DE2552665C3 - Schnell um seine Achse drehbarer Dorn zum Bilden eines Loches in einer metallenen Platte oder der Wand eines metallenen Rohres - Google Patents

Description

Dorne gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 sind aus der DE-OS 23 59 794 bekannt. Dabei hat sich die Grundform eines gleichseitigen Dreiecks für den Querschnitt des in einer Spitze endenden konischen Endteils des Domes an jeder Stelle über dessen Länge für die Bearbeitung von geschmeidigem Metall, wie Aluminium und Kupfer, als besonders überlegen gegenüber anderen gleichseitigen Vielecken erwiesen, wie sie als Grundform entspechender Querschnitte beispielsweise bei einem Dorn gemäß der FR-PS 89 384 vorgesehen sind und in dieser Abweichung nicht erlauben, die Form, die Dicke und die Abmessung sowie die Lage in Richtung der Lochachse der das Loch umgebenden Wand genau zu bestimmen und weiterhin zu verhindern, daß das Metall um das Loch in der Richtung der Lochachse zu weit fließt, so daß die das Loch umgebende Wand zumindest stellenweise sühr dünn werden kann und die Gefahr eines örtlichen Reißens dieser Wand insbesondere an den Rändern besteht. Indem nun solche Dorne in der Regel aus einem ziemlich spröden, jedoch sehr harten Sintermaterial bestehen, das in den Winkelpunkten der gleichseitigen Dreiecke den höchsten Belastungen durch die Reibungswärme und den Druck ausgesetzt ist, welchen der Dorn beim Bilden eines Loches unterworfen wird, haben sich diese Dorne bis heute noch nicht für die Bearbeitung auch von härteren Metallen, wie Eisen und Stahl, als voll befriedigend im Sinne der Erreichbarkeit einer längeren Lebensdauer erwiesen.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Dorn dieser Art bereitzustellen, der sich bei einer längeren Lebensdauer auch zur Bearbeitung solcher härteren Metalle, wie Eisen und Stahl, eignet

Mit dem Dorn nach der Erfindung wird eine größere Materialansammlung in den einzelnen Winkelpunkten jedes gleichseitigen Dreiecks an jedem beliebigen Querschnitt über die Länge des konischen Endteils des Domes erreicht, wodurch dessen materialbedingt schlechte Wärmeleitung an diesen besonders hoch beanspruchten Stellen auf einen optimalen Wert verbessert wird. Diese vergrößerte Materialansammlung in den Winkelpunkten wird dabei gleichzeitig durch die tangentiale Berührung mit dem Umkreis des Dreiecks entsprechend günstig zur Erzeugung der Reibungswärme genutzt, die beim Bilden eines Loches in einer metallenen Platte oder der Wand eines metallenen Rohres erzeugt wird, wobei es wesentlich ist, daß der an jedem Winkelpunkt jedes Dreiecks sich in der Drehrichtung des Domes voreilend erstreckende Bogen eine in diese tangentiale Berührung des Umkreises fließend übergehende Krümmung erhält, welche beim Bilden eines Loches einen das metallene Material nach außen wegdrückenden Winkel darbietet, der gegen das Ende dieses Bogens den Wert Null annimmt. Die Länge dieses sich in der Drehrichtung des Domes voreilend erstreckenden Bogens darf dabei nicht zu groß sein, weil sonst eine zu große Berührungsfläche mit dem metallenen Material gebildet und damit ein zu kleiner spezifischer Verformungsdruck erhalten wird, der mithin sonst nicht zu einer Verformung des Materials ausreicht. Andererseits muß dem sich von jedem Winkelpunkt eines Dreiecks des Dornquerschnittes in der zu der Drehrichtung des Domes entgegengesetzten Richtung nacheilend erstreckenden Bogen eine sich im Vergleich zu diesen voreilend erstreckenden Bögen größere Krümmung in einem ebenfalls fließenden Übergang zu der tangentia-Ien Berührung mit dem jeweiligen Umkreis des Dreiecks gegeben werden, damit an dieser Stelle eine entsprechend günstigere Wärmezerstreuung über den gesamten Querschnitt des Domes stattfindet, wobei diese Wärmezerstreuung weiterhin dadurch positiv beeinflußt wird, daß auch für die Verbindungslinie an jeder Seite des Dreiecks, die sich zwischen einem voreilend erstreckenden Bogen eines Winkelpunktes und dem nacheilend erstreckenden Bogen des nächsten Winkelpunktes erstreckt, ein fließender Übergang zwischen diesen beiden Bögen gegeben wird. Dem für eine Bearbeitung eines metallenen Materials wirksamen Teil des Domes wird damit in jedem beliebigen Querschnitt eine Querschnittsfläche gegeben, bei welcher der Dorn für eine maximale Wärmeaufnahme gestaltet ist, so daß die in den Winkelpunkten des jeweiligen Dreiecks auftretende höchste Belastung des Domes bei der Bearbeitung auch eines härteren metallen Materials sich entsprechend günstig im Sinne der Erzielbarkeit einer verlängerten Lebensdauer des Domes auswirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen erfaßt. Mit der Ausgestaltung des

