DE3203344A1

DE3203344A1 - Kaltschmiededorn mit gewinde

Info

Publication number: DE3203344A1
Application number: DE19823203344
Authority: DE
Inventors: Ivan O. 63228 Eskilstuna Ramnesten
Original assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Current assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Priority date: 1981-02-03
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US4428222A; SE435907B; CA1169273A; SE8100773L

Description

Kaltschmiededorn mit Gewinde

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kaltschmiedewerkzeug und betrifft insbesondere einen ein Gewinde aufweisenden Dorn zum Kaltschmieden eines Innengewindes in einem Rohr oder Zylinder.

Innengewinde in rohrförmigen Körpers wurden früher durch

spanende Bearbeitung, z.B. Drehen, Fräsen, Schleifen od. dergl. hergestellt. Seit einiger Zeit werden solche Innengewinde auch durch Kaltschmieden eines rohrförmigen Roh-,_ lings über einen Dorn geformt, welcher anschließend aus

dem fertigen Rohrgebilde entfernt wird.

Das Kaltschmieden bietet gegenüber der spanenden Bearbeitung yerschiedene Vorteile. So erzielt ma^ beim KaItschmieden glattere Oberflächen als be·* spanendex -Bearbeitung, Das Material wird hai·, ν, a. keine Metallfasern durchschnitten werden, die mechanische Bearbeitung bewirkt eine gewisse Verdichtung des Materials, und bei voraufgegangenen Arbeitsgängen entstandene innere Spannungen werden beseitigt. Darüber lainaus läßt sich das Gewinde auf äußerst enge Toleranzen formen, so daß sich ein Fertigprodukt von gleichbleibend hoher Qualität erzielen läßt.

Beim Kaltschmieden über einen Gewindedorn ergeben sich jedoch auch gewisse Schwit .'xgk-,-1Ί ?n, insbesondere im Hinblick auf das Entfernen des Γ ras nach dem Kax cschmieden. Durch das Kaltschmieden wird das Material des Werkstücks zum Fließen gebracht und mit hohem Druck in die Gewindegänge und sonstigen Vertiefungen des Dorns gepreßt. Je nach der Elastizität des Materials bleibt der Druck, mit welchem das Werkstück radial auf den Dorn gepreßt wird, erhalten, wodurch das Entfernen des Dorns aus dem fertig

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¹ geschmiedeten Rohrgebilde beträchtlich erschwert wird. Das Kaltschmieden eines solchen Rohrgebildes geschieht gewöhnlich in der Veise, daß das Werkstück von einem Ende zum anderen fortschreitend mittels KaltSchmiedehämmern bearbeitet wird. Bei dieser Bearbeitung tritt eine Längung des Werkstücks in der seiner Vorschubrichtung entgegengesetzten Richtung ein. Diese Längung des Werkstücks führt zur Entstehung von Axialen Spannungen zwischen dem Werkstück und dem Dorn,, welche das Entfernen des Borns aus dem fertigen Werkstück zusätzlich erschweren.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin» die genannten Mängel zu beseitigen und einen verbesserten Dorn zum Kaltschmieden von Innengewinden in rohr- oder zylinderförmigen Körpern

zu schaffen.

Gemäß der Erfindung sind die Gewindegänge des Doms leicht konisch geformt, so daß bei einer Verdrehung des Doms

relativ zum Werkstück um einen sehr kleinen Drehwinkel 20

ein gewisses Spiel zwischen dem Werkstück und dem Dorn entsteht,, welches die weitere Entnahme des Doms erleichtert. In einer bevorzugten Ausführungsfortn der Erfindung sind auch die Flanken der Gewindegänge des Doms so geschliffen, daß sie in der gleichen Richtung, in welcher sich der Dorn verjüngt, stetig schmäler werden, so daß sich auch die Gewindeflanken schon bei einer geringfügigen Verdrehung des Doms relativ zum Werkstück von diesem lösen.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Dom nahe seiner Axial-Mittellinie in zwei Hälften unterteilt, welche sich einwärts in Richtung auf die Mittellinie leicht konisch verjüngen, und bei denen

