DE3828446A1 - Verfahren zur herstellung von gewindeschneidschrauben mit bohrspitze - Google Patents
Verfahren zur herstellung von gewindeschneidschrauben mit bohrspitzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit
einer Bohrspitze und mit einem daran anschließenden Gewinde
versehenen Gewindeschneidschrauben, insbesondere aus Edel
stahl, bei welchem die Bohrspitze am Schaft durch Drückfor
men zwischen zwei etwa quer zur Schaftachse zustellbaren
Drückbacken eines Werkzeugs gebildet wird.
Gewindeschneidschrauben mit einer Bohrspitze sind - als
sogenannte Bohrschrauben - bereits in vielen verschiedenen
Ausführungsformen bekannt. So gehört es bspw. durch die
DE-PS 25 49 147 bereits zum Stand der Technik, den Bohran
satz und den Gewindeschaft einer solchen Bohrschraube aus
zwei verschiedenen, getrennt geformten Bauteilen zusammenzu
setzen, die bezüglich ihrer Härtbarkeit aus unterschiedli
chen Werkstoffen bestehen und dabei über eine form- und/oder
reibschlüssig wirkende Zapfenverbindung fest miteinander
verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, daß der Schaft dieser
Bohrschraube aus nichtrostendem Material (Chromnickelstahl)
besteht, während der eigentliche Bohransatz von einem
Schneidblättchen aus härtbarem Kohlenstoffstahl gebildet
ist.
Durch die DE-OS 27 38 035 und die DE-OS 36 35 474 gehören
zwar auch bereits Gewindeschneidschrauben mit Bohrspitze zum
Stand der Technik, die einstückig durch Preßformung aus
einem vorgefertigten Rohling herstellbar sind. Wegen der
komplizierten Ausgestaltung ihrer Bohrspitzen lassen sich
diese Gewindeschneidschrauben rationell und wirtschaftlich
einstückig lediglich aus einem nachträglich härtbaren Koh
lenstoffstahl fertigen, weil nur in einem solchen Falle die
Standzeit der Drückbacken eines Werkzeuges genügend groß
ist, um die Herstellung einer kostengünstig großen Stückzahl
solcher Gewindeschneidschrauben zu gewährleisten.
Es ist zwar auch bereits die Herstellung von Schrauben aus
rostfreiem Stahl bekannt, wie das bspw. aus der DE-PS 26 03
217 hervorgeht. Hierbei handelt es sich jedoch um Befesti
gungsschrauben für Fassadenplatten auf einem Lattengerüst,
die ein Holzschraubengewinde aufweisen und darüber hinaus
nur mit einer sehr einfach, nämlich pyramidenförmig, gestal
teten Bohr- oder Schneidspitze versehen sind.
Ziel der Erfindung ist es, für Gewindeschneidschrauben mit
Bohrspitze - sogenannte Bohrschrauben - deren Bohrspitze
nach Art eines Spiralbohrers wirkt, eine Herstellungs- bzw.
Fertigungsmöglichkeit anzugeben, die insbesondere bei der
Benutzung von rostfreiem Stahl als Fertigungswerkstoff für
die Schrauben einsatzfähig ist und dabei günstige Vorausset
zungen für hohe Fertigungsstückzahlen schafft.
Erreicht wird das gesteckte Ziel erfindungsgemäß in verfah
renstechnischer Hinsicht grundsätzlich dadurch, daß ein
Rohling mit einem am freien Schaftende befindlichen Längen
abschnitt verringerten Durchmessers eingesetzt wird, daß
dabei an den Längenabschnitt verringerten Durchmessers die
Bohrspitze mit zwei gerade verlaufenden Spannuten, ebenen
Freiflächen und negativen Spanwinkeln sowie großen Freiwin
keln angedrückt, und zugleich der vordere Teil des freien
Schaftendes bereichsweise kronenartig über den verringerten
Durchmesser verbreitert wird, und daß schließlich in den
Schaftabschnitt größeren Durchmessers das Gewinde eingerollt
und dabei ein Kerndurchmesser wenigstens annähernd gleich
dem Durchmesser des im Durchmesser verringerten Schaftab
schnitts sowie ein Außendurchmesser größer als das Diame
tralmaß des kronenartig verbreiterten Abschnitts erzeugt
wird.
