsgleitbahn 18 gleiten, die in jedem Nocken 13 vorgesehen ist. Das exzentrische Profil 19 des Nockens 13 ist derart ausgebildet, daß der Sadiiis r kleiner ist als der Radius R. Wenn folglich die liÖGkesi&rägerspindel 11 in der Richtung des Pfeiles f, angetrieben wird, werden die selbst klemmenden Nocken 13 mit einer bestinaateii Kleaimkraft gegen die zylindrische Oberfläche eines ersten Endes 20 des zu verdrällenden Stabes gedrückt _o

Sie Spindel 21 des festen Eeitstockes 14 treibt"die Anordmsng der- Ifockenträgerspindel 5 an, welche der Anordnung 7 ideatiseii ist und drelit sich im Betrieb gegenüber derjenigen im raagslrahrten Sian®_s so daß das aweite Ende 20' (nicht dargestellt) dös zu verärällsnden. Stabes angetrieben wird...Me Αοώ.3® des su vsrdräixBna©!! Stab-33 (2O₅ 20') ist bei 22 (siehe Fig₃ 1) auf dsi⁵ Yerclr-ailbank ia der Px-ojektion dargestellt.

Der Stab (20)20*) durchläuft das Innere eines Induktors zwischen zwei Führungsgabeln 24 und 25 j welche auf dem Gehäuse 26 angebracht sind, das den Heiz generator aufnimmt, der den Induktor 23 mit einem Strom ausgewählter Frequenz speist, beispielsweise im Bereich zwischen 6 und 15 kHz um eine homogene durchgehende Beheizung zu erreichen und um den Hauteffekt zu vermeiden.

Das Gehäuse 26 des Generators umfaßt eine Zeitsteuerung

der Vorheizung 27, zwei Steuerhebel 28 der-,Gabeln, ein ° ' bzw. der Bxielgung

Tastenfeld 29 zur Einstellung des Schrittes^ einen Rändelknopf 30 zur Regelung der Erregung und einen Nothaltknopf 31· Ein Rechenzentrum 32 der optimalen Parameter, um den Stab in der Masse verdrallt zu erhalten, liefert als Funktion des Schrittes der herzustellenden Schraube die Befehlssignale, welche die Heizung des Stabes im Inneren des Induktors steuern, die Winkelgeschwindigkeit der Verdrällantrieb sspindeln 8 und 21 bestimmen und die Lineargeschwindigkeit des Vorrückens des Wagens 2 festlegen. Der Wagen 2 wird auf seinen Rädern 47 auf dem Weg 1 mit Hilfe von (nicht darge-'steilen) Ketten angetrieben, welche beispielsweise auf den Transmissionsorganen 48 angebracht sind.

Man erkennt in der Fig. 7 die Klemmbacken 39 und 39 einer Führungsgabel 24 oder 25· Jeder Klemmbacken 38 oder 39 kippt in der Richtung der Pfeile F1 oder F 2 auf einem Kugellager 40 um eine Achse, welche an dem Gehäuse 26 fest angeordnet ist, welches sich auf dem Wagen 2 verlagert. Die Feinregulierung der Stellung der Gleibzweige 41 der Führungsklemme der Gabel erfolgt mittels eines Exzenternockens 42.

Aus der Fig. 8 i3b ersieht;Lieil,- daß jeder Zweig 41 zwei im Winkel angeordnebe Geioiikeinrichbungen 43 und 44 aufweist.

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Die Lageregelung der Einrichtungen 43 und 44, welche jeweils auf ihrer Stützebene 45 gleiten, gestattet es, die genaue Führung des Stabes (20,2O¹) in den Gabeln 24 und 25 auf beiden Seiten des Induktors 23 beliebig einzustellen, und zwar innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von Durchmessern des Stabes·

Entlang dem Weg 3 verteilte (nicht dargestellte) kippbare Stützstreben halten den Stab (20, 20V) während des Laufes des Wagens 2 auf der richtigen Höhe in geradliniger * Stellung. Die im beweglichen Reitstock 6 auf longitudinal en Nadelgleitbahnen angeordnete Haltespindel folgt bei ihrem Rollen auf Nadeln entlang dem Weg 3 der Bahn des Endes 20 des Stabes, und zwar während der durch die Verdrallung hervorgerufenen Verkürzung.

