DE4304583C2 - Überlaufgewindebohrer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überlaufgewindebohrer mit Gewindeschneidbereich und Abwurfschaft zur Herstellung von Innengewinde in Muttern oder ähnlichen Massenform­ teilen, die einzeln, gegen Verdrehen gesichert über den am Zuführende des Überlaufgewindebohrers befindlichen Gewindeschneidbereich geschoben und anschließend über den hinteren glatten Abwurfschaft abgeworfen werden, mit einem gekröpften Schaft, wobei sich an den Gewinde­ schneidbereich zunächst ein dazu koaxialer Schaftbereich anschließt, der in einen schräg abgewinkelten Bereich übergeht.

Ein derartiger Überlaufgewindebohrer ist beispielsweise aus der DE-PS 6 66 289 bekannt. Bei diesem Gewindebohrer liegt der vordere Schaftteil des Gewindebohrers mit dem hinteren Schaftteil des Gewindebohrers in einer Flucht. Diese Teile sind also koaxial zueinander ausgerichtet, während zwischen diesen eine bogenförmige Auswölbung ausgebildet ist.

Diese Form von Überlaufgewindebohrern hat sich im Stand der Technik nicht bewährt, weil sie die Einleitung von zusätzlichen Kräften erforderlich machen, um die Gewindeteile entgegen der Zentrifugalkraft vom maximalen Radius des Bogens zurück zu dem auslaufenden Ende zu führen. Durch diesen zusätzlichen Kraftaufwand treten nachteilige Wirkungen bezüglich des Werkzeugverschleißes und der Maßgenauigkeit der Gewindeausbildung auf. Eine ähnliche Ausbildung ist aus der DE-PS 8 20 521 bekannt, wozu die gleichen Nachteile gelten.

Bei heute üblichen Überlaufgewindebohrern wird das mit Innengewinde zu versehende Massenformteil über den Gewindeschneidbereich geschoben und dabei unverdrehbar gehalten. Nach Erzeugung des Gewindes wandert das mit Innengewinde versehene Massenformteil auf dem Schaft des Überlaufgewindebohrers bis zu dessen Ende und wird dort abgeworfen. Bei solchen im Stand der Technik bekannten Überlaufgewindebohrern wird mit einer Schnitt­ geschwindigkeit mit 75 m pro Minute und bei Drehzahlen, beispielsweise für M 8, von 3000 Umdrehungen pro Minute gearbeitet. Obwohl an sich höhere Schnittgeschwindigkeiten möglich sind, wird die Drehzahlgrenze von 3000 Umdrehungen pro Minute aber bis heute nicht überschritten, da dies eine erhebliche Gefahr beinhaltet, daß die vom Schaft abgeworfene, insbesondere abgeschleuderte Mutter beim Abwerfen beschädigt wird. Im Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Schaftformen des Überlaufgewindebohrers bekannt. Überwiegend wird heute mit Überlaufgewindebohrern mit rechtwinklig abgebogenen Schaft gearbeitet. Dabei besteht der Nachteil, daß sich der Bohrerschaft nicht zentrisch zur Mitte des zu gewindenden Teiles dreht, sondern, weil die Krafteinleitung von der mit einem solchen Überlauf­ gewindebohrer ausgestatteten Gewindeschneidmaschine nur vom äußersten Ende des gekrümmten Bohrerschafts her erfolgen kann, beschreibt der Bohrerschaft bei seiner Drehbewegung einen Kegelmantel, dessen Winkel und Dimension abhängig ist vom Unterschied zwischen dem Schaftdurchmesser des Gewindebohrers und der Kernbohrung des Innengewindeteiles sowie dem Unterschied zwischen dem Außendurchmesser des Innengewindeteiles und dem Innen­ durchmesser des Führungselementes (beispielsweise Traghülse) des mit bereits gewindeten Teilen gefüllten Gewindebohrers. Hieraus resultiert immer ein Gewinde, welches größer ist als der Durchmesser des Gewindebohrers. Die Einhaltung von engen Gewindetoleranzen ist hierdurch sehr erschwert. Ein weiterer Nachteil dieser Gewindebohrer besteht darin, daß über den gekrümmten Bohrerschaft nur Teile mit einer begrenzten Höhe von etwa 1,5 × Gewinde­ durchmesser abgeführt werden können. Desweiteren wird beim Abfördern der mit Innengewinde versehenen Massen­ formteile vom Bohrerschaft eine axiale Gegenkraft auf das Massenformteil ausgeübt, welches auf dem Gewinde­ schneidbereich sitzt, so daß hieraus eine hohe Flanken­ pressung im Gewindeschneidbereich resultiert, was einen relativ hohen Werkzeugverschleiß zur Folge hat. Der radiale Abwurf der zu fertigenden mit Innengewinde versehenen Massenformteile vom abgewinkelten Bohrerschaft erfolgt mit erheblicher Geschwindigkeit, so daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um Beschädigungen der abgeworfenen Massenformteile im Fangkorb der Gewindeschneidvorrichtung zu vermeiden oder solche Beschädigungen wenigstens zu minimieren. Zudem muß der Überlaufgewindebohrer beim Einsatz in der Gewindeschneid­ vorrichtung zum Abwurf der fertigen Massenformteile jeweils axial verschoben werden, so daß ein relativ großer Vor- und Rücklauf des Bohrers erforderlich ist, was sich nachteilig auf die ausbringbaren Stückzahlen auswirkt.