Es hat sich gezeigt, daß diese Herstellungsart für eine
Bohrschraube unter Benutzung eines Drückwerkzeuges mit bau
lich einfachen Drückbacken durchgeführt werden kann, die bis
zum Unbrauchbarwerden eine Gesamt-Standzeit erreichen kön
nen, welche um ein Mehrfaches, nämlich bis zum Zehnfachen,
größer ist als die Standzeit der Werkzeuge für die Herstel
lung der vorbekannten Bohrschrauben. Wenn man also davon
ausgeht, daß die Werkzeuge für die Herstellung der herkömm
lichen Bohrschrauben bei der Verarbeitung von Rohlingen aus
normal Kohlenstoffstahl für die Fertigung von etwa 250 000
Schrauben benutzbar ist und bei der Herstellung entsprechen
der Schrauben aus rostfreiem Stahl eine maximale Standzeit
von 50 000 Stück erreichen, dann ergibt sich für die Drück
backen der Werkzeuge zur Ausübung der erfindungsgemäßen
Verfahrensart eine Gesamt-Standzeit für die Herstellung von
2 500 000 Bohrschrauben aus normalem Kohlenstoffstahl bzw.
von 500 000 Bohrschrauben aus rostfreiem Stahl.
Als wichtig hat es sich für das erfindungsgemäße Herstel
lungsverfahren erwiesen, daß das Diametralmaß der kronenar
tigen Verbreiterung - nach den Merkmalen des Anspruchs 2 -
auf den großen Schaftdurchmesser des Rohrlings in einem
Verhältnis von etwa 1 : 1 bis 1,05 : 1 eingestellt wird, während
- nach Anspruch 3 - dieses Diametralmaß auf den kleinen
Schaftdurchmesser des Rohrlings im Verhältnis von etwa 1,1 : 1
bis 1,23 : 1 eingestellt wird. Es ergibt sich hierdurch eine
optimale Ausformung der kronenartigen Verbreiterung an der
Bohrspitze auch dann, wenn als Einsatzwerkstoff für den
Rohling rostfreier Stahl verwendet wird.
Bewährt hat es sich erfindungsgemäß ferner, wenn - nach
Anspruch 4 - der Außendurchmesser des Gewindes zum Diame
tralmaß der kronenartigen Verbreiterung in einem Verhältnis
von etwa 1,17 : 1 bis 1,25 : 1 eingestellt wird, weil sich hier
durch das an die Bohrspitze anschließende Gewinde mit rela
tiv geringem Kraftaufwand in die Wandung des von der Bohr
spitze gebildeten Loches einschneiden läßt und trotzdem
einen sicheren, spielfreien Sitz hierin gewährleistet.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn - gemäß
Anspruch 5 - der Kerndurchmesser des Gewindes zum großen
Schaftdurchmesser des Rohlings im Verhältnis von etwa 0,8 : 1
bis 0,9 : 1 eingestellt wird, weil sich hierdurch im Anschluß
an die Bohrspitze auf einfache Art und Weise eine optimale
Ausformung des Gewindes im Bereich des großen Schaftdurch
messers durch den Rollvorgang erreicht läßt.
Als vorteilhaft kann es sich auch erweisen, wenn - gemäß
Anspruch 6 - der Kerndurchmesser des Gewindes zum kleinen
Schaftdurchmesser des Rohlings im Verhältnis von etwa 0,89 : 1
bis 1,07 : 1 eingestellt wird.
