DE2415619A1

DE2415619A1 - Schneidschrauben

Info

Publication number: DE2415619A1
Application number: DE2415619A
Authority: DE
Inventors: Richard L Reynolds
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Litton Industries Inc
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1974-11-14
Also published as: SE402332B; US3894570A; GB1457361A; FR2226240A1; FR2226240B1; JPS5013245A; CA1022703A; IT1011262B; GB1457362A; SE416998B; SE7703780L

Description

LITTON INDUSTRIES INC., 360 North Crescent Drive, Beverly Hills,

California 90213, U.S.A.

Schneidschrauben

Die Erfindung bezieht sich auf Schrieidschrauben sowie auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung derartiger Schneidschrauben.

Auf dem Gebiete der Befestigungsvorrichtungen bzw. festen Verbindungselemente bestand das Problem, mit Gewinde versehene Metallbefestigungsvorrichtungen herzustellen, die sofort die Eigenschaften der Verformbarkeit und Zähigkeit besitzen, jedoch eine relativ hohe Gewindehärte aufweisen. Das Problem ist besonders bei Schneidschrauben von Bedeutung, obgleich es auch in anderen Anwendungsfällen eine wesentliche Rolle spielen kann..

Unter einem verformbaren oder zähen Metall wird ein Metall verstanden, das geschmeidig aber fest ist und das gebogen und/oder verdreht werden kann, ohne daß es reißt oder bricht. Der Ausdruck "Härte" wird hierbei verwendet, um eine bestimmte Neigung zum

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Brechen, d.h. die Sprödigkeit, zusätzlich zum Widerstand gegen Durchdringen zu bezeichnen. In der entsprechenden Technik ist es üblich, Rockwell-Testvorrichtungen zur Messung der Härte zu verwenden. Bei Verwendung solcher Vorrichtungen wird ein Metall mit einer Prüfspitze bekannter Härte, z.B. einem Diamanten, mit einer .vorgegebenen Kraft durchdrungen. Die Eindringtiefe ergibt eine Anzeige der Härte. Eine einer Serie von Zahlen wird dabei direkt jeder Eindringtiefe zugeordnet. Die Ergebnisse solcher Versuche werden üblicherweise auf den Skalen ausgedrückt, die mit Rockwell Ä, Rockwell B und Rockwell C bezeichnet sind. Je höher die Zahl, die sich aus dem Resultat eines solchen Versuches ergibt, desto härter ist das Metall. Somit wird ein Metall mit einer Härte entsprechend einer Ablesung einer Rockwell-Zahl C = 30 oder weniger als verformbar bezeichnet und bei der Herstellung verhältnismäßig zäher, verformbarer Verbindungselemente verwendet.

Eine Schraube, die aus einem solchen zähen, verformbaren Material besteht, ist gewöhnlich als Schneidschraube nicht verwendbar.Eine Schneidschraube ist eine Schraube, die ihr eigenes Gegengewinde oder ihre eigenen Gegengewinde (im Falle von zwei parallelen Gewindegängen) in einem Material formt, in das die Schraube selbst einschneidet, wenn sie unter Anwendung einer axial orientierten Kraft gedreht wird. Bei einer Form einer Schneidschraube nimmt ein vorher gebohrtes Loch zu Beginn das mehr oder weniger spitze„ sogenannte Führungsende der Schraube auf, und dann bildet das Gewinde auf der Schneidschraube ein Gegengewinde dadurch, daß Material um das Loch herum teilweise verdrängt wird, ohne daß solches Material entfernt wird. Diese Art von Schraube wird häufig als eine gewindeformende Schraube im Unterschied zu den Gewindeschneidschrauben bezeichnet, die meist aufgrund der axial orientierten ScTaneidkanten quer zum Gewinde, insbesondere am Führungsende, ilir Gegengewinde durch Entfernen von Material schneiden, in welchem das Anfangsloch gebohrt worden ist«, Als spezielle Form gewindeformender Schrauben sei die sogenannte selbstbohrende Schraube-erwähnt. Diese Art von Schneidschraube besitzt ein spitzen-

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förmiges Führungsende, dessen Gewinde das eigene Loch bohrt, so daß es nicht mehr notwendig ist, vorher im Material ein Loch zu bohren, in welches die Schraubenspitze selbst einschneidet. Jede dieser Arten von Schneidschrauben ist häufig Fehlern ausgesetzt, solche Fehler treten auf, wenn das verformbare oder zähe Gewinde auf dem Verbindungselement innerhalb des nicht mit Gewinde versehenen Loches zusammenbricht.

Allgemein soll das Loch für gewindeformende Schneidschrauben so groß sein, daß etwa 80 Prozent Gewindeeingriff erhalten werden. Dieser Wert kann sich jedoch mit der Flexibilität des verwendeten Materiales ändern. Gewindeschneidende Schneidschrauben werden andererseits so hergestellt, daß sie als Bohrspitze wirken, die Gewinde in das Material, mit dem sie verbunden werden sollen, schneidet, üblicherweise entstehen Späne, wenn eine Gewindeschneidschraube in das Material einscheidet, und diese Späne werden vor der Schraube hergeschoben. Zur weiteren Erläuterung und Darstellung wird beispielsweise auf den Aufsatz "Solutions to Plastic Fastening Problems" aus Assembly Engeneering, September 1971, verwiesen.

Es werden heutzutage verschiedene Verfahren angewendet, um die Befestigungsvorrichtungen nur auf der Oberfläche härter zu machen, während die Zähigkeit aufgrund der unveränderten Verformbarkeit des Innenteiles des Körpers der Schraube, der im Falle vorliegender Erfindung als "Kern" bezeichnet wird, beibehalten wird. Das heutzutage am meisten verwendete Verfahren ist ein dreistufiges Verfahren. Zuerst wird die Befestigungsvorrichtung bei etwa 930 C oder darüber wärmebehandelt. Die Befestigungsvorrichtung wird dann in einer zweiten Verfahrensstufe einer Behandlung unterzogen, die allgemein als "Einsatzhärtung" bezeichnet wird, da ein gehärteter Mantel, d.h. ein Gehäuse oder dergl. um den Kern herum erzeugt wird, der das Innere des Körpers der Schraube ist, welcher seine Verformbarkeit behält. Bei dieser zweiten Verfahrens·

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stufe wird die Oberfläche der Befestigungsvorrichtung gründlich gereinigt, auf etwa 675 .C bis 700° C erwärmt und in eine mit Kohlenstoff angereicherte Atmosphäre gebracht, d.h., in eine Atmosphäre, die einen hohen Anteil an Kohlenwasserstoffen besitzt. In einer solchen Umgebung hat das Metall die Tendenz, den Kohlenstoff anzuziehen. Das Ergebnis ist eine Kohleschicht von etwa 0,0 1 cm bis 0,0 15 cm Dicke, die auf der Oberfläche der Befestigungsvorrichtung abgeschieden wird. Bei diesem Verfahrensschritt wird das Führungsende der mit Gewinde versehenen Befestigungsvorrichtung in ein sich rasch änderndes elektromagnetisches Feld eingebracht. Beim Abkühlen stellt man fest, daß die Molekularstruktur in einer Oberflächenschicht von wenigstens 0,15 cm Dicke des Führungsendes verändert worden ist. Das Ergebnis einer solchen Behandlung ist leider, daß die Befestigungsvorrichtung härter und brüchiger wird. Eine solche Induktionsbeheizung mit der Kohleschicht, bekannt als "Karbonisierung" hat ergeben, daß die im Versuch verwendeten Befestigungsvorrichtungen eine Härte in der Größenordnung von Rockwell C = 45 und höher besitzen.