Aus der DE-AS 12 85 847 ist ein Überlaufgewindebohrer bekannt, der an seinem freien Ende eine Abwinklung aufweist, die sowohl rechtwinklig von der Bohrerachse abstrebt als auch entgegen der Umlaufrichtung des Gewinde­ bohrers gekrümmt ist. Auch diese Ausbildung hat sich im Stand der Technik nicht bewährt, da der Antrieb am kompliziert geformten Bohrerende schwierig ist und durch den Antrieb eine Beeinflussung des geschnittenen Gewindes erfolgt. Dabei können zudem keine engen Gewindetoleranzen eingehalten werden und auch ein hoher Verschleiß des Gewindeschneidwerkzeuges sowie eine Beschädigung des schon geschnittenen Gewindes beim Abtransport der Massenformteile ist zu befürchten.

Auch bei der aus der DE-OS 16 27 390 bekannt gewordenen Ausbildung, bei der das Bohrerende nahezu kreisbogenförmig geformt ist, treten die oben beschriebenen Nachteile auf.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Überlauf­ gewindebohrer gattungsgemäßer Art zu schaffen, der es ermöglicht, bei geringem Werkzeugverschleiß Innengewinde mit hoher Genauigkeit zu erzeugen, wobei der Vorteil beibehalten ist, daß das Abwerfen der mit Innengewinde versehenen Massenformteile ohne Beschädigung des Massenformteiles erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der schräg abgewinkelte Bereich in einen Schaftbereich ausläuft, der achsparallel zum koaxialen Schaftbereich verläuft.

Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß das Abfördern der mit Innengewinde versehenen Massenformteile vom Bohrerschaft in einer Weise erfolgen kann, bei der keine Flankenpressung oder nur eine geringe Flankenpressung auf das jeweils im Gewindeschneidbereich des Bohrers befindliche Massenformteil ausgeübt wird, so daß dem Werkzeugverschleiß entgegengewirkt ist. Zudem ist durch die achsparallele Ausrichtung von dem dem Gewindeschneidbereich nächstliegenden Schaftbereich und dem Ende des Bohrerschaftes eine zweifache Führung des Überlaufgewindebohrers in der Gewindeschneidvorrichtung möglich, was zur Folge hat, daß Taumelbewegungen des Bohrers beim Umlauf des Bohrers vermieden sind. Hierdurch ist es auch möglich, die Innengewindebereiche der Massenformteile mit hoher Genauigkeit und engen Gewindetoleranzen zu fertigen. Durch die Verkröpfung des mittleren Schaftbereiches (Schrägabwinklung) wird sichergestellt, daß die auf dem Bohrerschaft befindlichen Massenformteile durch die Zentrifugalkraft zum Bohrerschaftende abgefördert werden, von wo sie aufgrund der achsparallelen Ausrichtung des Bohrerschaftendes zur Umlaufachse des Bohrers in einfacher Weise und ohne das Auftreten hoher Zentrifugalkräfte abgeworfen werden können. Dies hat zur Folge, daß auf besondere Schutzmaßnahmen im Abwurfbereich verzichtet werden kann, da die abgeworfenen Massenformteile den Abwurfvorgang schadfrei überstehen können. Infolge der Schrägabwinklung des mittleren Bereiches des Schaftes des Gewindebohrers ist es auch möglich, auf diesem Gewindebohrer Massenteile zu fertigen, die eine Höhe von etwa dem dreifachen Gewindedurchmesser aufweisen. Zudem kann der erfindungsgemäß ausgebildete Bohrer in seiner Schaftlänge wesentlich kürzer ausgebildet sein als herkömmliche Gewindebohrer mit gekrümmtem Schaftende, was dann von erheblichem Vorteil ist, wenn bei schwer zu spanenden Materialien hohe Drehmomente übertragen werden müssen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt zudem hohe Schnittgeschwindigkeiten des Gewindebohrers von mehr als 150 m pro Minute, wobei z. B. bei Gewinde M 8 Umlaufdrehzahlen von 6000 Umdrehungen pro Minute erreicht werden können, ohne daß die Massenformteile beispielsweise beim Abwerfen vom Bohrerschaft beschädigt werden.

