DE2555647A1

DE2555647A1 - Bohrschraube

Info

Publication number: DE2555647A1
Application number: DE19752555647
Authority: DE
Inventors: Hermann Grossberndt
Original assignee: Eberhard Jaeger GmbH and Co KG
Current assignee: Ejot Eberhard Jaeger GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-11
Filing date: 1975-12-11
Publication date: 1977-06-16
Also published as: SE7613716L; BE849227A; NL7613828A

Description

Bohrschraube
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrschraube mit einem Kopf, der die Ausübung eines axialen Druckes und die aber tragung eines Drehmomentes gestattet, z.B. einem Sechskant-Schirmkopf oder einem Kopf mit Kreuzschlitz, einem Gewindeteil mit einem selbstschneidenden bzw. selbstfurchenden Gewinde, einem daran anschließenden gewindelosen Bohrerschaft und einer daran anschließenden Bohrspitze.
Bohrschrauben werden hauptsächlich zur Verbindung von Blechen untereinander oder zur Befestigung von Blechen an einer Stahlkonstruktion verwendet. Ein hauptsächliches Anwendungsgebiet ist die Befestigung von Fassadenelementen, Dachelementen und Deckenelementen an Tragkonstruktionen in der Bautechnik. Bei der Verarbeitung werden die Bohrschrauben in ein Elektrowerkzeug so eingespannt, daß sowohl ein kräftiger axialer Druck als auch ein kräftiges Drehmoment auf die Schraube ausgeübt werden kann. Die Schraube wird an die Befestigungsstelle angesetzt, wobei die Bohrspitze bei hoher Drehzahl des Elektrowerkzeuges ein Loch in die zu verbindenden Elemente bohrt. Das Vorhandensein eines Bohrerschaftes gestattet die Fertigstellung des Loches, bevor der Gewindeteil der Schraube in das Bohrloch eindringt. Dadurch wird verhindert, daß das Gewinde noch während des Bohrens einen Vor schub erzeugt. Einen Vorschub durch das Gewinde vor der Fertigstellung des Bohrloches hätte nämlich zur Folge, daß das Gewinde zerstört würde, weil der Vorschubwiderstand zu groß ist.
Die Bohrspitze der Schraube muß eine so große Härte aufweisen, daß sie in der Lage ist, das zu durchbohrende Material, in der Regel Stahl, zu zerspanen. Um diese Härte zu erreichen, wurden für Bohrschrauben bisher kohlenstoff arme Stähle verwendet, die, nachdem die Formgebung der Schraube beendet war, einsatzgehärtet wurden. Ein Korrosionsschutz konnte nur durch Aufbringen einer Schutzschicht erreicht werden, z.B.
durch Kadmieren, Verzinken oder Verchromen. Ein solcher Korrosionsschutz genügt aber nicht allen Anforderungen, da die Schutzschicht bereits beim Verarbeiten der Schrauben beschädigt wird und deshalb bald zerstört werden kann, wonach die Schraube rostet.
Für viele Anwendungsfälle sind Schrauben aus korrosionsbeständigem Material erforderlich, d.h. Schrauben, die nicht nur einen korrosionsfesten Überzug aufweisen, sondern durch und durch aus korrosionsbeständigem Material hergestellt sind. Insbesondere bei dem oben angegebenen Anwendungsgebiet in der Bautechnik ist es erwünscht und oft auch unerläßlich, daß die Schrauben korrosionsfest sind.
Es gibt keine korrosionsfesten Materialien, die einerseits eine für eine Schraube ausreichende Zähigkeit und andererseits eine so große Härte aufweisen, daß das Bohren von Stahl möglich ist.