Um diese verhältnismäßig harten Befestigungsvorrichtungen nach bekannter Weise herzustellen, ist ein Premiumlegierungsstahl erforderlich, der eine zusätzliche Metallkomponente enthält. Eine solche zusätzliche Metallkomponente kann Mangan, Chrom, Nickel und dergl. sein, was diese Legierungen teuer macht. Ferner muß das vorbeschriebene dreistufige Verfahren laufend beobachtet und sorgfältig durchgeführt werden. Vor dem Einsatzhärten beispielsweise müssen die Befestigungsvorrichtungen und insbesondere die Gewindekernflächen zwischen den Gewindegängen gründlich gereinigt werden, damit die Schmieröle und andere Verunreinigungen aufgrund der Herstellung entfernt werden, so daß der Kohlenstoff gleichförmig und fein auf der Oberfläche der Befestigungsvorrichtung aufgetragen wird. Die Zusammensetzung der kohlenstoffreichen Atmosphäre muß genau gesteuert sein und laufend überwacht werden.

Zusätzlich muß bei der Induktionsbeheizung die Einstellung der Befestigungsvorrichtung sehr genau vorgenommen werden, wobei nur das

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Führungsende dem Feld ausgesetzt werden darf, damit verhindert wird, daß die gesamte Befestigungsvorrichtung auf diese Weise behandelt wird. Darüberhinaus ist die Einrichtung für die Induktionsbeheizung kompliziert und kostspielig.

Das Ergebnis aller dieser Vorkehrungen und Aufwendungen .ist eine Befestigungsvorrichtung, die die gewünschte Verformbarkeit und Zähigkeit weitgehend verloren hat und in vielen Fällen nicht einmal die gewünschte Härte besitzt. Beispielsweise wäre eine Befestigungsvorrichtung mit einer Rockwell-Härte C = 45 zu hart und brüchig für bestimmte Anwendungsfälle, bei denen vorher festlegbare Stöße erforderlich machen, daß die Befestigungsvorrichtung eine bestimmte Elastizität, Verformbarkeit und Zähigkeit besitzt. Die Gewinde einer solchen Befestigungsvorrichtung sind aber selbst nach dem Einsatzhärten und Induktionsbeheizen gebrochen, wenn Versuche gemacht wurden, um solche Befestigungsvorrichtungen herzustellen und sie dann als Schneidschrauben zu verwenden.

Eine Schneidschraube oder eine andere Gewindebefestigungsvorrichtung aus vergleichsweise zähem, elastischem Material, das die Härteeigenschaften besitzt, die erforderlich sind, um eine Verwendung als Schneidschraube zu ermöglichen, stand bisher nicht zur Ver fügung.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß dieser bereits seit langem bestehende Bedarf, insbesondere in Hinblick auf Schneidschrauben, dadurch gedeckt werden kann, daß sie aus vergleichsweise zähem, verformbarem Material hergestellt werden, daß eine vergleichsweise harte Substanz an den Punkten maximaler Abnützung, z.B. an den Gewindespitzen, aufgebracht und mit diesen verbunden wird. Die Gewinde können einer galvanischen Behandlung unterzogen werden, die sich vorzugsweise und vorteilhafterweise unmittelbar in einem einzigen Durchlauf an den Gewindewalzvorgang anschließt, wobei die

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. Gewinde auf zylindrischen Rohlingen gewalzt werden. Schrauben mit der sich daraus ergebenden Gewindeanordnung sind besonders zweckmäßig im Falle von Schneidschrauben mit selbstsperrenden Eigenschaften, wie dies weiter unten beschrieben wird, und für Befestigungsvorrichtungen hoher Festigkeit, die normalerweise aus Materialien gebildet werden, welche durch herkömmliche Härtungsmethoden, z.B. die .Einsatzhärtung, nachteilig beeinflußt werden.

Vorliegende Erfindung sieht eine elektroIytische Abscheidung mit zugeordneter Imprägnierung auf den Schraubgewinden oder anderen Metallteilen als Herstellphase des Bearfoeitungs- z.B. Gewindewalzverfahrens vor. Im Gegensatz zu anderen Überzugsverfahren, die ein hohes Maß an Sauberkeit erfordern,, kann der Karbidabscheidungsvorgang, d.h. Verstärkung durch überziehen, bei Anwesenheit von Kühlmittel, Schmiermittel und Äb-.rieb durch Bearbeitung durchgeführt werden und somit mit geringem.zusätzlichem Aufwand in die metallbearbeitenden Herstellverfahren eingeführt werden.

Die Ausdrücke "galvanische Abscheidung" oder "elektrolytische Abscheidung" sollen eine Gruppe von Methoden bezeichnen, bei denen die Substanz einer Elektrode von der Elektrode auf ein Werkstück unter Anwendung elektrischer Energie zwischen der Elektrode und dem Werkstück abgeschieden wird. Der Abscheideeffekt wird unter Bildung eines elektrischen Lichtbogens erzielt, der einen stark anhaftenden Niederschlag ergibt, welcher einen Überzug auf dem Werkstück ausbildet, so daß die Bezugnahme auf den Ausdruck "Imprägnierung" gerechtfertigt ist, da das Eindringen des Elektrodenmater iales in das Material des Werkstückes beim Ausscheiden sicher auftritt. Die starke Bindung, die auf diese Weise erreicht wird, läßt sich durch die Molekularkräfte zwischen den sich gegenseitig durchdringenden Materialien des Niederschlages und des Werkstückes längs der Grenzfläche erklären.

Gemäß der Erfindung wird die Anwendung der Technik der elektrolytischen bzw. galvanischen Ausscheidung für die Verbesserung von Schneidschrauben vorgeschlagen.

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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Anwendung. der elektroIytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik vorgeschlagen, daß nur begrenzte Oberflächenbereiche der Schneidschrauben Örtlich gehärtet sind.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Schneidschrauben unter Anwendung der elektrolytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik zur Ausbildung eines härtenden Niederschlages nur in den Oberflächenbereichen der Schraube, die Material verdrängen, in das die Schraube selbst einschneiden soll. Vorzugsweise wird der härtende Niederschlag auf die Oberflächenbereiche aufgebracht, die Bereiche in der Nähe der Spitze oder Spitzen des Gewindes einer Schraube enthalten. Weiterhin kann der härtende Niederschlag auf die Oberflächenbereiche aufgebracht werden, die Bereiche in der Nähe der Spitze oder Spitzen am Führungsende des Gewindes einer Schraube aufweisen, oder aber der härtende Niederschlag wird auf solche Oberflächenbereiche aufgebracht, die Schneidkanten aufweisen, welche an dem Führungsende des Gewindes einer Schraube vorgesehen sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß wenigstens ausgewählte Teile der Spitze oder Spitzen des Schraubgewindes und/oder des Führungsendes einer Schraube in unmittelbare Nähe mit wenigstens einer normalerweise festen Elektrode einer Substanz gebracht werden, deren Härte die Härte des Schraubenmater iales übersteigt-, und daß ein Teil der Substanz auf die ausgewählten Teile in der Weise übertragen und mit ihnen verbunden wird, daß elektrische Energie zwischen Schraube und Elektrode (n) angelegt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet in der Weise, daß eine Schraube längs eines Führungselementes abgerollt wird, wobei die Elektrode (n) so gehalten wird (werden), daß die Schraube in unmittelbare Nähe mit der Elektrode oder den Elektroden gebracht wird, wenn sie längs des Führungselementes abrollt, wodurch das

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härtende Elektrodenmaterial auf wenigstens einen speziellen Oberflächenbereich in der Nähe der Spitze (n) des Schraubgewindes übertragen wird. Nach einer .Abänderung dieser Ausführungsform wird eine einzige Elektrode verwendet, deren Dimension in Richtung der Bewegung der Schraube wenigstens gleich dem äußeren Umfang des Schraubgewindes ist, wobei härtendes Elektrodenmaterial längs wenigstens einer vollständigen Windung des Schraubgewindes übertragen wird. Andererseits können eine Vielzahl von Elektroden verwendet werden, die längs der Bewegungsbahn einer Schraube abgestützt sind, wobei härtendes Elektrodenmaterial auf das Schraubgewinde an bestimmten, gegeneinander versetzten Stellen längs wenigstens einer bindung des Schraubgewindes übertragen wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die kombinierte Anwendung der Schraubgewinde- Walztechnik und der Technik der elektrolytischen oder galvanischen Abscheidung zur Herstellung von Schneidschrauben vorgeschlagen.