Domes nach Anspruch 2 wird unter Einbeziehung auch der Verbindungslinien zwischen den in den Winkelpunkten des dreieckigen Dornquerschnitts ausgebildeten Bögen ein optimaler Kompromiß zwischen den Längen und den Halbmessern aller am Umlang eines jeden Dornquerschnittes erscheinenden Bögen, dem anfänglichen Berührungswinkel jedes sich in der Drehrichtung des Domes voreilend erstreckenden Bogens mit dem metallenen Material, dem davon abhängigen, auf dieses Material beim Buden eines Loches ausgeübten radialen Vorschub, dem Reibungswert und der Häufigkeit der nacheinander wirksamen Winkelpunkte bei einer für den Dorn vorgegebenen Drehzahl erzielt, so da<5 bereits mit einem mäßigen Druck in axialer Richtung auf den Dorn beim Bilden eines Loches an jeder Stelle der zu verformenden Lochwand eine für diese Verformung ausreichend hohe Temperatur aufrecht erhalten werden kann, die ein vergleichsweise schnelles Hindurchdrücken dps Domes durch die metallene Platte oder die Wand eines metallenen Rohres erlaubt bei gleichzeitiger Einhaltung einer hohen Maßgenauigkeit für das dabei gebildete Loch sowie die dieses Loch umgebende Wand. Mit der Ausgestaltung des Domes nach Anspruch 3 ist die Voraussetzung für ein günstiges Schleifen der einzelnen Bögen und Verbindungslinien bei der Herstellung eines solchen Domes gegeben.

Tangentiale Berührung des Umkreises durch die Kanten eines Reibdornes zum Herstellen von ausgehalsten Löchern in Blechen und Rohren aus Stahl ist bereits in der FR-PS 11 89 384 vorgeschlagen worden. Jedoch führt die übrige Querschnittsform dieses Reibdornes zu den eingangs erwähnten Nachteilen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei-Spieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt des Domes in der Darstellung oberhalb eines mit einer Wand umgebenen Loches, das mit diesem Dorn in der Wand eines nur teilweise im Querschnitt gezeigten metallenen Rohres gebildet ist, und

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Querschnitt des konischen Endteils dieses Domes.

Der Dorn, der durch einen Spannkopf 1 einer Bohrmaschine oder einer anderen Werkzeugmaschine mit einer schnell rotierenden Antriebsspindel gehalten wird, weist einen in einer Zentrierspitze 2 endenden konischen Endteil 3 auf, der sich in einem zylindrischen Teil 4 fortsetzt An diesen zylindrischen Teil 4 ist unter Ausbildung einer Schulter 6 ein im Durchmesser vergrößerter weiterer zylindrischer Teil 5 angeschlossen, der sich in einem zur Befestigung des Domes in dem Spannkopf 1 vorgesehenen Schaftteil 7 fortsetzt Der konische Endteil 3 und der daran angeschlossene zylindrische Teil 4 stellen den bei der Bildung eines Loches 18 in der Wand eines metallenen Rohres oder einer metallenen Platte wirksamen Teil des Domes dar, wenn dieser bei einer Drehung um seine Achse gegen die Wand des metallenen Rohres bzw. die metallene Platte gedrückt wird, wobei es dann zur Ausbildung einer dieses Loch 18 umgebenden Wand 19 kommt deren Abmessung in Richtung der Lochachse größer ist als die Dicke der Rohrwand bzw. der Platte. Durch die Schulter 6 des Domes kann diese Wand 19 stirnseitig profiliert, beispielsweise mit einer flanschartigen Verdickung versehen werden.