Desweiteren ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung sichergestellt, daß beim Einsatz eines derartigen Überlaufgewindebohrers in einer Gewindeschneidvorrichtung der Abwurfvorgang von Massenformteilen vom Bohrerschaft­ ende erfolgen kann, ohne daß dazu der Bohrer in Längsrichtung verschoben werden müßte. Hierdurch können die Vor- und Rücklaufwege des Zuführungsorgans, mittels dessen die Massenformteile dem Gewindeschneidbereich des Bohrers zugeführt werden, kürzer ausgebildet sein, wodurch ein höheres Ausbringen von Massenformteilen ermöglicht ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß der Kröpfungswinkel etwa 20° bis 30° vorzugsweise 22° bis 25° beträgt.

Desweiteren betrifft die Erfindung eine Gewindeschneid­ vorrichtung für einen Überlaufgewindebohrer gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einer Vereinzelungsvorrichtung für mit Innengewinde zu versehende Massenformteile, einer Zuführvorrichtung, mittels derer die Massenformteile einzeln dem Gewindeschneidbereich zugeführt und gegen Verdrehung gesichert übergeschoben werden, einem Drehantriebsorgan, das einen der Form des Schaftes des Überlaufgewindebohrers angepaßten Führungskanal für den mit Massenformteilen gefüllten Bohrerschaft aufweist, in welchem der gefüllte Bohrerschaft mit axialem Bewegungsspiel eingesetzt ist, sowie einer Abwurföffnung für vom Bohrerschaft abfallende Massenformteile.

Zur Lösung der oben bezeichneten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß der gefüllte Bohrerschaft mit seinem dem Gewindeschneidbereich folgenden dazu koaxialen Bereich in einen eng angepaßten koaxialen Führungskanal der Vorrichtung eingesetzt ist, der schräg abgewinkelte Bereich und der daran anschließende zum koaxialen Bereich achsparallele Bereich in einen eng angepaßten entsprechend geformten Kanal des koaxial zur Bohrerlängsachse umlaufenden Drehantriebsorgan eingesetzt ist und dieser Bereich axial in eine Kammer mündet, die eine radiale Abgabeöffnung für die Massenformteile aufweist, wobei das Bewegungsspiel des gekröpften Überlaufgewindebohrers in axialer Richtung nur wenige Millimeter, vorzugsweise etwa 4 bis 8 mm, insbesondere etwa 5 mm beträgt.

Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß der Kanalteil, der den schräg abgewinkelten Bereich des gefüllten Überlaufbohrers aufnimmt im Durchmesser größer als der Maximaldurchmesser des gefüllten schrägen Bereiches des Überlaufbohrers ausgebildet ist, so daß sich ein axiales Bewegungsspiel des Überlaufbohrers von etwa 5 mm ergibt.

Durch die im Durchmesser vorzugsweise etwa 5 mm größere Ausbildung des Führungskanals im Bereich des schräg­ abgewinkelten Bereiches des Bohrerschaftes ist es möglich, den Gewindebohrer um ca. 5 mm in axialer Richtung vor und zurück zu bewegen, was für das Einsetzten des gefüllten Überlaufgewindebohrers in den Führungskanal ausreicht und ein ausreichendes Bewegungsspiel für die erforderlichen Arbeitsabläufe zur Verfügung stellt.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 Eine Gewindeschneidvorrichtung mit einem Überlaufgewindebohrer in Seitenansicht, teil­ weise geschnitten;

Fig. 2 eine Ausführungsvariante in gleicher Darstellung.