Dabei kann die Schraubgewinde- Walztechnik zur Bildung von Schneidschrauben aus zylindrischen Rohlingen und die Technik der elektrolytischen oder galvanischen Abscheidung zum unmittelbaren und örtlichen Härten jeder auf diese Weise gebildeten Schraube nur in begrenzten Oberflächenberexchen der Schraube vorgesehen werden. Insbesondere wird eine maschinelle Einrichtung zur Abstützung von Schraub gewindewalzformteilen, zwischen denen die Schraube ausgebildet wird, und eine Anordnung für die galvanische Abscheidung, die in der Nähe der maschinellen Einrichtung befestigt ist, und die den örtlichen, härtenden Niederschlag auf einer Schraube ausbildet, wie er aus dem Raum zwischen den Formteilen abgegeben wird, wenn die Formteile von der Schraubgewindewalzeinrichtung abgestützt werden, verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Schneidschraube mit einem verhältnismäßig gut verformbaren Kern und verhältnismäßig harten Oberflächenberexchen der Spitze (n) des Schraubgewindes, wobei der verformbare Kern sich bis zu den Oberflächen erstreckt und durch diese Oberflächen definiert ist, die sich bis zu den Nuten erstrecken»

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welche den Ansatz des Schraubgewindes zwischen den harten Spitzenflächen darstellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Schneidschraube verhältnismäßig harte Oberflächenbereiche der Spitze (n) des Schraubgewindes nur in dem Bereich des Führungsendes der Schraube auf. Es können diskrete, verhältnismäßig harte Oberflächenbereiche der Spitze (n), die längs des Umfanges einer Windung oder Windungen des Schraubgewindes angeordnet sind, vorgesehen sein. Andererseits kann ein verhältnismäßig harter Oberflächenbereich der Spitze (n) längs des gesamten Umfanges einer Windung oder Windungen des Schraubgewindes vorgesehen sein. Im Falle von Schneidschrauben zum Gewindeschneiden weisen die verhältnismäßig harten Oberflächenbereiche der Spitze (n) einschließlich der Schneidkanten zweckmäßigerweise axiale Aussparungen im Schraubgewinde auf. Im Hinblick auf zweckmäßigerweise zu verwendende Materialien sei ausgeführt, daß Metalle oder Metall-Legierungen mit der gewünschten Verformbarkeit und Zähigkeit verwendet werden, und es sind sehr gute Ergebnisse erzielt worden, wenn der Kern aus einem Stahl geringen Kohlenstoffgehalt- oder Aluminium besteht. Im Hinblick auf die relativ harten Oberflächenbereiche der Spitze (n) hat sich ein Niederschlag aus Titankarbid oder Wolframkarbid als besonders zweckmäßig herausgestellt, da derartige Niederschläge eine ausgezeichnete Verstärkung ergeben.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in Seitenansicht eine Aus führungsform einer Schneidschraube gemäß der Erfindung,

Figur 2 in vergrößertem Maßstab eine Teilschnittansicht längs einer axialen Ebene durch das Führungsende der Schraube nach Figur 1,

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Figur 3 schematisch und in perspektivischer Ansicht eine Aus- ^ * * Gewinde

fuhrungsform einer Korabination einer-walzraaschine

mit einer Einrichtung zum elektrolytischen Abscheiden, gemäß der Erfindung,

Figur 4 eine schematische Aufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Kombination "einer Gewindewalzmaschine mit einer Einrichtung zur elektrolytischen Abscheidung,

Figur 5 eine schematische Teilseitenansicht einer anderen Ausführungsform der Einrichtung zur elektrolytischen Abscheidung,

Figur 6 eine Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 nach Figur 4,

Figur 7 eine spezifische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Kombination einer Gewindewalzmaschine und einer Einrichtung zur elektrοIytischen Abscheidung, und

Figur 8 eine Querschnittsansicht längs der Linie 8-8 der Figur 7.

Um die vorerwähnten, scheinbar gegensätzlichen Bedürfnisse in einem einzigen Schraubverbinder, insbesondere einer Schneidschraube zu verwirklichen, ist eine neue Konstruktion für eine solche Schraube entwickelt worden, die in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung darge= stellt ist. Als Beispiel für mögliche Anwendungsfälle wird eine Schneidschraube zum Gewindeformen mit einem Kopf 12 und dem herkömmlichen Führungsende 14 nachstehend im einzelnen beschrieben. Der Befestiger besitzt ein Schaft 10 mit einem spiralförmigen Gewinde 22. Der Schaft 10, der Kopf 12, das Führungsende 14 und das gesamte Gewinde 22 bestehen aus relativ verformbarem , nachgiebigem metallischem Material, das ausreichend verformbar und zäh ist, um den Beanspruchungen zu widerstehen, unter denen der Befestiger eingesetzt werden kann. Das Führungsende 14 der Schraube nach Figur ist in vergrößertem Querschnitt und im Detail in Figur 2 gezeigt.

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i..r.·. Führungtcinüi-:. des Gewindes 22 ist. auf der Außenkante, die in herkömmlicher Weise als die Spitze 24 bezeichnet wird, eine dünne Schicht 26 aus Metall oder anderer relativ harter Substanz aufgebracht; diese Substanz ist beispielsweise Wolframcarbid oder Titankarbid. Da eine solche Substanz härter ist als das verformbare Material, das verwendet wird, wenn der Schraubenkörper z.B. der Schaft 10 und andere Teile hergestellt werden, besitzt die dargestellte Schraube einen verhältnismäßig gut verformbaren Kern und verhältnismäßig harte Oberflächenberexche der Spitze(n) des Gewindes, und der verhältnismäßig gut verformbare Kern erstreckt sich bis zu den Oberflächen und wird von den Oberflächen definiert, die bis zu Nuten reichen, welche die Wurzel des Gewindes zwischen verhältnismäßig harten Spxtzenberexchen darstellen. Eine bevorzugte Konstruktion besteht darin, den Niederschlag nur auf der Spitze 24 der Vorwärtswindungen des Gewindes 22, d.h., am Führungsende 14 der Schraube zu erzeugen. Wie in Figur 1 gezeigt und in geeigneter Weise, wie weiter unten beschrieben, herstellbar, können diskrete, relativ harte Oberflächenberexche 26 der Spitze längs des Umfanges einer Windung oder mehrerer Windungen des Gewindes angeordnet sein. Wenn die Schraube unter Krafteinwirkung in ein nicht mit Schraubgewinde versehenes oder schwach ausgespartes Loch eingeführt wird, bildet die verstärkte, gehärtete Spitze 24 am Führungsende 14 ein einwandfrei geformtes Gegengewinde. Das folgende nicht behandelte Gewinde 22 des Schaftteiles, das näher dem Kopf 12 liegt, paßt dann in das Gegengewinde, das durch das so behandelte Schneid- Führungs-' ende gebildet wird. Auf die Basis, d.h, die Wurzel des Gewindes werden keine unzulässig hohen axialen Beanspruchungen dort aufgebracht, wo eine Verbindung mit dem Schaft 10 vorhanden ist.