_g5 die Flanken der Gewindegänge so geschliffen sind, daß die Gewindegänge zunächst der Mittellinie die geringste Breite aufweisen. Zur Entnahme des Doms werden die beiden Hälften in diesem Falle in entgegengesetzten Richtungen entfernt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 er. 3 schematisierte Axialschnittansicht einer Vorrichtung zum Formen eines Innengewindes durch Kaltschmieden eines zylindrischen Werkstücks,

!ig. 2 eine schematisierte Ansicht eines erfindungsgemäßen

Doras mit übertrieben dargestellter Verjüngung, 10

Fig. 3 eine schematisierte Ansicht eines geteilten Doms in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines zylindrischen Rohlings für eine kaltgeschniedete, ein Innengewinde aufweisende Verbindungsmuffe und

Fig· 5 eine Fig. 4- entsprechende Ansicht einer fertig geschmiedeten Verbin<^~ --. nuf *r

Eine in Fig. 1 darge teilte Anordnung zum Kaltschmieden von ein Innengewinde aufweisenden Rohrkörpern weist eine Einspannvorrichtung i auf, in welche ein Dorn 2 und ein Werkstück 3 eingespannt sind. Die Einspannvorrichtung 1 mit dem Dorn 2 und dem Werkstück 3 ist in Drehung versetzbar und relativ zu einer Anzahl von um sie herum ange ordneten, über (nicht gezeigte) Exzenter angetriebenen Kalt Schmiedehämmern 4· in Axialrichtung bewegbar, wobei das Werkstück 3 durch Kalt'-c'H.mieden um den Dorn 2 herum geformt wird und an der Außenseite eine glf.tte Oberfläche erhält.

Die Einspannvorrichtung 1 hat an einem Ende eine mit einem in (nicht gezeigten) Wälzlagern gelagerten Drehzapfen 6 versehene Fassung 5» welche einen Endanschlag 7 für den Dorn 2 enthält. Der Anschlag 7 stützt das eine Ende 8 des

Doms 2 ab und kann in verschiedenen Stärken ausgeführt sein, um eine Ausrichtung des Dorns relativ zum Werkstück zu ermöglichen.

Am anderen Ende hat die Einspannvorrichtung 1 ein Antriebsteil 9» in welchem das andere Endstück 10 des Dorns 2 verschieblich geführt ist. Das Antriebsteil 9 hat einen Wellenstumpf 11 für den Angriff eines Drehantriebs für die Einspannvorrichtung 1. Zusammen mit dem Well nstumpf 11 enthält das Antriebsteil 9 einen durch eine Feder 12 belasteten Stößel 13, welcher am Endstück 10 des Dorns 2 angreift und diesen in Anlage am Anschlag 7 belastet. An den einander zugewandten Enden sind die Fassung 5 und das Antriebsteil 9 als Halterungen für das Werkstück 3 geformt.

Zum Festhalten des Werkstücks 3 und des Dorns 2 sind die Fassung 5 und cLas Antriebsteil 9 mittels hydraulischer Einrichtungen od. dergl. aufeinander zu belastet. Aufgrund der Längung des Werkstücks beim Kalt schmieden wird das Antriebsteil 9 während der Bearbeitung um ein Stück von der Fassung 5 weg bewegt, wobei jedoch der Stößel 13 weiterhin durch die Feder 12 in Richtung auf die Fassung