Eine Gewindeschneidschraube nach der Erfindung, die mit
einer Bohrspitze und mit einem daran anschließenden Gewinde
versehen ist und insbesondere aus Edelstahl besteht, zeich
net sich nach der Erfindung - gemäß Anspruch 7 - dadurch
aus, daß an einen am freien Schaftende befindlichen Längen
abschnitt verringerten Durchmessers die Bohrspitze mit zwei
gerade verlaufenden Spannuten, ebenen Freiflächen und nega
tiven Spanwinkeln sowie großen Freiwinkeln angedrückt und
dabei zugleich der vordere Teil des freien Schaftendes be
reichsweise kronenartig über den verringerten Durchmesser
verbreitert ist, während der Schaftabschnitt größeren Durch
messers das eingerollte Gewinde mit einem Kerndurchmesser
trägt, der wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser des
im Durchmesser verringerten Schaftabschnittes und dessen
Außendurchmesser größer als das Diametralmaß des kronenartig
verbreiterten Abschnitts bemessen ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in Aus
führungsbeispielen dargestellt. Dabei zeigen die
Fig. 1 bis 4 verschiedene Fertigungsstufen bzw. Verfah
rensschritte für eine Bohrschraube in grö
ßerem Maßstab,
Fig. 5 eine Stirnansicht der Bohrschraube nach
Fig. 4 und
Fig. 6 die Gesamtansicht einer Bohrschraube in
gegenüber den Fig. 1 bis 4 etwas abgewan
delter Ausgestaltung.
Die in Fig. 6 der Zeichnung vollständig dargestellte Bohr
schraube 1 hat im Anschluß an ihrem mit einem eingeformten
Werkzeugeingriff 3 versehenen Kopf 2 einen Schaft 4 vorbe
stimmter Länge, der zwei unterschiedliche Schaftabschnitte 5
und 6 aufweist. Der vom Kopf 2 ausgehende Schaftabschnitt 5
ist mit einem eingerollten, selbstschneidenden Gewinde 7
versehen, während der Schaftabschnitt 6 in seinem unmittel
bar an den Schaftabschnitt 5 anschließenden Längenbereich
zunächst eine glattzylindrische Gestalt hat, an die sich
dann die Bohrspitze 9 einstückig fest anschließt.
Hauptsächlich wird die Bohrschraube 1 nach Fig. 6 insgesamt
und einstückig aus einem rostfreien Stahl, bspw. Chromnic
kelstahl, gefertigt, wenn es auf ihre hohe Korrosionsbestän
digkeit ankommt.
Eine Fertigung aus normalem Kohlenstoffstahl, der ein an
schließendes Härten zuläßt, ist aber ebenfalls nicht ausge
schlossen. Im letzteren Falle läßt sich die Bohrschraube 1
zur Erzielung eines gewissen Korrosionsschutzes mit einer
geeigneten Oberflächenbeschichtung, bspw. einer galvanischen
Verzinkung, versehen, die nach dem Härtevorgang aufgebracht
werden kann.
Wesentlich für die Herstellung einer Bohrschraube 1 der
bspw. in Fig. 6 gezeigten Ausführung ist, daß als Ausgangs
material ein Rohling 10 eingesetzt wird, dessen wesentlicher
Teil in Fig. 1 zu sehen ist. Der glatte Schaft 11 dieses
Rohlings hat einen zylindrischen Abschnitt 12 von relativ
großem Durchmesser 13, der sich einstückig an die Unterseite
eines (nicht gezeigten) Kopfes anschließt. Hieran schließt
sich über einen konisch verjüngten Absatz 14 wiederum ein
stückig, ein Abschnitt 15 an, der einen gegenüber dem Ab
schnitt 12 verringerten Durchmesser 16 aufweist.
Wenn bspw. der Abschnitt 12 des glatten Schaftes 11 einen
Durchmesser 13 von etwa 4 mm aufweist, dann kann der Ab
schnitt 15 des glatten Schaftes 11 einen Durchmesser 16
haben, der bspw. zwischen 3,35 mm und 3,6 mm liegt.