Eine derartige "imprägnierte" Konstruktion einer Schraube (der Ausdruck "imprägniert" bezeichnet die Durchdringung von Materialien, wenn die Schicht 26 auf der Spitze 24 am Führungsende aufgebracht wird) ist insbesondere zweckmäßig, wenn sie' in Ver-

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vor
bindung mit einem kurzen,entwickelten / selbstsperrenden Rippenschraubgewinde 23 nach US-Patentschrift 3.517,717 und US-Serial No. 284.006 verwendet wird. Das Gewinde in einer solchen Schraube, bekannt unter der Bezeichnung ORLO, weist eine elastisch biegsame Rippe auf, die aus der Begrenzung der Planke eines normalen Gewindes vorsteht. Das Gewinde 23 in Figur 1 stellt ein solches .Gewinde dar, das nach dem vorstehend genannten Patent bzw. der vorstehend genannten Patentanmeldung geformt ist. Die Rippe des Gewindes 23 wird gegen das verbleibende Gewinde gepresst, wenn die Schraube in ein herkömmliches zusammenpassendes Innengewinde in einer Schraubenmutter oder einer Gewindebohrung eingesetzt wird. Durch die äußere elastische Spannung, die von der Rippe des Gewindes 23 ausgeübt wird, wird eine ausgezeichnete Wirkung erzielt. Für das einwandfreie Arbeiten eines solchen selbstsperrenden Schraubgewindes wird am besten ein verhältnismäßig gut verformbares, zähes und nicht brüchiges Material verwendet. Darüber hinaus ist ein exaktes, einwandfrei geformtes zusammenpassendes Gewinde in der Schraubenmutter oder Gewindebohrung ■ sehr erwünscht, damit die Oberfläche erhalten wird, gegen die die elastisch biegsame Rippe gedrückt wird.

Eine Schneidschraube, bei der das Gewinde 22 durch eine harte Auflage 26 am Führungsende 14 des Schaftes 10 verstärkt ist, schneidet ein exakt passendes Gegengewinde, daß dann eine Schraubmutter oder eine Gewindebohrung darstellt. Der Teil des Gewindes 23, der über das Führungsende 14 hinaus gebildet ist und damit außerhalb des gehärteten Spitzenteiles liegt, paßt genau ,in die auf diese Weise geschnittene Schraubenmutter oder Gewindebohrung, und die elastisch nachgiebige biegsame Rippe ergibt den gewünschten selbstsperrenden Effekt.

Schneidschrauben mit Gewindeschneidmöglichkeit sind häufig an ihren Führungsenden in axialer Richtung eingekerbt, d.h. mit Nuten versehen. Die axiale Nut besitzt eine axiale Kante, die .dann, wenn die Schraube unter Krafteinwirkung in einem Bohrloch

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gedreht wird, das Gegengewinde in das Material um die Bohrung herum schneidet. Bisher mußte eine solche Schneidkante notwendigerweise aus einem Material bestehen, das härter als das Material um die Bohrung herum, das gerade geschnitten wurde, war. Man hat nunmehr festgestellt, daß eine Härte- bzw.' Verstärkungsauflage auf den Kanten eine ausreichende Härte für die Schneidkanten ergibt, damit sie das Bohrloch selbst und die Gegengewinde in dem Material um das Bohrloch herum schneiden. Ein derartiges einwandfreies Gewinde wird trotz der Tatsache geschnitten, daß der Hauptkörper und damit der Kern der Schraube aus einem zähen, verformbaren Material besteht, das sogar weicher sein kann als dasMaterial, das das Bohrloch umgibt und geschnitten werden soll.

Auf dem Gebiet der Schraubbefestigungen sind auch andere elastisch nachgiebige, selbstsperrende Schraubgewindeanordnungen vorgeschlagen worden. Eine solche bekannte Anordnung sieht vor, daß ein Teil der gesamten Spitze in regelmäßigen Abständen längs mehrerer Windungen des Gewindes einer Befestigungsvorrichtung ersetzt wird. Die sogenannte "Imprägnierung", d.h. das Anwenden von hartem Material bei diesen Modifikationen von Schraubgewinden gestattet es, auf eine Oberflächenhärtung durch Wärmebehandlung oder Einsatzhärtung zu verzichten, so daß eine sich sonst ergebende Degradation und Brüchigkeit dieser Arten von selbstsperrenden Anordnungen bei Verwendung in Schneidsch auben vermieden werden kann.

Man hat festgestellt, daß die dadurch erhaltenen Schrauben eine Härte an der gehärteten Spitze 24 besitzen, die mit einem Metall einer Rockwellhärte C = 70 oder darüber vergleichbar ist. Eine Schraube, deren Gewinde so behandelt ist, macht keine Einsatzhärtung oder Induktionsheizbehandlung erforderlich, damit sie die gewünschte Schneideigenschaft erhält. Der Wegfall dieser Schritte ermöglicht im Vergleich zu bekannten Verfahren die Verwendung weit billigerer Metalle bei der Herstellung dieser Schrauben. Durch den Wegfall des Einsatzhärtens und des Induktions-

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■beheizens wird ferner die gewünschte Verformbarkeit der Schraube te behalten, weil der gesamte Kern, der bis zu den Wurzeln und" den größeren Teilen der Planken des Gewindes reicht, sich bis zum Gewinde selbst erstreckt. Wie in Figur 2 dargestellt, beziehen

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nur die gehärteten Bereiche 26 nicht auf das, vas als "Kern" bezeichnet wird. Der übrige, wesentlich größere Teil der Schraube bildet einen Teil des Kerns. Das Ergebnis ist eine Schraube, die aus verhältnismäßig billigem Material hergestellt ist und die eine Geschmeidigkeit besitzt, die etwa einer Rockwellhärte von C = 30 oder weniger entspricht, während die Schraubgewindespitzen am Führungsende der Schneidschraube eine Rockwellhärte von etwa C = 70 oder darüber aufweisen.

Versuche mit Aluminiumschrauben zeigen, daß eine solche begrenzte Härteauflage zum ersten Male die.Verwendung von Aluminium und anderen. Hicht-gisenmetallen sowie Stählen.mit geringem Kohlenstoffgehalt bei der Herstellung von Schneidschrauben beliebiger Art ermöglichen.

Nachdem vorstehend die Schneidschrauben gemäß vorliegender Erfindung in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 beschrieben worden sind, werden nachstehend.Verfahren zur Herstellung der Schraube mit Hilfe einer Einrichtung, die nach den Verfahren arbeitet, erörtert.

Das Verfahren zur Herstellung von Schneidschrauben der angegebenen Art ist wesentlich weniger schwierig und kompliziert als das Verfahren zur Herstellung von einsatzgehärteten Schrauben, die im Falle bekannter Methoden eine Induktionsheizbehandlung erfordern. Das Wolfram- oder Titankarbid, das eine besonders geeignete Kärtesubstanz bildet, kann auf die Spitze des Gev/inces oder der Gewinde im Falle von Parallelgewinden nach herkömmlichem Verfahren aufgetragen werden. Es wird jedoch vorzugsweise die bekannte Technik der elektroIytischen Abscheidung mit Lichtbogen

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angewendet. Dieses Verfahren ist im einzelnen in US-Patentschriften 3.415,970 und 3.524,956 beschrieben. Das Gerät zur elektrolytischen Abscheidung ist zweckrnäßigerweise so ausgelegt, daß jede Schraube unmittelbar am Ende des Gewindewalz- Formschrittes, der durch eine Gewindewalzmaschine vorgenommen wird, beaufschlagt wird. Einer der wesentlichen Vorteile, die sich durch die Kombination der Technik des Gewindewalzens mit der der elektrolytischen Abscheidung erzielen läßt, liegt in der Tatsache, daß ein gut gereinigtes Gewinde für die Karbidabseheidung nicht erforderlich ist. Es ist somit nicht notwendig, Schmieröl oder dergl. zu entfernen, und es ist ferner auch nicht erforderlich, den bei der Herstellung während des Gewindewalzvorganges angefallenen Ät-orieb zu entfernen. Die Hochspannung, die an die Elektrode (n) angelegt und die Schlagkraft der Elektrode (n) während des Betriebes sind ausreichend groß, damit Elektrodenmaterial auf eine Schraube durch das Öl und den Abtrieb aufgetragen werden.