belastet ist.
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Bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Anordnung lassen sich die verschiedensten Innenprofile mit beliebigen Abmessungen an einem zylindrischen Werkstück herstellen, solange ein derartiges Profil das anschließende Entfernen des Dorns aus dem fertig bearbeiteten Werkstück zuläßt. Eine solche Anordnung eignet sich insbesondere für die Herstellung von ein Innengewinde aufweisenden Rohrkörpern. Eine einfache Ausführungsform eines Dorns für die Fertigung von ein durchgehendes Innengewinde aufweisenden Rohrkörpern ist in Fig. 2 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Dorn aus einem einstückigen Stab 14-mit Außengewinde geformt. In der dargestllten Ausführung handelt es sich um ein Trapezgewinde mit eine Krone 15 und

einen Boden 16 aufweisenden Gewindegängen. Es können jedoch auch andere Gewindeformen, z.B. Dreiecksgewinde, 3Flachge finde usw. verwendet werden.

Bei der Bearbeitung des Werkstücks 3 durch die Kaltschmiede hammer 4 wird das Material des Werkstücks in die Gewindegänge des Doms gepreßt, wobei durch die von einem Ende zum anderen fortschreitende Bearbeitung des Werkstücks eine Längung desselben in der seiner Vorschubrichtung entgegengesetzten Richtung eintritt. Das Werkstück kommt dabei somit unter beträchtlichen radialen und axialen Drücken in Anlage am Dorn, wodurch sich beträchtliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Lösung des Doms von dem fertig geschniedeten Werkstück ergeben können.

Um das Lösen des Doms vom fertig geschmiedeten Werkstück zu erleichtern, ist der Dorn gemäß der Erfindung leicht konisch geformt. Dabei kann die konische ""■p-rjüngung so geringfügig sein, daß die lorm "nd die Punktion des Gewindes nicht nennenswert be in⁴"-"'¹ '-de;'-, ind. Bei einem sehr langen Gewinde muß der Verjüngungdwinkel offensichtlich kleiner sein als bei kürzerem Gewinde. Darüber hinaus kann das Maß der Verjüngung auch durch das geweilige Material des Werkstücks bestimmt sein. Gewöhnlich eignet sich jedoch eine konische Verjüngung um ca. 0,2 bis 1,0%, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7%, d.h. eine Verkleinerung des Außendurchmessers des Gewindes um 0,2 bis 1,o, vorzugsweise um 0,4 bis 0,7 Einheiten bei einer Gewindelänge von 100 Einheiten. Dank der leicht konischen Fora des Gewindes läßt sich der

Dom durch eine leichte Vp-^^ehung gegenüber dem fertigen Werkstück von diesem lösen und anschließend mühelos ganz herausschrauben.

Um die zum Entfernen des Doms notwendige Kraft weiter zu verringern, können die Flanken der Gewindegänge so geschliffen sein, daß die Breite der Gewindegänge proportional zur Abnahme des Außendurchmessers des Doms abnimmt, d.h. daß die Gewindegänge am den kleinsten Durchmesser aufweisen-

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den Ende des Doras die geringste Breite haben. Die Verringerung der Breite der Gewindegänge kann bei einer konischen Verjüngung des Doms von 0,2 bis 1,0% beispielsweise etwa 0,1 bis 0,4$, vorzugsweise 0,2 bis 0,3% P^o Längeneinheit des Borns betragen.

Zur Verringerung der zum Loden des Doms notwendigen Kraft können die Gewindegänge des Dorns auch um ein Stück tiefer geformt werden als für die Höhe der Gewindegänge des Werkstücks notwendig. Die Profiltiefe des Gewindes auf dem Dorn kann dabei um einen oder einige Zehntelmillimeter größer sein als die für das Gewinde des fertigen Werkstücks vorgesehene Profiltiefe. So kann der Innendurchmesser des Dorns um etwa 0 bis 0,5% kleiner sein als der vorgesehene Innendurchmesser des fertigen Werkstücks.