Am Ende 20 des zu verdrallenden Stabes sind zwei öffnungen 33 und 34· zu bemerken. Dies sind die Kanäle, in welchen das Kühlfluid des fertigen Bohrers im Betrieb fließt. Es lassen sich zwei kleine oberflächliche Einsenkungen 35 ^Li:nd 36 auf einer Durchmesserlinie vorsehen, welche zu der gedachten Linie orthogonal verläuft, welche die Mittelpunkte der zwei Kanäle 33 u&d 3^- verbindet, oder welche W der Winkelhalbierenden der radialen Ebenen der Kanäle folgt, wenn mehr als zwei von diesen kreisförmig verteilt sind.

Es ist unerläßtlich, an den unmittelbaren Rädern des Solenoidinduktors eine zylindrische Dusche tiit konstantem Luft- oder Dampfdurchfloß vorzusehen, welche es gestattot, den der Verdrallimg ausgesetzten Bereich auf die kürze«ti mögliche Ausdehnung zu begrenzen.

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Die Tatsache, daß die Stäbe unterhalb des aus austenitischen Uiiiwandlungspunktes (unterhalb von 780° für Schnellstahl) verdrallt werden, trägt in hohem Maß dazu bei, daß es ermöglicht wird, eine regelmäßige Steigung zu erreichen und liefert den wesentlichen Vorteil, oedes Spezialaalassen der Stäbe nach der Verdrallung zu erübrigen, da die physikalischen Eigenschaften des Metalls vor und nach dieser Operation identisch bleiben.

Es gestattet nämlich nur das Aufheisen beim Vorbeilauf en" eine lokale und kontinuierliche Verdrallung auf dem Stabs

Ein Stab, welcher über seine gesamte Länge durch ei&e entsprechende Einrichtung auf 780° erhitzt vjird₉ wobei auch ein Induktor verwendet werden könnte, weloher die gleiche Länge besitzt wie der Stab und bei dieser flJemperatur-Trer-= drallt wird*, weist sieht die gewünschte und nicht eine konstante Verschraubung auf« Auch ©in kalter Stab, welcher lokal durch einen kurzen Induktor erhitzt wird_s welcher sich entlang diesem Stab regelmäßig verlagert_$ wird nicht mit der gewüstsohtes, imd nicht mit einer konstanten Steigung verdrallt, wenn diesem Induktor nicht augenblicklich eine Dusche zur "Geilweisen Abkühlung -folgt, welche die Yerärallung an diesem Ort anhält.

ITach der Yerdralluzig sind die Einsenkungen 55 "raid 56 somit auf der Oberfläche des Stabes schraubenförmig angeordnet, und ilire lnordiHing gestattet es₃ dem Hersteller von Bohrer-n«, unter Bezugnahme auf di,® iÄO3?»3aii2i.g dieser Schraubanfο22a die klassisches. Rillen Siersustelleac, ä®3?@& Profil "bei 37 i'ß einem ausgeliöhltsa B®a?eioli pimktiert da.r-ges'feellt ist₅ welcne? außerhalb äesjesigea Bereiches angeordnet ist₅ ήο sieh die Gchraubenfö2?migsn Kanäle 35 ^oß- 3^ befinaen₈ welch® in die Masse eingelassen sind und .für das Bedienungspersonal unsichtbar sind β