Während dieser Behandlung bleibt die Temperatur des Kernes der in dieser Weise hergestellten Schrauben weitgehend gleich, und deshalb wird die Formänderungsfestigkeit nicht geändert. Die Schrauben müssen dann zur Erzielung neutraler Härte wärmebehandelt werden, wodurch ihre Festigkeit wächst. Eine derartige Wärmebehandlung bis etwa lOOO C beeinflußt den Karbidniederschlag nicht (vgl. Tungsten, dritte Ausgabe 1955 von Li and Wang, Seite 390). Man hat festgestellt, daß unter Verwendung der Elek-· trodenniederschlagstechnik, die auch als elektrische Lichtbogenimprägnierung bezeichnet wird, ein Teil der Gewindespitze entfernt wird, daß aber das niedergeschlagene Karbid eine Kompensation hierfür ergibt. Das in dieser Weise niedergeschlagene Karbid imprägniert und verfestigt somit in der Gewindespitze oder anderen ausgewählten Teilen einer Schraube bis zu einer Tiefe von etwa O,O 25 mm. Darüber hinaus bildet es einen zusätzlichen Aufbau von etwa 0,025 mm bis 0,0375 mm über der ursprünglichen Fläche. Der Niederschlag wird fest auf die Schraube aufgetragen und dringt in die Schraube ein. Dies erklärt, warum er - wie

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festgestellt worden ist - außerordentlich widerstandsfähig gegen Schlag und Bruch .ist.

Es ist nicht erforderlich, das Karbid glatt oder eben auf die Gewindespitze aufzutragen. Es wird bevorzugt, den Auftrag uneben zu machen, was eine rauhe Oberfläche ergibt, die längs der Spitzeniinie mit einer Sägezahnform auf der Spitze 24 vergleichbar ist. Eine derartige unregelmäßige Anordnung ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt, wo der Härteauftrag 26 an einer Stelle etwas dicker als an einer anderen Stelle gezeichnet ist. Ganz allgemein und insbesondere dann, wenn eine Schraube dauernd ihre Lage beibehalten soll, wenn sie einmal in ein anderes Material eingesetzt worden ist, gilt, daß ausreichend war, den Auftrag an nur einer ausgewählten Anzahl von diskreten» in Abstand voneinander angeordneten Stellen längs wenigstens einer Windung, vorzugsweise an dem Führungsende des Gewindes aufzubringen.

Ein behandelter Körper, z.B. eine Schneidschraube, ergibt eine härtere und schärfere Gewindespitze, um funktionell das Gegengewinde zu bilden und zu schneiden; der Kern jedoch, der den größeren Teil des gesamten Körpers darstellt, ist nicht brüchig und infolgedessen dort brauchbar, wo bekannte Produkte Fehler zeigten. Darüber hinaus ist er keiner Spanbildung beim Verladen und im Betrieb ausgesetzt.

Das Abscheiden von Karbid oder einer ähnlichen Substanz kann auf der Spitze des Schraubgewindes während eines einzigen Durchganges vorgenommen werden, indem die Abscheidung unmittelbar im Anschluß an das Gewindewalzen in einer etwas modifi-zierten, sonst aber herkömmlichen Gewindewalzmaschine erzeugt wird. Bei der Echematischen Darstellung nach Figur 3 ist eine Schneidbacke 40 und eine Schneidbacke 42 gezeigt, die Bestandteile solcher herkömmlicher Maschinen darstellen. Die Schneidbacke 40 stellt die stationäre Schneidbacke dar, die Schneidbacke 42 die bewegliche.

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Bei dein herkömmlichen und bekannten Verfahren zur Herstellung von Schraubgewindekörper wird ein zylindrischer Rohling 44 zwischen den Schneidbacken 40, 42 gerollt bzw. gewalzt und die Schneidbacke 42 dabei unter Krafteinwirkung in Pfeilrichtung bewegt. Die Schraubgewinde werden auf dem Rohling 44 durch die Rippen zwischen zusammengehörigen Nuten 46 und 48 auf den entsprechenden arbeitsflächen der Schneidbacken 40 und 42 ausgebildet. Die einander zugewandten Nuten 46, 48 auf diesen Arbeitsflächen sind so aufeinander abgepaßt, daß dann, wenn der Rohling 44 zwischen den beiden Schneidbacken 40, 42 gerollt bzw. gewalzt wird, ein kontinuierliches Gewinde oder ein Satz von parallelen, kontinuierlichen Gewinden auf dem Schaft des Rohlings ausgebildet wird.

Eine etwas andere Gewindewalzanordnung ist in Figur 4 gezeigt. Ähnlich wie in Figur 3 ist eine stationäre Schneidbacke 50 mit Nuten 52 auf der Arbeitsfläche dargestellt, ferner ist eine Schneid backe 54 beweglich mit der Arbeitsfläche gegenüber der der Schneidbacke 50 angeordnet. Die Schneidbacke 54 weist Nuten 56 auf, so daß dann, wenn ein Rohling 58 zwischen den Schneidbacken 50, gerollt bzw. gewalzt wird, und der Block 54 in Pfeilrichtung bewegt wird, ein kontinuierliches Gewinde oder ein Satz von parallelen, kontinuierlichen Gewinden auf dem Rohling 58 ausgebildet wird.

Die Schneidbacken 50, 54 unterscheiden sich von den Schneidbacken 40, 42 dadurch, daß die Schneidbacken nach Figur 4 genutete kippen 52, 56 aufweisen, die sich einander in solcher Weise nähern, daß sie nach der bekannten Technik einen Schraubgewindepunkt bilden, der das Führungsende der Schraube ist. Die ' Gewindewalzmaschine, die in Figur 3 schematisch dargestellt ist, bildet kein solches Führungsende.

Das Führungsende eines Schraubgewindekörpers, z.B. einer Schraube, ist üblicherweise das Ende des Schraubenschaftes gegenüber dem Kopf der Schraube. Dieses Ende besitzt normalerweise einen all-

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raählig zunehmenden Äußengewindedurchmesser, der von dem Schaftende beginnt. Der Innen- oder Wurzeldurchmesser des Gewindes " kann entsprechend dem Schraubgewindeauflendurchines ser verjüngt sein, damit ein Führungsende entsteht. Das verjüngte Stück braucht

kein Schraubgewinde am Führungsende zu besitzen, obgleich normalerweise das Gewinde sich über eine solche Verjüngung erstreckt.

.Die von den Schneidbacken nach Figur 3 erzeugte Schraube besitzt beispielsweise ein solches Führungsende nicht.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform einer herkömmlichen Gewi ndewalzmaschine kann der Auftrag, der einen die Oberfläche härtenden Effekt nur in begrenzten Oberflächenbereichen bewirkt, z.B. ein Auftrag aus Karbid oder Metall, automatisch und wirksam auf die Gewinde einer jeden Schraube ausgebildet werden, wenn sie aus dem Raum zwischen den beiden Schneidbacken der Maschine austritt. In jeder der in Figur 3 und Figur 4 dargestellten Maschinen ist eine Verlängerung 60 der stationären Schneidbacke 40 oder 50 gezeigt. Diese Verlängerung 6O ist ein Träger für wenigstens eine Elektrode 62, vorzugsweise drei solcher Elektroden, wie sie US.-PS 3.524,956 und 3.415,970 beschrieben sind. Eine derartige Elektrode 62 ausWolframkarbid oder einem anderen ähnlichen Material ergibt während des Betriebes einen Auftrag, von welchem etwa 0,025 mm in eine Metallfläche eindringt und diese imprägniert, und bildet zusätzlich eine Schicht von etwa 0,025 mm Stärke, aus z.B. Karbid, die von der ursprünglichen Fläche vorsteht.

Die Verlängerung bzw. der Träger 60 ist so konstruiert und angeordnet, daß er einen elektrischen Kontakt mit den neu gebildeten Gewinden der Schraube ergibt und somit ein Führungselement für jede Schraube darstellt und gleichzeitig den elektrischen Stromkreis schließt, über den Energie an jede Schraube, die von dem Träger 60 geführt wird, angelegt wird, u.zw. an die einzelnen · Elektroden nacheinander. Die dargestellten Erregerschaltungen bedürfen keiner näheren Erläuterung.