Zum Entfernen, des Dorns aus dem fertig geschmiedeten Werkstück ist sein äußeres Ende vorzugsweise als Sechskant für den Ansatz eines Schraubenschlüssels geformt. Zum Entfernen des Dorns wird beispielsweise ein Schlagschrauber od. dergl. verwendet, wobei der Dorn schon nach Verdrehung um einen kleinen Winkel freikommt und sich anschließend

mühelos ausschrauben läßt.
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In einer anderen, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Dorn in zwei axiale Hälften 18, 19 unterteilt und hat im axialen Mittelbereich eine Nut 20 zum Formen einer

kreisförmigen Rippe im Mittelbereich des fertigen Werk-30

stücks. Dieser Dorn eignet sich insbesondere für die Fertigung von Verbindungsmuffen für mit Außengewinde versehene Stangen od. dergl. z.B. eines Bohrgestänges, wobei die in Fig. 5 dargestellte Rippe 21 gewährleistet, daß

sich die Gestängeteile jeweils nur bis zur Mitte der Muffe 35

einschrauben lassen.

Die beiden jeweils ein Gewinde aufweisenden Hälften 18, 19 weisen von den äußeren Enden 8 bzw. 10 zur Axial-Mitt el- '

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linie 22, welche an einer Seite der Singnut 20 angeordnet ist, eine leichte konische Verjüngung auf. I¹Ur die lose Verbineang der beiden Hälften 18, 19 miteinander weist die eine lälfte einen Zapfen 23 und die andere eine Bohrung 24 auf. Der Zapfen 23 kann in der Bohrung 24 ein gewisses Spiel haben, so daß sich die Dornhälften 18, während des Kalt Schmiedens selbst zentrieren können.

IPig. 4 zeigt einen Eohling für die Fertigung einer Verbindungsmuffe für Gewindestangen, und Pig. 5 zeigt eine unter Verwendung des in I?ig. 3 dargestellten Doms kalt geschmiedete Verbindungsmuffe. Das Entfernen der Dornhälften 18, aus dem fertigen Werkstück erfolgt in entgegengesetzten Richtungen. 15

Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_£_r__ü_c_li_e

₂₅mT) Dorn für die Herstellung von ein Innengewinde aufweisenden Rohrgebilden durch Kaltschmieden eines Schmiederohlings um einen ein Außengewinde aufweisenden Dorn herum, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (2) zur Erleichterung seiner Entnahme aus dem fertig

30 geschmiedeten Rohrgebilde leicht konisch verjüngt ist und daß die Planken der Gewin^' '"υ^β des Doms so geschliffen sind, daß die dazwischen liegende Breite irr i-r°^entliehen in gleichem Maße abnimmt wie uer Außendurchmesser des Doms.
2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Verjüngung 0,2 bis 1,0%, vorzugsweise 0,4 bis 0,7% beträgt.
3· Dorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Gewindegänge bei einer konischen Verjüngung des Dorns von 0,2 bis 1,0%, vorzugsweise von 0,4 bis 0,7%, so geschliffen sind, daß sich die daziwschen liegende Breite um 0,1 bis 0,4%, vorzugsweise um 0,2 bis 0,5%i verringert.
4. Dorn nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profiltiefe des Gewindes des Dorns etwas größer ist als die erforderliche Profiltiefe des kaltgeschmiedeten Rohrgebildes.
5. Dorn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Gewindes des Dorns um ca. 0,5% kleiner ist als der erforderliche Innendurchmesser des Gewindes des Rohrgebildes.
6. Dorn nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er nahe seiner Axial-Mittellinie (22) in zwei Hälften (18, 19) unterteilt ist, welche sich von ihren äußeren Enden (8,10) zur Axial-Mittellinie leicht konisch verjüngen.
7. Dorn nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die beiden Hälften (18, 19), vorzugsweise mit einem gewissen Radialspiel, lose miteinander verbunden sind.
8. Dorn nach Anspruch 6 oder 7» dadurch g e k e η η zeichnet, daß er nahe seiner Axial-Mitellinie (22) eine ringförmige Hut (20) zum Formen eines ringförmigen Anschlags oder Sitzes (21) im geschmiedeten Rohrgebilde aufweist.