Zunächst wird der den geringeren Durchmesser 16 aufweisende
Abschnitt 15 des glatten Schaftes einer Drückverformung
zwischen zwei gegeneinander bewegbaren Drückbacken eines
Drückwerkzeuges unterzogen, um daran die Bohrspitze 9 herzu
stellen, wie sie in den Fig. 2 bis 4 der Zeichnung zu sehen
ist.
Wesentlich bei der Ausformung der Bohrspitze 9 ist dabei,
daß diese mit zwei in iherer Umfangsrichtung zueinander
versetzt liegenden, lediglich geradflächig begrenzten Span
nuten 17 versehen wird, daß die von den Schneidkanten 18
ausgehenden Schneidflächen 19 einen negativen Spanwinkel
haben, und daß auch ebene Freiflächen 20 ausgebildet sind,
die einen großen Freiwinkel aufweisen.
Ein anderes wichtiges Merkmal zur Ausbildung der Bohrspitze
9 besteht darin, daß der vordere Teil des Schaftabschnitts
15 eine solche Drückverformung erhält, daß er bereichsweise,
an sich diametral gegenüberliegenden Umfangsstellen mit
kronenartigen Verbreiterungen 21 versehen wird, wie sie
insbesondere in den Fig. 2, 4 und 5 erkennbar sind.
Während in dem unmittelbar an den konischen Absatz 14 an
schließenden Bereich des Abschnitts 15 beim Andrücken der
Bohrspitze 9 der Durchmesser 16 erhalten bleibt, ergibt sich
für die kronenartige Verbreiterung 21 ein Diametralmaß 22,
welches größer als der Durchmesser 16 ist und dabei minde
stens dem Durchmesser 13 für den Abschnitt 12 des glatten
Schaftes 11 entspricht.
Bewährt hat es sich, wenn das Diametralmaß 22 zum Duchmesser
13 in einem Verhältnis steht, das etwa zwischen 1 : 1 und
1,05 : 1 liegt.
Andererseits sollte das Diametralmaß 22 der kronenartigen
Verbreiterung 21 zum Durchmesser 16 des Abschnitts 15 am
glatten Schaft 11 in einem Verhältnis stehen, das etwa zwi
schen 1,10 : 1 und 1,23 : 1 gelegen ist. Beim Andrücken der
Bohrspitze 9 an den Abschnitt 15 des glatten Schaftes 11
entsteht ein Schrottabschnitt, dessen Form in Fig. 2 der
Zeichnung (nur beispielsweise) durch strichpunktierte Linien
angedeutet ist. Dieser Schrottabschnitt steht nach Beendi
gung des Drückvorgangs mit der Bohrspitze 9 längs deren
Schneidkanten 18 lediglich noch durch eine äußerst dünne
Materialschicht in Verbindung, welche beim nachfolgenden
Einrollen des selbstschneidenden Gewindes 7 in den Abschnitt
12 des glatten Schaftes 11 durch geeignete Ausgestaltung des
Gewinderollwerkzeugs zerstört wird.
Beim Einrollen des selbstschneidenden Gewindes 7 wird der
Abschnitt 12 des glatten Schaftes 11 auf einen verringerten
Kerndurchmesser 23 gebracht, welcher in Fig. 4 der Zeichnung
angedeutet ist. Dieser verringerte Kerndurchmesser 23 sollte
dabei mindestens dem Durchmesser 16 des Schaftabschnitts 15
entsprechen, der in dem Bereich 8 mit der glattzylindrischen
Gestalt erhalten bleibt. Es wäre aber durchaus auch denkbar,
den Kerndurchmesser 23 des Gewindes 7 so zu wählen, daß der
den Durchmesser 16 entweder geringfügig unterschreitet oder
aber auch geringfügig überschreitet.
Der Kerndurchmesser 23 des Gewindes 7 könnte bspw. zum
Durchmesser 16 des Abschnitts 15 am glatten Schaft 11 in
einem Verhältnis stehen, das etwa zwischen 0,89 : 1 und 1,07 : 1
gelegen ist.