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χ)erläutert

Eine Vielzahl von Elektroden 62 kann im Träger 60 angeordnet sein, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt. V7ie in der oben genannten US.-Patentschrift 3.524,956, werden die Elektroden 62 durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Mechanismus in Schwingungen versetzt. Aufgrund dieser Schwingungen bewegen sich die Elektroden 62 rasch in und außer Kontakt mit den neu geformten Gewindespitzen. Die Elektroden 62 sind vorzugsweise so angeordnet,, daß nur das Ende, z.B. das Führungsende 14, Aufträge 26 aufnimmt. Andererseits können die Elektroden 62 so angeordnet sein, daß die gesamte axiale Länge des Gewindes längs des Schaftes aufgrund der Behandlung durch elektrolytische Abscheidung imprägniert wird. Es kann aber auch nur eine kontinuierliche Elektrode 64 verwendet werden, die in der in Figur 5 gezeigten VfeLse angeordnet wird. Die kontinuierliche Elektrode 64 bewirkt einen Auftrag längs des gesamten Umfanges der Gewindespitze (n) am Führungsende während einer kombinierten Gewindewalz- und elektrolytischen Abseheidungsbehandlung, bei der die zweite Behandlung unmittelbar auf die erste folgt.

Eine zweckmäßige Gewindewalzeinrichtung kann in der Weise aufgebaut sein> daß die bewegliche Schneidbacke 42 oder 54 eine Erregung der Elektroden 62 in einem bestimmten Augenblick ergibt, nämlich dann, wenn der Rohling 44 oder 58 den Träger 60 erreicht. Ein druckbetätigter Schalter 70, wie schematisch in Figur 4 gezeigt, oder aber ein Hebel, ein Strahlungsfühler oder eine andere bekannte, eine elektrische stromkreisbetätigende Vorrichtung kann verwendet werden, um die Elektroden 62 zu dem gegebenen Augenblick zu erregen und über die gewünschte Zeitperiode erregt zu halten.

Man hat festgestellt, daß das Aufbringen von diskreten Flächen des Härteauftrages 26 auf den Schneidteil des Schaftes der Schraube, der das Führungsende bis etwa jeweils 120° mit einschließt, zufriedenstellende Schneideigenschaften in den meisten Fällen der späteren Verwendung der Schraube ergibt. Somit werden die drei

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Elektroden 62 nach den Figuren 3 und 4 sorgfältig so angeordnet, daß die aus den Rohlingen 44 oder 58 gewalzten Schrauben ihre Walz-bzw. Rollbewegung an den Elektroden vorbei ausführen, derart, daß diskrete Aufträge in exakten Umfangs.abständen längs des Umfanges des Gewindes durchgeführt werden, an welchen es erwünscht ist, eine solche intermittierende Ausscheidung zu erhalten. Der Abstand zwischen den Elektroden 62 in Figur 3 wird zu Anschauungszwecken gleich dem zwischen den Punkten gewählt, die 120 voneinander längs des Umfangs des Gewindes auf der aus dem Rohling 44 gefo rmten Schraube versetzt sind.

Die Elektroden 62 können eingeschaltet werden, indem die bewegliche Schneidbacke 42 oder 54 so bewegt wird, daß sie nur arbeitet, wenn die Schraube sich nach dem Formwalzen aus einem Rohling 44 oder 58 dem Führungselement, d.h. dem Träger 60 nähert und die Nuten 48 oder 56 der beweglichen Schneidbacke sich über die Schraube hinaus bewegt haben. Es ist zweckmäßig, die bewegliche Schneidbacke 42 oder 54 mit einer Verlängerung 68 zu versehen, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Eine solche Verlängerung 68 weist keine genuteten Rippen auf. Sie dient vielmehr als zweites Führungselement, da sie die Fortsetzung der Walzbewegung der Schraube an det Elektroden 62 oder 64 vorbei unterstützt, nachdem der herkömmliche Gewindewalzvorgang abgeschlossen worden ist.

Wenn ein Führungsende auf der Schraube, z.B. der Schraube 58 nach Figur 6 vorhanden ist, haben die Elektroden 62 vorzugsweise eine abgekantete Elektrodenspitze. Eine derartige abgekantete Elektrodenspitze kann in einem solchen Winkel ausgebildet sein, daß sie komplementär gegen die Abschrägung des sich verjüngenden Außendurchmessers des Gewindes auf dem Führungsende der Schraube 58 paßt. Eine derartige abgekantete komplementäre Passung ist in Figur 6 dargestellt. Diese Art der speziell geformten Elektrodenspitze weist auch besondere Vorteile auf, wenn

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sie zur Übertragung von Härteaufträgen auf die Gewindeschneidkanten eines axial genuteten Gewindes dieser Art von Schneid- " schrauben verwendet wird. Die Gewindeschneidkante (nicht dargestellt) wird auf diese Weise vollständig über die axiale Länge behandelt.

Wenn ein ein Gewinde schneidendes Schneid- Führungsende, gewünscht ist, kann es sich als vorteilhaft herausstellen, den Auftrag auf dem Führungsende des Schaftes von der Unterseite der Gewindewa Izitias chine (nach.&ichnung) über den Auftrag von den Seiten nach den Figuren 3 und 4 vorzunehmen. In den Figuren 7 und 8 ist beispielsweise ein Grundprinzip für die elektrolytische Abscheidung auf einen mit Gewinde versehenen Körper an der Spitze vom Boden her gezeigt. Eine stationäre Gewindewalz- Schneidbacke 80 ist mit einer Verlängerung 82 versehen, dargestellt. Die Verlängerung 82 ist ein Führungselement ähnlich dem Träger 60 nach den Figuren 3 und 4, nimmt jedoch keine Elektrode auf. Sie erstreckt sich von dem Hals der Schraube 84, die so dargestellt ist, daß sie gerade aus einem Rohling geformt worden ist, soweit nach unten, daß die Schraube 24 in ihrer Bewegung in einem kurzen Abstand über den Gewindewalz- Schneidbacken gehalten wird.

Eine Schneidbacke 86, die relativ zur Schneidbacke 80 beweglich ist, ist mit einer Verlängerung, nämlich einem Führungselement 88 versehen, das in Hinblick auf Gestalt und Zweck der Verlängerung 82 entspricht. Die Schneidbacke 86 und das Führungselement 88 bewegen sich in Richtung der Pfeile nach Figur 1, wenn die Schraube 84 einem Gewxndewalzvorgang unterzogen wird und die Gewinde ausgebildet werden.

Eine Elektrode 90 entsprechend der oben gegebenen Beschreibung ist axial parallel zur Schraube 84 über einen entsprechenden Träger 92 angeordnet. Die Elektrode 90 ist elektrisch mit der (nicht dargestellten) Stromquelle über ein Verbindungskabel 94 verbunden.

