DE4333791A1 - Gewindeschneidschraube - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mit Gewinde versehene Befesti­ gungselemente und speziell auf eine Gewindeschneidschraube mit einem kegeligen Ende sowie auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Die Verwendung von Gewindeschneidschrauben zum sicheren Verbinden von Körpern ist gut bekannt. Dieser Schraubentyp wird in eine gewindelose Bohrung oder Öffnung eingesetzt und schneidet Gewindegänge in die Bohrung oder Öffnung, wenn ein Drehmoment aufgebracht wird. Die Schraubenanordnung ist sehr vibra­ tionsfest, um die Verbindung zwischen den Körpern aufrechtzuerhalten, selbst wenn sie erheblichen Belastungen ausgesetzt ist. Einige Gewindeschneidschrau­ ben enthalten Gewindegänge mit mehreren Nasen um den Umfang des Schrauben­ schaftes. Die Nasen (oder Wellen) wirken außerdem dem Lösen der Schraube ent­ gegen.

Zum Ausbilden der Gewindegänge auf dem Schraubenschaft ist ein erhebliches Drehmoment nötig. Je größer das benötigte Drehmoment ist, desto höher muß die benötigte Schraubenfestigkeit sein. Sowohl die Anwendung eines erhöhten Dreh­ moments beim Gewindeformen als auch die Verwendung einer Schraube aus einem festeren Material erhöht die Kosten des Endprodukts. Daher wird angestrebt, die Schraubengänge auf der Schraube mit einem minimalen Drehmoment auszubil­ den. Wenn die Schraube kegelig ist, besteht eine zusätzliche Schwierigkeit darin, einen kegeligen Abschnitt auszubilden, der Gewindegänge mit vollständig ausgebildeten Spitzenabschnitten besitzt. Gewindegänge mit nicht vollständig ausgebildeten Spitzenabschnitten vermindern nicht nur das zum Entfernen der Schraube benötigte Lösedrehmoment, sondern erschweren auch das Einsetzen der Schraube. Die Größe, die Form und die Beabstandung der Gewindegänge am kege­ ligen Ende einer Gewindeschneidschraube ist kritisch hinsichtlich der Dich­ tigkeit, mit der die Gewindeschneidschraube in eine gewindelose Bohrung oder Öffnung eingesetzt werden kann, da dieser Abschnitt der Schraube den Schneid­ prozeß auslöst.

Die Erfindung gewahrt die oben genannten Vorteile bei einer Gewindeschneid­ schraube, die aus einem zylindrischen Rohling geformt wird, der ein kegeliges Gewinderollwerkzeug durchläuft, um am Schraubenende Gewindegänge mit voll­ ständig ausgebildetem Spitzenabschnitt bei verbesserter Spannungsverminderung auszubilden, was die Arbeitsschritte des Ausbildens des Kegels und der Gewin­ degänge erleichtert.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Gewindeschneidschraube zu schaffen, die durch ein geringes Verhältnis von Anziehkraft zur Lösekraft ge­ kennzeichnet ist.

Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Gewindeschneidschraube zu schaffen, bei der das Gewindeschneiden und das Einbringen in ein Werkstück mit einem minimalen Drehmoment ausgeführt wird.

Durch die Erfindung wird ferner eine Gewindeschneidschraube mit einer verbes­ serten kegeligen, mit Gewinde versehenen Spitze geschaffen, die das Einsetzen der Schraube in einen gewindelosen Körper oder ein gewindeloses Werkstück er­ leichtert.

Die durch die Erfindung geschaffene Gewindeschneidschraube kann kostengünstig und relativ einfach hergestellt werden und kann aufgrund der geringen Bela­ stungen beim Ausbilden der Gewindegänge und beim Gewindeschneiden in einem Körper eine verminderte Festigkeit aufweisen.

Zur Aufgabe der Erfindung gehört es ferner, eine Gewindeschneidschraube zu schaffen, die vollständig ausgebildete Spitzenabschnitte oder scharfe Kanten der Gewindegänge entlang ihrer gesamten Länge, inklusive dem kegeligen Endab­ schnitt, besitzt.

Ferner bezweckt die Erfindung, eine Gewindeschneidschraube in einem zylindri­ schen Loch, in das sie eingesetzt wurde, ausgerichtet zu halten, um das gewin­ deschneidende Einschrauben der Schraube in das Loch zu erleichtern.

Zur Lösung dieser Aufgabe unter Vermeidung der Nachteile nach dem Stand der Technik ist nach der Erfindung eine Gewindeschneidschraube mit einem längli­ chen Schaft mit einem durchgehenden Außengewinde und mehreren äußeren Nasen, die in gleichen Abständen um den Umfang des Schaftes herum verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nasen in einer bezüglich des Gewindes entgegengesetzten Winkelrichtung schraubenförmig entlang des Schaftes er­ strecken, daß der Schaft in jeder zu seiner Achse senkrechten Ebene einen massiven, kreisförmigen Kernabschnitt besitzt und die Nasen nach außen aus dem Kernabschnitt hervorstehen, daß der Schaft einen zylindrischen, mit Gewinde versehenen Abschnitt und einen kegeligen, mit Gewinde versehenen Endabschnitt enthält und daß der zylindrische, mit Gewinde versehene Abschnitt und der ke­ gelige, mit Gewinde versehene Abschnitt aus einem gewindelosen, nicht-kege­ ligen, zylindrischen Rohling zur verbesserten Spannungsverminderung beim Aus­ bilden von Gewinden mit vollständig ausgebildeten Gewindespitzen und zur Ver­ minderung des beim Gewindeschneiden benötigten Drehmoments gebildet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung ausgeführten Schraube,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Gewindeschneidschraube aus Fig. 1 entlang der Linie 2-2,