Für eine optimale Nutzbarkeit der Bohrschraube 1 ist es aber
auch bedeutsam, daß der Außendurchmesser 24 des Gewindes 7
größer ausfällt als das Diametralmaß 22 der kronenartigen
Verbreiterung 21 an der Bohrspitze 9. Bewährt hat es sich,
wenn das Diametralmaß 22 der kronenartigen Verbreiterung 21
etwa dem Flankendurechmesser des selbstschneidenden Gewindes
7 entspricht, während dessen Außendurchmesser zum Diametral
maß 22 in ein Verhältnis gesetzt wird, das etwa zwischen
1,17 : 1 und 1,25 : 1 gelegen ist.
Das in Fig. 6 der Zeichnung dargstellte Ausführungsbeispiel
einer Bohrschraube 1 unterscheidet sich von der aus den Fig.
4 und 5 ersichtlichen Bohrschraube im wesentlichen nur da
durch, daß der glattzylindrische Teil 8 zwischen der Bohr
spitze 9 und dem das selbstschneidende Gewinde 7 tragenden
Schaftabschnitt 5 des Schaftes 4 eine größere Länge hat und
damit die Bohrspitze 9 dem selbstschneidenden Gewinde 7 mit
entsprechend größerem Abstand voreilt.
Es hat sich gezeigt, daß aufgrund der jeweils ebenen Gestal
tung der Begrenzungsflächen für die Spannut 17, der Schneid
flächen 19 und auch der Freiflächen 20 im Verein mit der
kronenartigen Verbreiterung 21 eine relativ kurze Bohrspitze
völlig ausreicht, um einen optimalen Bohreffekt beim Einsatz
der Bohrschrauben 1 hervorzubringen. Die einfache Ausgestal
tung der Bohrspitze 9 und deren geringe Baulänge tragen dazu
bei, daß sich diese durch Drückverfomrung unmittelbar auch
an Rohlingen 10 aus rostfreiem Stahl unmittelbar ausformen
läßt und dadurch mit relativ geringem Aufwand die Schaffung
hochwertiger und hochwirksamer Bohrschrauben ermöglicht.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von mit einer Bohrspitze und
mit einem daran anschließenden Gewinde versehenen Gewin
deschneidschrauben, insbesondere aus Edelstahl, bei wel
chem die Bohrspitze am Schaft durch Drückformen zwischen
zwei etwa quer zur Schaftachse zustellbaren Drückbacken
eines Werkzeuges gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Rohling (10; Fig. 1) mit einem am freien Schaft ende befindlichen Längenabschnitt (15) verringerten Durchmessers (16) eingesetzt wird,
daß dabei an den Längenabschnitt verringerten Durchmes sers (16) die Bohrspitze (9) mit zwei gerade verlaufenden Spannuten (17), ebenen Freiflächen (20) und negativen Spanwinkeln sowie großen Freiwinkeln angedrückt, und zugleich der vordere Teil des freien Schaftendes bereichsweise kronenartig (21) über den verringerten Durchmesser (16) verbreitert wird (Fig. 2), und
daß schließlich in den Schaftabschnitt (12) größeren Durchmessers das Gewinde (7) eingerollt und dabei ein Kerndurchmesser (23) wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser (16) des im Durchmesser verringerten Schaft abschnitts (15) sowie ein Außendurchmesser (24) größer als das Diametralmaß (22) des kronenartig verbreiterten Abschnitts (21) erzeugt wird (Fig. 4).