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Die Elektrode 90 ist mit einer abgekanteten Spitze dargestellt, die während der Bewegung der Schraube 84 in Eingriff mit dem schneidenden, das Gewinde bildenden Führungsende 98 der Schraube kommt, v/enn die Schraube axial mit der Elektrode ausgerichtet ist. Besitzt das Führungsende 98 axiale Nuten quer zum Gewinde, was in den Figuren 7 und 8 nicht gezeigt ist, nehmen die Schneidkanten und die Gewindespitzen des Endes 98 der Schraube in diesen begrenzten Oberflächenbereichen einen Auftrag harter Substanz, z.B. Wolframkarbid oder Titankarbid, auf, der unmittelbar nach dem Gewindewalzvorgang in einem einzigen Durchgang, und damit in wirtschaftlicher und wirksamer Weise aufgebracht wird, weil das Verfahren mit sehr hohen Geschwindigkeiten durchgeführt wird. Wenn die Schraube 84 in Richtung der Pfeile in Figur 7 gerollt wird, wirken die Verlängerungen 82, 88 als Führungselemente, da sie bewirken, daß die durch Walzen geformte Schraube 84 die Rollbewegung über einen kurzen Abstand über die Gewindewalz- Schneidbacken 80, 86 fortsetzt. Das Schneidführungsende 98 der Schraube 84 wird dann in unmittelbare Nähe der gekanteten Spitze 96 der Karbidelektrode 90 gebracht. Die Elektrode 90 kann dann durch eine Betätigungsvorrichtung lOO erregt und in Vibration versetzt werden, wodurch sie in raschen und wiederholten Kontakt mit dem Führungsende 98 kommt. Die Betätigungsvorrichtung lOO kann ein Schalter oder ein Fühler sein, der von der Schraube betätigt wird, wenn sie den Raum zwischen den Schneidbacken verläßt, und die elektrisch mit dem Anschluß 94 verbunden ist, so daß ein Ein-■ schalten der Elektrode 90 über ausgewählte, vorbestimmte Perioden erfolgt, die ausreichen, um zu gewährleisten, daß die Elektrode 90 arbeitet, wenn die Schraube 84 aufeinanderfolgende Stellungen axialer Ausrichtung mit der Elektrode 30 durchläuft.

Vertikale Elektroden, wie sie in den Figuren 7 und 8 gezeigt sind, sowie horizontale oder geneigte Elektroden, wie in den Figuren 3, 4, 5 und 6 gezeigt, können in der gleichen Einrichtung kombiniert werden, die aus einer Gewindewalzmaschine und einer Einrichtung zum elektroIytischen Niederschlagen bestehen, so daß die Gewinde am Führungsende wie auch Gewinde in anderen

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oder allen Flächenbereichen des Schaftes der Schraube der beschriebenen Behandlung unterzogen werden. Eine derartige doppelte Auftragsbehandlung kann gleichzeitig oder·nacheinander vorgenommen werden.

Gewinde formende, gewindeschneide.nde oder selbstbohrende Schneidschrauben sind, wenn sie in der vorbeschriebenen Weise hergestellt werden, insbesondere zweckmäßig, wenn sie aus Aluminium oder anderen üicht-^isenmetallen oder ihren Legierungen bestehen. Der Karbidauftrag auf den Spitzen des Gewindes oder der Gewinde der Schneidschrauben, insbesondere am Führungsende, ermöglicht die Verwendung einer Schraube aus Aluminium oder anderem Nicht-eisenmetall in der Anordnung von Teilen, die aus Dünnblech und Aluminiumblechen hergestellt sind.

Nach der vorbeschriebenen Technik wird der Härteauftrag 26 nur an den Flächenbereichen einer Schneidschraube ausgebildet, der Material verdrängt, in welches die Schraube selbst einschneiden soll.; Dies ergibt eine Schraube mit einem verhältnismäßig geschmeidigen Kern und verhältnismäßig harten Oberflächenbereichen der Spitze (n) des Gewindes und insbesondere, daß der verhältnismäßig geschmeidige Kern sich bis zu den Oberflächen erstreckt und diese definiert, die sich bis zu Nuten erstrecken, welche die Wurzeln des Gewindes zwischen relativ harten Spitzenbereichen darstellen.

Mit vorliegender Erfindung wird somit eine neue Technik für die wirtschaftliche Herstellung von Schneidschrauben hoher Festigkeit vorgeschlagen. Der Körper solcher Schrauben kann aus zähem, billigem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder aus Nichteisenmetallen bestehen, die Schrauben sind nicht einer Versprödung oder anderen nachteiligen Einflüssen herkömmlicher Wärmebehandlungen zur Oberflächenhärtung ausgesetzt. Der Härteauftrag oder die Härteaufträge können auf zwei, drei oder mehr Windungen auf den führenden, d.h. vorderen Gewinden der Schneidschraube

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ausgebildet werden, so daß Schneideigenschaften entstehen, ohne daß die grundlegende Zähigkeit des Körpers der Schraube nachteilig beeinflußt wird. Auch wird die Güte selbstsperrender Eigenschaften, die durch elastisch verbiegbare Rippen der Gewinde der Schrauben erhalten werden, beibehalten.

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Claims

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Patentansprüche

( lj. Anwendung der elektrolytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik zur Verbesserung von Schneidschrauben.
2. Anwendung der elektrolytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur begrenzte Oberflachenbereiche (26) der Schneidschrauben örtlich gehärtet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, zur Herstellung von Schneidschrauben, gekennzeichnet durch die Anwendung der elektrolytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik zur Ausbildung eines härtenden Niederschlages (26) nur in den Oberflächenbereichen der Schraube, die Material verdrängen, in das die Schraube selbst einschneiden soll.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der härtende Niederschlag (26) auf die Oberflachenbereiche aufgebracht wird, die Bereiche in der Nähe der Spitze oder Spitzen (24) des Gewindes einer Schraube enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der härtende Niederschlag (26) auf die Oberflachenbereiche aufgebracht wird, die Bereiche in der Nähe der Spitze oder Spitzen (24) am Führungsende (14, 98) des Gewindes einer Schraube aufweisen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der härtende Niederschlag (26) solchen Oberflächenbereichen aufgegeben wird, die Schneidkanten aufweisen, welche an dem Führungsende des Gewindes einer Schraube vorgesehen sind.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ausgewählte Teile der Spitze oder Spitzen (24) des Schraubgewindes und/öder des Führungsendes (14) einer Schraube in "unmittelbare Nähe mit wenigstens einer normalerweise festen Elektrode (62, 64, 90) einer Substanz gebracht werden, deren Härte die Härte des Schraubenmateriales übersteigt, und daß ein Teil der Substanz auf die ausgewählten Teile in der Weise übertragen und mit ihnen verbunden wird, daß elektrische Energie zwischen Schraube und Elektrode (n) angelegt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (n) (62, 64, 90) auf die Schraube zu und von der Schraube weg in Schwihgbewegung versetzt wird (werden).
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens einer normalerweise festen Elektrode (62, 64, 90) aus Karbid, z.B. Wolfrairikarbid oder" Titankarbid.
10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraube längs eines Führungselementes (60) abgerollt wird, wobei die Elektrode (n) (62) so gehalten wird (werden), daß die Schraube in unmittelbare Nähe mit der Elektrode oder den Elektroden (62, 64) gebracht wird, wenn sie längs des Führungselementes (60) abrollt, wodurch das härtende Elektrodenmaterial (26) auf wenigstens einen speziellen Oberflächenbereich in der Nähe der Spitze (n) (24) des Schraubgewindes übertragen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schraube längs einer Abstützung (60} für wenigstens eine Elektrode (62, 64) abgerollt wird, wobei die Abstützung das Führungselement (60) darstellt.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Verwendung einer einzigen Elektrode (64), deren Dimension in Richtung der Bewegung der Schraube wenigstens gleich dem äußeren umfang des Schraubgewindes ist, wobei härtendes Elektrodenmaterial (26) längs wenigstens einer vollständigen Windung des Schraubgewindes übertragen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vielzahl von Elektroden (62), die längs der Bewegungsbahn einer Schraube abgestützt sind, wobei härtendes Elektrodenmaterial (26) auf das Schraubgewinde an bestimmten, gegeneinander versetzten Stellen längs wenigstens einer Windung des Schraubgewindes übertragen wird.
14. Kombinierte Anwendung der Schraubgewinde-Walztechnik und der Technik der elektroIytischen oder galvanischen Abscheidung zur Herstellung von Schneidschrauben nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung der Schraubgewinde- Walztechnik zur Bildung von Schneidschrauben (44, 58,-84) aus zylindrischen Rohlingen und der Technik der elektrolytischen oder galvanischen Abscheidung zum unmittelbaren und örtlichen Härten jeder auf diese Weise gebildeten Schraube nur in begrenzten Oberflächenbereichen der Schraube.
16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Verwendung einer maschinellen Einrichtung zur Abstützung von Schraubgewindewalzformteilen (46, 48; 52, 56), zwischen denen die Schraube (44, 58) ausgebildet wird, und durch Verwendung von Anordnungen für die galvanische Abscheidung, die in der Nähe der maschinellen Einrichtung befestigt ist, welche den örtlichen,