Bei der dargestellten Gewindeschneidvorrichtung ist eine Vereinzelungsvorrichtung 1 für mit Innengewinde zu versehende Massenformteile 2, beispielsweise Schrauben­ muttern, gezeigt. Mittels einer Zuführvorrichtung 3 werden die Massenformteile 2 einzeln dem Gewindeschneidbereich 4 eines Überlaufgewindebohrers zugeführt. Die Zuführ­ einrichtung steht über einen Stößel oder dergleichen mit einer Kurvenscheibe 8 in Verbindung, mittels derer die Vor- und Rückbewegung in Richtung des Pfeiles 5 der Zuführbewegung gesteuert ist. Die Kurvenscheibe ist in Fig. 1 in Abwicklung gezeigt, und die Kurve selbst ist mit dem Bezugs­ zeichen 6 versehen. Es sind dort die einzelnen Arbeitspositionen gezeigt. Die Position 7 entspricht der tatsächlichen Position, die in Fig. 1 gezeigt ist. Beim Umlauf der Scheibe 8 wird die Zuführeinrichtung 3 zunächst bis zur Position 9 gemäß Kurve 6 bewegt dann auf den Gewindeschneidbereich 4 aufgeschoben und von der Position 10 bis in die Position 11 vorgeschoben, wobei das zu schneidende Massenformteil 2 dann auf dem Gewinde­ schneidbereich des Überlaufbohrers sitzt und gegen Verdrehung durch eine Einrichtung (Mutterführung) 12 gehalten ist. Der vordere Teil des Gewindebohrers wird dabei durch die Muttern in der Mutternführung zentriert. Bei der Drehung des Überlaufgewindebohrers wird das Massenformteil mit Innengewinde versehen und gelangt dann in den Schaftbereich des Gewindebohrers, der dem Gewindeschneidbereich 4 benachbart ist. Die Zuführeinrichtung 3 wird dann in die Ausgangsposition zurückgeführt, wobei der entsprechende Stößel oder das Stellglied die Position 13 auf der Kurvenscheibe erreicht.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Vorrichtung zum Verhindern der Verdrehung der Massenformteile durch die Mutterführung 12 gebildet, in welche die Massenformteile vom Schieber 3 eingeschoben werden und dann gegen Verdrehung gesichert sind, bis sie aus der Führung 12 herausgelangen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird das Massenformteil 2 in einen Halter 14 mit einem Führungs­ bereich 15 eingesetzt und mit dem Halter über den Gewinde­ schneidbereich 4 des Überlaufgewindebohrers geschoben. Auch diese Bewegung erfolgt mit Hilfe einer Kurvenscheibe ähnlich der in Fig. 1 rechts dargestellten. Der vordere Teil des Gewindebohrers wird dabei durch die Muttern in einem Führungskanal 15 zentriert. Der Überlaufgewinde­ bohrer sitzt mit einem schräg abgewinkelten Bereich 16 und seinem Abwurfbereich 17 in einem um die Achse 18 umlaufenden Antriebsorgan, welches einen der Form des Schaftes des Überlaufgewindebohrers (Teil 16 und 17) angepaßten Führungskanal 19, 20 aufweist. Die Abmessung des Führungskanals 19, 20 ist so vorgenommen, daß der mit Massenformteilen 2 gefüllte Überlaufgewindebohrer in den Führungskanal 19, 20 von dessen Mündung 21 her einschiebbar ist. Das insgesamt als Drehantriebsorgan 22 bezeichnete Maschinenelement ist mit einer Antriebswelle 23 fest verbunden und im Maschinengestell 24 mittels Lagern 25 drehbar um die Achse 18 gelagert.

Bei 26 ist eine Abwurföffnung in Form einer um das Element 22 umlaufenden tiefen Rinne ausgebildet, die nach radial außen offen ist und die in Richtung des Pfeiles 27 eine Ausgangsmündung aufweist, aus der die fertigen Massenform­ teile herausfallen können.