Insbesondere auch die hauptsächlich in Betracht kommenden austenitischen Chrom-Nickel-Stähle, wie z.B. V2A-Stahl, können nicht auf die erforderliche Härte gebracht werden, weshalb es bis heute keine Bohrschrauben aus korrosionsbeständigem Material gibt, mit denen auch Stahl gebohrt werden kann, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrschraube der eingangs genannten Art zu schaffen, die korrosionsbestandig ist und dennoch das Bohren von Stahl ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Schraube mit Ausnahme der Bohrspitze und eventuell des Bohrerschaftes aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff besteht, während die Bohrspitze eventuell samt Bohrerschaft ein separat hergestelltes Ansatzstück ist, das aus einem harten, zum Bohren von Stahl geeigneten Werkstoff besteht und drehfest mit der Schraube verbunden ist.
Mit einer so ausgebildeten Bohrschraube kann auch Stahl gebohrt werden, obwohl die Schraube im wesentlichen aus korrosionsbeständigem Material besteht. Dies wird durch den grundlegenden Erfindungsgedanken erreicht, die Schraube nicht einstückig herzustellen, sondern aus zwei Teilen zusammenzusetzen. Dadurch ist die Anwendung von Bohrschrauben auch dort möglich geworden, wo bisher auf die großen Verarbeitungsvorteile (Bohren, Gewindeschneiden und Eindrehen der Schraube nur ein Arbeitsgang) verzichtet werden mußte, weil die Zerstörungsgefahr für Schrauben, die nicht aus korrosionsbeständigem Material bestehen, zu groß war.
Für die Befestigung des Ansatzstückes an der Schraube bestehen verschiedene Möglichkeiten. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat das Ansatzstück einen Befestigungsschaft, der in eine zur Schraubenachse konzentrische Bohrung der Schraube eingreift. Der Schaft kann auf verschiedene Art und Weise drehfest mit der Schraube verbunden sein, so z.B.
durch Einlöten oder Einkleben in die Bohrung. Der Befestigungsschaft kann auch als schlanker Kegel ausgebildet und in die hohlkegelig ausgebildete Bohrung der Schraube eingepreßt sein.
Wenn die Steigung des Kegels ähnlich gewählt wird, wie bei den üblichen Morsekegeln, wird durch den beim Bohren erforderlichen Axialdruck bereits eine so starke Pressung des kegeligen Schaftes gegen die Bohrungswand erzielt, daß ein Verdrehen des Befestigungsschaftes gegenüber der Schraube nicht stattfindet.
Eine Preverbindung könnte auch so ausgebildet sein, daß ein Befestigungsschaft mit pAygonem Querschnitt in eine Bohrung mit kreisrundem Querschnitt eingepreßt wird. Die Abmessungen werden dabei vorzugsweise so gewählt, daß sich die Kanten des Bohrerschaftes in die Bohrungswand eindrücken, wodurch ein gewisser Formschluß entsteht, der die Übertragung des beim Bohren aufzuwendenden Drehmomentes mit der erforderlichen Sicherheit gestattet.
Die Erfindung ist nicht auf die Befestigung mittels einem in eine Bohrung eingesteckten Befestigungsschaft beschränkt.
Es kommt nur darauf an, daß eine drehfeste zuverlässige Verbindung hergestellt wird, was beispielsweise auch noch möglich wäre, wenn am vorderen Ende der Schraube ein Querschlitz vorhanden ist, in dem das Ansatzstück befestigt ist.
Das Ansatzstück kann auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist ein Ansatzstück aus Hartmetall, das durch Sintern hergestellt ist. Hartmetall hat zudem noch den Vorzug, daß es seinerseits korrosionsbeständig ist, so daß auch die Bohrspitze nicht zerstört wird. Allerdings ist dies meist ohne Bedeutung, da ja die Schraube sozusagen ein Einmalbohrer ist, wobei die Bohrspitze für die mit der Schraube herzustellende Verbindung ohne jede Bedeutung ist. In der Regel ragt das Ende der Schraube mit der Bohrspitze frei über die Verbindungsstelle hinaus.