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härtenden Niederschlag auf einer Schraube ausbildet, wie er aus dem Raum zwischen den Formteilen abgegeben wird, wenn die Formteile von der Schraubgewinde- Walzeinrichtung abgestützt werden.
17. Verfahren nach den Ansprüchen 10 bis 13 und 14 bis 16, gekennzeichnet durch die Verwendung wenigstens eines Führungselementes (60) für eine Schraube, die in der Nähe der Schraubgewindewalzeinrichtung befestigt ist und die Elektrode (n) (62) aufnimmt, welche den örtlichen, härtenden Niederschlag bewirkt (bewirken).
18. Verfahren nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Paares von parallelen Führungselementen, deren eines (82) an der Seite des stationären Abschnittes (80) der Schraubgewindewalzeinrichtung angeordnet ist, die das vordere Ende darstellt, von welchem eine Schraube (84) abgegeben wird, während das andere Führungselement (88) an dem ablaufenden Ende des beweglichen Abschnittes (86) der Schraubgewindewalzeinrichtung angeordnet ist.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch die Verwendung einer elektrischen Schaltanordnung (70, lOO) zur Speisung der Elektrode (n) (62, 90) während der Zeitperiode, in der eine Schraube an der Elektrode bzw. den Elektroden abrollt.
20. Verfahren nach Anspruch 16 und 19, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Schaltanordnung (70, lOO), die durch eine Schraube ausgelöst wird, wenn die Schraube sich den galvanischen ~Niederschlagsanordnungen nähert.
21. Einrichtung zur Herstellung von Schneidschrauben, gekennzeichnet durch die Anwendung der elektrolytischen bzw. galvanischen Abscheidungstechnik zur Ausbildung eines härtenden Niederschlages (26) nur in den Oberflächenbereichen der Schraube, die Material verdrängen, in das die Schraube selbst einscheiden soll.

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22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der härtende Niederschlag (26) auf den Oberflächenbereichen aufgebracht ist, die Bereiche in der Nähe der Spitze (n) (24) des Gewindes einer Schraube enthalten.
23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß

der härtende Niederschlag (26) auf den Oberflächenbereichen aufgebracht ist, die Bereiche in der Nähe der Spitze (n) (24) am Führungsende (14, 98) des Gewindes einer Schraube aufweisen.
24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der härtende Niederschlag (26) auf solche Oberflächenbereiche aufgebracht ist, die Schneidkanten aufweisen, welche an dem Führungsende des Gewindes einer Schraube vorgesehen sind.
25. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ausgewählte Teile der Spitze (n) (24) des Schraubgewindes und/oder des Führungsendes (14) einer Schraube in unmittelbarer Nähe mit wenigstens einer normalerweise festen Elektrode (62, 64, 90) einer Substanz angebracht sind, deren Härte die Härte des Schraubenmateriales übersteigt, und daß ein Teil der Substanz auf die ausgewählten Teile in der Weise aufgetragen und mit ihnen verbunden ist, daß elektrische Energie zwischen Schraube und Elektrode (n) angelegt wird.
26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (n) (62, 64, 90) auf die Schraube zu und von def Schraube weg in Schwingbewegung versetzbar ist (sind).
27. Einrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch" gekennzeichnet, daß eine feste Elektrode (62, 64, 90) aus Karbid, z.B. Wolframkarbid oder Titankarbid vorgesehen ist.

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28. Einrichtung nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (62) beim Abrollen einer Schraube längs eines Führungselementes (6O) so angeordnet sind, daß die Schraube in unmittelbarer Nähe der Elektrode (n) (62, 64) liegt, wodurch das härtende Elektrodenmaterial (26) auf mindestens einen -speziellen Oberflächenbereich in der Nähe der Spitze (n) (24) des Schraubgewindes aufgebracht wird.
29. Einrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstützung (60) das Führungselement für das Abrollen einer Schraube darstellt.
30. Einrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine einzige Elektrode (64), deren Dimension in Richtung der Bewegung der Schraube wenigstens gleich dem äußeren Umfang des Schraubgewindes ist, wobei härtendes Elektrodenmaterial (26) längs wenigstens einer vollständigen Windung des Schraubgewindes aufgetragen ist.
31. Einrichtung nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Elektroden (62), die längs der Bewegungsbahn einer Schraube abgestützt sind, wobei härtendes Elektrodenmaterial (26) auf das Schraubgewinde an bestimmten, gegeneinander versetzten Stellen längs wenigstens einer Windung des Schraubgewindes aufgetragen ist.
32. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine maschinelle Einrichtung zur Abstützung von Schraubgewindewalζformteilen (46, 48; 52, 56), zwischen denen die Schraube (44, 58) ausgebildet wird und durch Anordnungen für die galvanische Abscheidung, die in der Nähe der maschinellen Einrichtung befestigt sind, welche den örtlichen, härtenden Niederschlag auf einer Schraube ausbilden.

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33. Einrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31 und 32, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Führungselement (60) für eine Schraube in der Nähe der Schraubgewxndewalzeinrxchtung befestigt ist und die Elektrode (n) (62), die den örtlichen, härtenden Niederschlag ergibt, aufnimmt.
34. Einrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch ein Paar von parallelen Führungselementen (82,88), deren eines (82) an der Seite des stationären Abschnittes (80) der Schraubgewxndewalzeinrxchtung angeordnet ist, die das vordere Ende darstellt, von welchem eine Schraube (84) abgegeben wird, während das andere Führungselement (88) an dem ablaufenden Ende des beweglichen Abschnittes der Schraubgewxndewalzeinrxchtung angeordnet ist.
35. Einrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 34, gekennzeichnet durch eine Schaltanordnung (70, lOO), die durch eine Schraube ausgelöst wird, wenn die Schraube sich den galvanischen Niederschlagsanordnungen nähert.
36. Schneidschraube, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren und/oder mit einer Einrichtung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Schraube einen verhältnismäßig gut verformbaren Kern und verhältnismäßig harte Oberflächenbereiche der Spitze (n) des Schraubgewindes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Kern sich bis zu den Oberflächen erstreckt und durch diese Oberflächen definiert ist, die sich bis zu den Nuten erstrecken, welche den Ansatz des Schraubgewindes zv/ischan verhältnismäßig harten Spitzen flächen (26) darstellen.
37. Schneidschraube nach Anspruch 36, gekennzeichnet durch verhältnismäßig harte Oberflächenbereiche (26) der Spitze (n) (24) das Schraubgewindes nur in dem Bereich des Führungsendes (14) der S ehraube.

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38. Schneidschraube nach Einspruch 36 oder 37, gekennzeichnet durch diskrete, verhältnismäßig harte Oberflächenbereiche (26) der Spitze (n), die längs des Umfanges einer Windung oder Windungen des Schraubgewindes angeordnet ist bzw. sind.
39. Schneidschraube nach Anspruch 36 oder 37, gekennzeichnet durch einen relativ harten Oberflächenbereich der Spitze (n) längs des gesamten Umfanges einer Windung oder Windungen des Schraubgewindes.
40. Schneidschraube nach Anspruch 36, 37 oder 38, gekennzeichnet durch verhältnismäi3ig harte Oberflächenbereiche der Spitze (n) einschließlich Schneidkanten axialer Aussparungen im Schraubgewinde i
41. Schneidschraube nach einem der Ansprüche 36 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt oder Aluminium besteht.
42. Schneidschraube nach einem der Ansprüche 36 bis 41, gekennzeichnet durch einen verhältnismäßig harten Oberflachenbereich oder Bereiche der Spitze (n), der bzw. die durch einen Niederschlag aus Titankarbid oder Wolframkarbid gebildet ist bzw. sind.

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