DE3934621A1 - Werkzeug zur spanlosen formgebung von gewinden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanlosen Formgebung von Gewinden (zum Gewindefurchen), insbesondere zum Formen von Innen-Gewinden, mit einem meist zylindrischen Einspannende und einem Formgebungsbereich mit von der Kreisform abweichendem, polygonalem Querschnitt sowie mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen am Außenumfang.

Für die Herstellung insbesondere von Innen-Gewinden dienen an sich bekannte Gewinde-Bohrer, in Form eines im wesentlichen zylindrischen Werkzeuges mit einem Einspannende zur Befestigung in einer Werkzeugaufnahme (Bohrfutter) und einem Formgebungsende mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen. Um beim Eindrehen des Werkzeuges in eine Bohrung des Werkstückes einen Spanabtrag zur Erzeugung des Gewindes zu erzielen, weist das Formgebungsende mehrere axial verlaufende Nuten im Außenumfang auf, deren radiale Tiefe größer als die Gewindetiefe ist. Beim spanenden Gewindeschneiden wird das Gewindeprofil durch Zerstörung des Werkstoffgefüges des Werkstückes erzeugt. Damit ist das Gewinde nur begrenzt belastbar.

Zur Herstellung hoch belastbarer Gewinde werden die Gewindefurchen in das Werkstück nach dem Prägeverfahren ohne Zerspanung des Werkstückgefüges eingerollt beziehungsweise eingedrückt. Dazu bedient man sich eines Gewinde-Furchwerkzeuges. Dieses weist im Gegensatz zum Gewindebohrer im Formgebungsbereich keine axial verlaufenden Span- und Schneidnuten auf. Vielmehr ist der Formgebungsbereich im Querschnitt etwa dreieckig mit abgerundeten Ecken gestaltet. Die eigentliche Verdrängungsleistung beim Furchen (Prägen) des Gewindes im Werkstück erfolgt mittels der abgerundeten Ecken des polygonalen, meist dreieckigen Querschnittprofils. Beim Gewinde-Furchen treten aufgrund der Werkstoff-Verdrängung im Werkstück wesentlich höhere Belastungen als beim Gewindeschneiden im Werkzeug auf.

Zur Erzielung ausreichender Werkzeugstandzeiten ist es bei Gewinde-Schneidwerkzeugen allgemein bekannt, den gesamten Formgebungsbereich des Werkzeuges durch Nitrieren, PVD-Behandlung oder andere Oberflächen-Behandlungen verschleißfester zu machen oder den gesamten Außenumfangsbereich gemäß der US-PS 33 36 614 aus Hartmetall zu gestalten.

Derartige Werkzeuge sind käuflich. Nachteilig bei diesen Werkzeugen ist die relativ große Gefahr des Werkzeugbruches, da insbesondere das Hartmetall des Formgebungsbereiches eine relativ hohe Sprödigkeit aufweist und bei hoher Belastung bricht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Haltbarkeit solcher Werkzeuge zu verbessern, um eine für den industriellen Einsatz erforderliche hohe Standzeit sowohl hinsichtlich des Werkzeugverschleißes als auch der mechanischen Belastbarkeit sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausschließlich im Bereich der am stärksten auf Verschleiß beanspruchten Querschnittsecken des Formgebungsbereichs Leistung aus besonders hartem und verschleißfestem Werkstoff in entsprechende Nuten des Formgebungskörpers eingelassen sind und eine entsprechend angepaßte Gewindeprofilierung am Außenumfang aufweisen. Auf diese Weise wird die hohe Bruchfestigkeit des meist aus HSS-Material bestehenden Werkzeug-Grundwerkstoffes im Formgebungsbereich im wesentlichen erhalten, während nur die beim eigentlichen Formgebungsprozeß in den Werkstoff des Werkstückes sich eingrabenden abgerundeten Ecken des Querschnittprofiles des Werkzeuges als die am stärksten auf Verschleiß beanspruchten Teile aus besonders hartem und verschleißfestem Werkstoff bestehen. Vorzugsweise dient als Leisten-Werkstoff gesintertes Hartmetall. Es ist aber auch denkbar, alternativ an sich bekannte kubisch kristalline Bornitrid-Schneidwerkstoffe (CBN) oder polykristalline Diamant-Werkstoffe einzusetzen. Dadurch, daß im übrigen Formgebungsbereich der Grundwerkstoff des Werkzeuges mit seiner gegenüber dem Leisten-Werkstoff wesentlich höheren Biegefestigkeit erhalten bleibt, wird ein vorzeitiger Werkzeugbruch vermieden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, daß die Leisten sich über die gesamte axiale Länge des Formgebungskörpers des Werkzeuges erstrecken. Damit wird insbesondere die Anfertigung solcher Werkzeuge vereinfacht.

Vorzugsweise weisen die Leisten einen zylindrischen Querschnitt auf und sind in korrespondierende axial verlaufende Nuten im Formgebungsbereich des Werkzeuges eingelötet.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeuges für die Herstellung von Innen-Gewinden ist in der Zeichnung dargestellt. Die Erfindung kann aber auch in gleicher Weise bei Werkzeugen zum Furchen von Außen-Gewinden realisiert werden. Hierfür können entsprechende Rollwerkzeuge mit Leisten aus extrem hartem und verschleißfestem Werkstoff in analoger Weise ausgestattet werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Gewinde-Furchwerkzeuges,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Formgebungsbereich gemäß Angabe in Fig. 1.

Das mit 1 bezeichnete Gewinde-Furchwerkzeug besteht aus einem zylindrischen Einspannende 2 zur Aufnahme in einem nicht weiter dargestellten Bohrfutter und aus einem Formgebungsbereich 3 mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen 4. Im Formgebungsbereich 3 sind in axialen Nuten Leisten 5 aus gesintertem Hartmetall eingelötet, vergleiche hierzu auch die Schnittdarstellung in Fig. 2.

Claims (7)

1. Werkzeug zur spanlosen Formgebung von Gewinden (zum Gewindefurchen), insbesondere zum Formen von Innen-Gewinde, mit einem meist zylindrischen Einspannende und mit einem Formgebungsbereich mit von der Kreisform abweichendem, polygonalem Querschnitt sowie mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen am Außenumfang, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich im Bereich der Querschnittsecken des Formgebungsbereichs (3) Leisten (5) aus besonders hartem und verschleißfestem Werkstoff in Nuten des Formgebungsbereichs (3) eingelassen sind und eine entsprechend angepaßte Gewindeprofilierung am Außenumfang aufweisen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus gesintertem Hartmetall bestehen.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus kubisch-kristallinem Bornitrid (CBN) bestehen.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus polykristallinem Diamant-Werkstoff bestehen.

5. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) sich über die gesamte axiale Länge des Formgebungsbereichs (3) erstrecken.

6. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) einen an sich kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) eingelötet sind.