daß ein Rohling (10; Fig. 1) mit einem am freien Schaft ende befindlichen Längenabschnitt (15) verringerten Durchmessers (16) eingesetzt wird,
daß dabei an den Längenabschnitt verringerten Durchmes sers (16) die Bohrspitze (9) mit zwei gerade verlaufenden Spannuten (17), ebenen Freiflächen (20) und negativen Spanwinkeln sowie großen Freiwinkeln angedrückt, und zugleich der vordere Teil des freien Schaftendes bereichsweise kronenartig (21) über den verringerten Durchmesser (16) verbreitert wird (Fig. 2), und
daß schließlich in den Schaftabschnitt (12) größeren Durchmessers das Gewinde (7) eingerollt und dabei ein Kerndurchmesser (23) wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser (16) des im Durchmesser verringerten Schaft abschnitts (15) sowie ein Außendurchmesser (24) größer als das Diametralmaß (22) des kronenartig verbreiterten Abschnitts (21) erzeugt wird (Fig. 4).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Diametralmaß (22) der kronenartigen Verbreiterung
(21) auf den großen Schaftdurchmesser (13) des Rohlings
(10) in einem Verhältnis von etwa 1 : 1 bis 1,05 : 1 einge
stellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Diametralmaß (22) der kronenartigen Verbreiterung
(21) auf den kleinen Schaftdurchmesser (16) des Rohlings
(10) im Verhältnis von etwa 1,10 : 1 bis 1,23 : 1 eingestellt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Außendurchmesser (24) des Gewindes zum Diametral
maß (22) der kronenartigen Verbreiterung (21) im Verhält
nis von etwa 1,17 : 1 bis 1,25 : 1 eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kerndurchmesser (23) des Gewindes (7) zum großen
Schaftdurchmesser (13) des Rohlings (10) im Verhältnis
von etwa 0,8 : 1 bis 0,9 : 1 eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kerndurchmesser (23) des Gewindes (7) zum kleinen
Schaftdurchmesser (16) des Rohlings im Verhältnis von
etwa 0,89 : 1 bis 1,07 : 1 eingestellt wird.
7. Gewindeschneidschraube mit einer Bohrspitze und einem
daran anschließenden Gewinde, insbesondere aus Edelstahl,
bei der die Bohrspitze am Schaft durch Drückformen zwi
schen zwei etwa quer zur Schaftachse zustellbaren Drück
backen eines Werkzeuges gebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Rohling (10; Fig. 1) mit einem am freien Schaft ende befindlichen Längenabschnitt (15) verringerten Durchmessers (16) an diesem Längenabschnitt (15) die Bohrspitze (9) mit zwei gerade verlaufenden Spannuten (17) , ebenen Freiflächen (20) und negativen Spanwinkeln sowie großen Freiwinkeln angedrückt ist und dabei der vordere Teil des freien Schaftendes bereichsweise eine kronenartig über den verringerten Durchmesser (16) hin ausragende Verbreiterung (21) trägt,
während in den Schaftabschnitt (12) größeren Durchmessers (13) das Gewinde (7) mit einem Kerndurchmesser eingerollt ist, der wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser (16) des im Durchmesser verringerten Schaftabschnitts (15) eingerollt ist sowie dabei einen Außendurchmesser (24) aufweist, der größer ist als das Diametralmaß (22) des kronenartig verbreiterten Abschnitts (21).
daß ein Rohling (10; Fig. 1) mit einem am freien Schaft ende befindlichen Längenabschnitt (15) verringerten Durchmessers (16) an diesem Längenabschnitt (15) die Bohrspitze (9) mit zwei gerade verlaufenden Spannuten (17) , ebenen Freiflächen (20) und negativen Spanwinkeln sowie großen Freiwinkeln angedrückt ist und dabei der vordere Teil des freien Schaftendes bereichsweise eine kronenartig über den verringerten Durchmesser (16) hin ausragende Verbreiterung (21) trägt,
während in den Schaftabschnitt (12) größeren Durchmessers (13) das Gewinde (7) mit einem Kerndurchmesser eingerollt ist, der wenigstens annähernd gleich dem Durchmesser (16) des im Durchmesser verringerten Schaftabschnitts (15) eingerollt ist sowie dabei einen Außendurchmesser (24) aufweist, der größer ist als das Diametralmaß (22) des kronenartig verbreiterten Abschnitts (21).
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1988
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