Der Überlaufgewindebohrer ist über seinen Längsverlauf verkröpft, wobei sich an den Gewindeschneidbereich 4 zunächst ein dazu koaxialer Bereich 28 anschließt, der in den schräg abgewinkelten Bereich 16 übergeht, welcher wiederum in einen Schaftbereich 17 ausläuft, der achsparallel zum koaxialen Schaftbereich 28 verläuft. Der Kröpfungswinkel α beträgt ca. 22° bis 25°. Durch die Führung des gefüllten Bohrers im Endbereich 17 und in dem dazu parallelen Bereich 28 wird eine exakte Führung des Überlaufgewindebohrers beim Umlaufen um die Achse 18 erreicht, so daß eine hohe Maßgenauigkeit des geschnittenen Gewindes erreicht wird. Zudem wird der Abtransport der fertig geschnittenen Massenformteile 2 vom Bohrerschaft durch den schräg abgewinkelten Bereich 16 erreicht, wobei aber der Abwurf am achsparallel gerichteten Endteil 17 erfolgt, also praktisch frei von Zentrifugalkräften. Dies hat zur Folge, daß die fertigen Massenformteile beschädigungsfrei in den Abgaberaum 26 und von dort in Richtung 27 abgeworfen werden können. Das Abwerfen der Massenformteile 2 erfolgt dabei ohne oder nur unter geringer Verschiebung (maximal 5 mm) des Gewindebohrers in Achsrichtung des Achse 18, so daß die Zuführbewegung des Zuführorgans 3 auf den Hub beschränkt ist, der notwendig ist, um das noch nicht mit Innengewinde versehene Massenformteil aus der in den Zeichnungsfiguren dargestellten Position (in der Zeichnung rechts) bis aus dem Gewindeschneidbereich des Bohrers zu schieben. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird das auf den Gewindeschneidbereich aufgesetzte Massenformteil durch die Umlaufbewegung des Gewindeschneidbereiches 4 in Richtung zum hinteren Ende des Gewindeschneidbereiches bewegt, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 die Vorschubbewegung des Vorschuborganes 3 so lange beibehalten wird, bis der Gewindeschneidbereich 4 des Überlaufgewindebohrers überwunden ist.

Claims (4)

1. Überlaufgewindebohrer mit Gewindeschneidbereich und Abwurfschaft zur Herstellung von Innengewinde in Muttern oder ähnlichen Massenformteilen, die einzeln, gegen Verdrehen gesichert über den am Zuführende des Überlaufgewindebohrers befindlichen Gewindeschneid­ bereich geschoben und anschließend über den hinteren glatten Abwurfschaft abgeworfen werden, mit einen gekröpften Schaft, wobei sich an den Gewindeschneid­ bereichen (4) zunächst ein dazu koaxialer Schaft­ bereich (28) anschließt, der in einen schräg abge­ winkelten Bereich (16) übergeht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der schräg abgewinkelte Bereich in einen Schaftbereich (17) ausläuft, der achsparallel zum koaxialen Schaftbereich (28) verläuft.

2. Überlaufgewindebohrer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kröpfungswinkel etwa 20° bis 30° vorzugsweise 22° bis 25° beträgt.

3. Gewindeschneidvorrichtung für einen Überlauf­ gewindebohrer gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einer Vereinzelungsvorrichtung für mit Innengewinde zu versehende Massenformteile, einer Zuführ­ vorrichtung mittels derer die Massenformteile einzeln dem Gewindeschneidbereich zugeführt und gegen Ver­ drehung gesichert übergeschoben werden, einem Dreh­ antriebsorgan, das einen der Form des Schaftes des Überlaufgewindebohrers angepaßten Führungskanal für den mit Massenformteilen gefüllten Bohrerschaft aufweist, in welchem der gefüllte Bohrerschaft mit axialem Bewegungsspiel eingesetzt ist, sowie einer Abwurföffnung für vom Bohrerschaft abfallende Massenformteile, dadurch gekennzeichnet, daß der gefüllte Bohrerschaft mit seinem dem Gewinde­ schneidbereich (4) folgenden dazu koaxialen Bereich (28) in einen eng angepaßten koaxialen Führungskanal (12, 15) der Vorrichtung eingesetzt ist, der schräg abgewinkelte Bereich (16) und der daran anschließende zum koaxialen Bereich (17) achsparallele Bereich in einen eng angepaßten entsprechend geformten Kanal (19, 20) des koaxial zur Bohrerlängsachse (18) um­ laufenden Drehantriebsorgan (22) eingesetzt ist und dieser Bereich axial in eine Kammer (26) mündet, die eine radiale Abgabeöffnung (27) für die Massenform­ teile (2) aufweist, wobei das Bewegungsspiel des gekröpften Überlaufgewindebohrers in axialer Richtung nur wenige Millimeter, vorzugsweise etwa 4 bis 8 mm, insbesondere etwa 5 mm beträgt.

4. Gewindeschneidvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanalteil (19), der den schräg abgewinkelten Bereich (16) des gefüllten Überlauf­ bohrers aufnimmt im Durchmesser größer als der Maximaldurchmesser des gefüllten schrägen Bereiches (16) des Überlaufbohrers ausgebildet ist, so daß sich ein axiales Bewegungsspiel des Überlaufbohrers von etwa 5 mm ergibt.