Das Ansatzstück kann auch durch Stanzen oder spanabhebend geformt und anschließend gehärtet sein, wobei die Einsatzhärtung, wie sie bei den eingangs beschriebenen bekannten Bohrschrauben angewendet wird, besonders vorteilhaft ist. Ein Ansatzstück, das zugleich den Bohrerschaft bildet, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung plattenförmig ausgebildet, wobei der größte Durchmesser des Plattenteiles gleich dem Durchmesser des herzustellenden Bohrloches ist. Man erhält dabei eine besonders einfache Gestalt des Ansatzstückes, die sich besonders leicht durch Sintern herstellen läßt. Die Spannuten werden in diesem Fall sozusagen durch die Seitenflächen des Plattenteiles gebildet.
Die Schraube besteht mit Ausnahme des Ansatz stückes vorzugsweise aus einem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl. Dieser Werkstoff hat bei guter Korrosionsbeständigkeit eine verhältnismäßig große Festigkeit und eignet sich auch noch zum Einfurchen des Gewindes in die Bohrungswand.
Die Bohrschraube kann in an sich bekannter Weise eine Gleitbeschichtung aufweisen, z.B. eine Kadmiumschicht und eine Wachsschicht. In diesem Fall hat aber die Kadmiumschicht nicht, wie bei anderen Bohrschrauben, die Aufgabe, einen Korrosionsschutz zu bilden, sondern dient ausschliei3lich der Erzeugung guter Gleiteigenschaften.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrschraube, Fig. 2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 in einem gegenüber Fig. 2 vergrößerten Maßstab.
Eine gängige Schraubengröße liegt bei einem Außendurchmesser des Gewindes zwischen 4 mm und 1/4 Zoll, so daß Fig. 1 die doppelte Größe einer gängigen Schraube darstellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf bestsmte Größenabmessungen beschränkt.
Die Schraube ist aus zwei Teilen 1 und 2 zusammengesetzt. Der Teil 1 besteht aus einem korrosionsbeständigen Material, z.B.
aus austenitischem Chrom-Nickel-Stahl, während der Teil 2, der in der Beschreibungseinleitung als Ansatzstück bezeichnet wurde, aus einem harten Material besteht. Es sei angenommen, daß bei der gezeichneten Schraube das Ansatzstück ein Sinterteil aus Hartmetall ist.
Der Teil 1 hat einen Sechskantkopf 3, an den ein Bund 4 angeformt ist und einen Gewindeteil 5. Der Gewindeteil 5 recht vom Kopf bis zum vorderen Ende des Teiles 1. Die Gewindegänge haben über den größten Teil ihrer Länge einen gleichen Durchmesser. Im vorderen Bereich 5a des Gewindeteiles jedoch ist der Außendurchmesser der Gewindegänge reduziert, was besonders deutlich aus Fig. 3 zu erkennen ist. Die Gewindegänge haben ein Profil und eine Steigung, wie sie bei selbstschneidenden bzw.
selbstfurchenden Blechschrauben üblich ist.
Das Ansatzstück 2 hat einen plattenförmigen Teil 6 und einen Befestigungsschaft 7. Der plattenförmige Teil 6 hat einen Durchmesser D, der gleich dem Durchmesser des herzustellenden Bohrloches ist. Die Dicke s des plattenförmigen Teiles 6 ist verhältnismäßig klein. Am unteren Ende des plattenförmigen Teiles 6 befinden sich Schneiden 7 und 8. Um für diese Schneiden einen Freiwinkel zu erhalten, sind entsprechend geneigte Endflächen 9 vorhanden.
Der Schaft 7 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch ausgebildet.
Der Schaft 7 greift in eine Bohrung 10 ein, die zur Schraubenachse 11 konzentrisch ist und von der Stirnseite 12 des Schraubenteiles 1 her in das Schraubenmaterial 13 eindringt. Die Bohrung 10 ist als Sackloch ausgebildet und hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser des Schaftes 7, jedoch kleiner als der Gewindeinnendurchmesser des Schraubenteiles 1, damit eine noch ausreichende Wandstärke bleibt.