Die Querschnitte der Dornteile 3 und 4 weisen an jeder Stelle über die Länge dieser Teile die Grundform eines gleichseitigen Dreiecks mit den Winkelpunkten 8 auf, die einen Umkreis 13 des jeweiligen Dreiecks tangential berühren. Jede Seite dieses Dreiecks besteht aus einem sich von dem jeweiligen Winkelpunkt 8 in der Drehrichtung 10 des Domes voreilend erstreckenden Bogen 9 sowie einem sich von dem betreffenden Winkelpunkt in der zu der Drehrichtung des Domes entgegengesetzten Richtung nacheilend erstreckender Bogen 12, wobei die beiden Bögen 9 und 12 zweier benachbarter Winkelpunkte 8 über eine Verbindungslinie 11 fließend ineinander übergehen. Die Bögen 9 und 12 berühren in den Winkelpunkten 8 des Dreiecks dessen Umkreis 13, wobei der Krümmungshalbmesser 15 in jedem Punkt der Bögen 9 kleiner ist als der entsprechende Krümmungshalbmesser 15 in jedem Punkt der Bögen 12. Die beiden Krümmungshalbmesser 14 und 15 sind ihrerseits kleiner als der Halbmesser 16 des Umkreises 13, bezüglich welchem andererseits der Krümmungshalbmesser 17 in jedem Punkt der einzelnen Verbindungslinien 11 größer ist. Die einzelnen Bögen 9 und 12, die in den Winkelpunkten 8 des jeweiligen Dreiecks zusammentreffen, sowie deren Verbindungslinien 11 sind als Kreisbögen ausgebildet, womit ihre Herstellung durch einen Schleifvorgang entsprechend einfach ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

25 52 665 Patentansprüche:

1. Schnell um seine Achse drehbarer Dorn ;mm Bilden eines Loches in einer metallenen Platte oder der Wand eines metallenen Rohres ausschließlich durch Reibungswärme und Druck, welches Loch von einer Wand umgeben ist, deren Abmessung in Richtung der Lochachse größer ist als die Dicke der Platte oder der Rohrwand, wobei der Dorn einen in einer Spitze endenden konischen Endteil aufweist, mindestens über dessen Länge der Dorn bis hin zu dieser Spitze oder bis in deren Nähe an jeder Stelle einen Querschnitt aufweist, dessen Grundform ein gleichseitiges Dreieck ist und dessen Umfang in der Nähe jedes Winkelpunktes des jeweiligen Dreiecks jeweils durch zwei den Umkreis dieses Dreiecks, im Winkelpunkt berührende, aneinander angeschlossene Bögen mit Krümmungshalbmessern kleiner als der Umkreishalbmesser gebildet wird, wobei die beiden Bögen jeder Seite des Dreiecks, die sich von deren beiden Winkelpunkten her aufeinander zu erstrecken, über eine Verbindungslinie fließend ineinander übergehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührung des Umkreises (13) tangential ist und der sich von jedem Winkelpunkt (8) in der Drehrichtung (10) des Domes voreiilend erstreckende Bogen (9) in jedem Punkt einen kleineren Krümmungshalbmesser (14) als der .sich von dem betreffenden Winkelpunkt (8) in der zu der Drehrichtung des Domes entgegengesetzten Richtung nacheilend erstreckende Bogen (12) aufweisi-

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinien (11) der Bögen (9,12) ebenfalls als Bögen ausgebildet sind, deren Krümmungshalbmesser (17) in jedem Punkt größer ist als der Halbmesser (16) des Umkreises (13).

3. Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Winkelpunkten (8) zusammentreffenden Bögen (9 und 12) und/oder deren Verbindungslinien (11) als Kreisbögen ausgebildet sind.