Es ist festzustellen, daß die gemäß der Erfindung erreichte Faserriehtung in der Masse des Stabes nach der Verdrallung absolut schraubenförmig ist, und zwar von' der Oberfläche des Stabes bis in die Mitte. Die Spaltung ' der Kanten des Bohrers nach seiner Herstellung verlaufen somit absolut entlang den Fasern des Metalls, was bei den Bohrern nicht der Fall ist, welche nach dem klassischen Verfahren der Verdrallung eines Rohlings hergestellt werden, auf welchen die geradlinigen Rillen vor der Verdrallung ausgearbeitet werden. Die oberflächlichen Unregelmäßigkeiten und Spannungen, welche durch das klassische Verfahren der Verdrallung in dem ausgearbeiteten Rohling in den Bereichen erzeugt werden, welche schließlich die W Schnittkanten darstellen, rufen nämlich beispielsweise auf dem Schnellstahl, welcher gewöhnlich zur Herstellung von Bohrern verwendet wird, Diskontinuitäten des Faserverlauf s und der Streckentrennung der Fasern hervor, welche zugleich die Qualität der Präzisionsbohrarbeit nachteilig beeinflussen, welche von Bohrern im Betrieb gefordert wM sowie auch die Lebensdauer dieser Bohrer.

Darüberhinaus gestatten die runden verdrallten Stäbe großer Länge, welche durch die Maschine gemäß der Erfindung geliefert werden, daß der Anwender im Lochstab nach Belieben ein mit dem Bohrer fest verbundenes volles Werkzeugeinspannende vorsieht, da die Anordnung von demselben Kanalsatz durchzogen ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

/1. Maschine zum Verdrallen von handelsüblichen Stäben_s

ν 'dadurch gekennzeichnet , daß eine

Maschinenbank mit zwei Wegen (1 und 3) vorgesehen ist, daß weiterhin ein auf dem ersten Weg (1) beweglicher Wagen (2) vorhanden ist, daß weiterhin ein fester Eeitstock (4) an einem Ende und ein beweglicher Reitstock (6) am anderen Ende des zweiten Weges (3) vorhanden ist, daß weiterhin ein Heizgenerator unter Hochfrequenz vorhanden ist, dessen Gehäuse (26) auf dem Wagen (2) angeordnet ist, daß weiterhin ein Rechner (32) vorgesehen ist, welcher die Befehlssignale für die Heizcharakteristik eines Induktors (23) liefert, daß die Lineargeschwindigkeit der Verlagerung des Wagens (2) entlang seinem Weg (1) und die Winkelgeschwindigkeit der Drehung von Spindeln (8 und 21) der entsprechenden Reitstöcke (4 und 6) vorgesehen ist, daß jede Spindel (8 und 21) eine Spindel (11) antreibt, welche selbst_klemmende Nocken (13) aufweist, daß der zu verdrällende Stab (20) zwischen den zwei Reitstöcken (6) und (4) oberhalb des zweiten Weges (3) gehalten ist und durch den Induktor (23) hindurchläuft.
2. Verdrällmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß sie zwei Haltegabeln (24 und 25) aufweist!, welche mit dem Wagen (2) beweglich und auf beiden Seiten des Induktors (23) angeordnet sind.
3. Verdräll)aiaeehine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Führungsgabeln (24 und 25) Klemmbacken (38 und 39) aufweisen, deren Zweige des frsian Endes (41) in axialer Eishtuag einstellbar sind, \w.& zwar mitfceXs sines βχζ enteisenen Nockens (42) und Winkelgelenkkontakiseiarichtungen (43 und 44) aufweisen, die als Sfeütse der Gleitung des Stabs0 (20) dian©»»

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- ίο -
4. Verdrällmaschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß entlang dem Weg (3) kippbare Stützstreben angeordnet sind.
5. Verdrällmaschine nach einem der Ansprüche 1 -3» dadurch gekennzeichnet , daß jede Nockenträgersptadel (11) demontierbar auf der Antriebs spindel (8) mittels eines Zentrierelementes (10) angeordnet ist, welches auf der Spindel (8) in einem Gehäuse mittels eines Magneten (9) befestigt ist.