Das Ansatzstück 2 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Schraubenteil 1 verlötet. Das Lötmaterial ist schwarz gezeichnet und mit der Bezugszahl 14 beziffert. Durch die Verlötung erhält man eine feste Verbindung, die das beim Bohren auftretende Drehmoment vom Teil 2 auf den Teil 1 übertragen kann.
Bei der Verarbeitung der Schraube wird diese am Kopf 3 zur Erzielung einer drehfesten Verbindung und am Gewindeteil 5 zur Erzielung einer Zentrierung in einem Elektrowerkzeug gehalten. Danach wird die Spitze 15, an der die Schneiden 7, 8 zusammenlaufen, an die Befestigungsstelle angesetzt und die Schraube wird mit hoher Drehzahl angetrieben. Hierbei wird ein axialer Druck auf die Schraube ausgeübt, wobei sich das Elektrowerkzeug auf dem Bund 4 abstützt. Der plattenförmige Teil 6, der auch als Bohrerschaft aufgefaßt werden kann, dringt in das gebohrte Material ein. Der Abstand a vom hinteren Ende der Schneiden 7, 8 bis zur Stirnfläche 12 ist mindestens so groß, wie die tiefsten zu bohrenden Löcher, so daß die Schneiden aus dem Bohrloch ausgetreten sind, bevor der Schraubenteil 1 mit dem Bohrloch in Eingriff kommt. Wenn das Bohrloch fertiggestellt ist, wird der Gewindeteil 5 in das Bohrloch eingeschraubt, wobei sich die Gewindegänge selber ein Gewinde furchen. Um das Eindringen der Schraube zu ermöglichen, sind die Gewindegänge bei 5a im Durchmesser reduziert, ähnlich wie bei einem Gewindebohrer.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche: Bohrschraube mit einem Kopf, der die Ausübung eines axialen Druckes und die Übertragung eines Drehmomentes gestattet, z.B.

einem Sechskant-Schirmkopf oder einem Kopf mit Kreuzschlitz, einem Gewindeteil mit einem selbstschneidenden bzw. selbstfurchenden Gewinde, einem daran anschließenden gewindelosen Bohrerschaft und einer daran anschließenden Bohrspitze, dadurch gekennzeichnet,daß die Schraube mit Ausnahme der Bohrspitze und eventuell des Bohrerschaftes aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff besteht, während die Bohrspitze eventuell samt Bohrerschaft ein separat hergestelltes Ansatzstück (2) ist, das aus einem harten, zum Bohren von Stahl geeigneten Werkstoff besteht und drehfest mit der Schraube (1) verbunden ist.
2. Bohrschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück (2) einen Befestigungsschaft (7) aufweist, der in eine zur Schraubenachse (11) konzentrische Bohrung (10) der Schraube (1) eingreift.
3. Bohrschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsschaft (7) durch Löten oder Kleben in der Bohrung (10) befestigt ist.
4. Bohrschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsschaft als schlanker Kegel ausgebildet und in die hohlkegelig ausgebildete Bohrung der Schraube eingepreßt ist.
5. Bohrschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück (2) aus Hartmetall besteht und vorzugsweise durch Sintern hergestellt ist.
6. Bohrschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansatzstück durch Stanzen oder spanabhebend geformt und gehärtet ist, vorzugsweise durch Einsatzhärtung.
7. Bohrschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansatzstück (2) mit Bohrerschaft im Bohrerschaftbereich (6) plattenförmig ausgebildet ist, wobei der größte Durchmesser (D) des Plattenteiles (6) gleich dem Durchmesser des herzustellenden Bohrloches ist.
8. Bohrschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (1) mit Ausnahme des Ansatzstückes (2) aus einem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl besteht.
9. Bohrschraube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise eine Gleitbeschichtung aufweist, z.B. eine Kadmiumschicht und eine Wachsschicht.