*
6. Verdrällmaschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , daß der Stab (20) durch wenigstens eine Nockenträgerspindel (11) angetrieben ist, welche einen Antriebskranz (15) aufweist, daß der Nockenträger- Antriebskranz (15) sich lose in einem Gehäuse (16) drehen kann, welches im Inneren der Spindel (11) vorgesehen ist, daß wenigstens zwei selbstklemmende Hocken (13) vorgesehen sind, welche mittels eines Gelenkes (14) auf dem Nockenträgerkranz (15) befestigt sind, daß jeder Nocken (15) ein exzentrisches Profil (19) zur Klemmung und eine Gleitbahn (18) aufweist, daß ein Antriebsnocken (17), welcher auf dem Umfang der Spindel (11) angeordnet ist,

\ im Eingriff mit der Gleitbahn (18) steht.
7. Verdrällmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (26) eine Zeitsteuereinrichtung für die Vorheizung (27) besitzt, weiterhin zwei Steuerhebel (28) der Gabeln (24 und 25)aufweist, weiterhin ein Tastenfeld zur Einstellung der Steigung (29) aufweist, weiterhin einen Rändelknopf (30) zur Regelung der Erregung und einen Nothaltknopf (31) besitzt,
8. Verfahren zur Passrrichtung in der Masse eines Bohrers, dadurch gekennzeichnet , daß folgende

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Verfahrensschritte vorgesehen sindj Bs wird von einem handelsüblichen Stab (20) ausgegangen welcher τοπ wenigstens einem axialen Schmierkanal (34·) durchzogen ist, der Stab (20) wird zwischen einem festen Reitstock (4-) und einem beweglichen Reifetock (6) über einen Induktor (23) geführt, welcher auf einem Wagen (2) beweglich ist und welchem eine partielle Abkühldusche folgt, der Induktor (23), welcher mit einem Strom mittlerer Frequenz gespeist wird, wird an dem Stab (20) entlang geführt, und zwar während der Verdrallung durch linearen Antrieb des Wagens (2) und der Drehung der Spindeln (21 und 8), welche auf dem festen (4) und.dem beweglichen (6) Reifetock angeordnet sind,.die Heizung wird so gesteuert, daß die Temperatur im Induktor (23) unterhalb des austenitischen Umwandlungspunktes liegt, die Linearverlagerung des Wagens (2) und die Winkelgeschwindigkeit der Spindeln (8 und 21) werden durch einen Rechner (32) geliefert, in welchen die Eigenschaften der herzustellenden Schraube eingegeben werden, und zwar mit der entsprechenden Bohrung nach der Verdrallung derart, daß für den endgültigen Bohrer gewährleistet ist, daß er vor der Ausarbeitung der Rillen (37) &®s Bohrers eine absolut auf die Schnittkanten des Bohrers ausgerichtete Faserrichtung besitzt, im Hinblick darauf, um jegliches Überschneiden der Fasern des Metalls mit den Kanten zu verhindern.
9- Bohrer, welcher in der Masse gemäß dem Verfahren des Anspruchs 8 verdrallt ist, dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß er einen Rillenbereich und einen vollen Bereich aufweist, welcher mit dem Rillenbereich fest verbunden ist, und daß der Rillenbereich somit nach dem Verdrallen entlang den Fasern des Walzens des Metalls ausgearbeitet werden kann.

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10. Bohrer, welcher nach Anspruch 9 verdrallt ist, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens zwei Kühlkanäle (33 und 34·) aufweist, welche vor der Terdrallung ausgearbeitet sind, daß die Eillen (37) in den Bohrer entlang den Auskehlungen (35 und 36) eingearbeitet werden, welche parallel zu den Kanälen (33 und 34) auf der Oberfläche der Bereiche öer Winkelhalbierenden der radialen Ebenen der Kanäle' vorgesehen sind.

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