Fig. 3 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm des Gewinderollens zum Ausbilden der Gewindeschneidschraube,

Fig. 4 ein vereinfachtes, schematisches Diagramm, das zusätzliche Details des Ausbildens der Gewindegänge und der Nasen durch zwei Rollwerkzeuge zum Ausbilden einer Gewindeschneidschraube entsprechend der Erfindung dar­ stellt,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen Abschnitt des beim Ausbilden der Schraube gemäß Erfindung verwendeten Werkzeugs,

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht der die Gewindegänge und die Nasen ausbildenden Abschnitte eines Werkzeugs, das beim Ausbilden einer Schraube gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Schraubenherstellwerkzeug aus Fig. 6, Fig. 8 bzw. 9 einen vereinfachten Querschnitt einer Schraube nach dem Stand der Technik bzw. einer gemäß der Erfindung hergestellten Schraube, die sich jeweils positioniert zwischen Gewindeherstellwerkzeugen vor Beginn des Gewindeherstellers befinden, und

Fig. 10 bzw. 11 einen vereinfachten Querschnitt einer Schraube nach dem Stand der Technik bzw. einer gemäß der Erfindung hergestellten Schraube, die sich jeweils positioniert zwischen zwei Werkzeugen befinden, die Ge­ windegänge an einem Schraubenrohling ausbilden.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer Gewindeschneidschraube 10 gemäß der Erfindung. Die Schraube 10 enthält einen Kopf 12 und einen länglichen Schaft 14. Der Schaft 14 besitzt ein Außengewinde 16 und mehrere voneinander beab­ standete Nasen 18, wie deutlicher im Querschnitt von Fig. 2 entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1 gezeigt ist. Die Nasen 18 sind um die Achse des Schaftes 14 herum entlang dem Umfang verteilt und erstrecken sich schraubenförmig entlang dem Schaft in einer zu den in Fig. 1 gezeigten Gewindegängen entgegengesetzten Winkelrichtung. Der Schaft 14 der Gewindeschneidschraube 10 enthält einen ge­ raden, zylindrischen Abschnitt 14a und einen kegeligen Endabschnitt 14b.

In jeder zu seiner Achse senkrechten Ebene besitzt der Schaft 14 einen inneren Kernabschnitt 20, der kreisförmig und konzentrisch zu seiner Achse ist und der innerhalb der strichpunktierten Kreislinie 21 in Fig. 2 liegt. Die Nasen 18 sind einstückig mit dem Kernabschnitt 20 ausgeführt und stehen aus diesem her­ vor, wobei der Kernabschnitt den zentralen Schaftabschnitt innerhalb des zur Schaftachse koaxialen Kreises 21 enthält.

Wenn die Schraube in einen Körper eingeschraubt wird, wird die Schraube in Richtung des Pfeils 22 aus Fig. 2 gedreht. Jede Nase 18 besitzt eine längliche Vorderflanke 24, die sich in der Drehrichtung 22 allmählich von der Schaft­ achse entfernt. Jede Nase 18 besitzt auch eine Hinterflanke 26, die abrupt nach innen zur Schaftachse gerichtet und sehr viel kürzer als die Vorderflanke 24 ist. Daher sind die Nasen 18 unsymmetrisch. Jede längliche Vorderflanke 24 ist konvex gekrümmt und geht weich in die Hinterflanke 26 über, die nur in ihrem innersten Bereich konkav ist, wo sie in den kreisförmigen Kernabschnitt 20 und die Vorderflanke der nächsten Nase übergeht, wie in Fig. 2 dargestellt. Der Verlauf jeder Vorderflanke 24 von der Schaftachse weg ist von dem Beginn der Vorderflanke bis zu ihrem Übergang in die abrupt zurückkehrende Hinter­ flanke 26 kontinuierlich. Außerdem besitzt der Gewindegang 26 zwischen seiner Spitze 28 und dem Schraubengrund 30 eine einheitliche radiale Dicke. Daher stimmt die Gestalt der Nasen 18 und der Spitzen 28 des Gewindegangs 16 mit der Gestalt der Nasen entlang dem Gewindegrund 30 überein.

In einer bevorzugten Ausführung sind drei Nasen 18 gleichförmig um die Schaftachse herum verteilt, wobei jede Nase sich entlang eines Bogens von un­ gefähr 120° erstreckt, wie in Fig. 2 dargestellt. Da die Nasen schraubenförmig sind, wird die Gewindeschneidschraube 10 mittels eines Gewinderollwerkzeugs hergestellt, und über die gesamte Länge der Schraube wird der gleiche Druck aufgebracht, so daß ein Schlupf beim Gewinderollen minimiert ist. Zusätzlich wird die Rundheit der fertigen Schraube aufrechterhalten, da es keine Unter­ brechung beim Rollen der Nasen gibt, wie es der Fall wäre, wenn sich die Nasen nur axial erstrecken würden. Daher kann zum Ausbilden der Gewindegänge und der Nasen am Schaft 14 der Gewindeschneidschraube 10 ein einziger Rollvorgang verwendet werden.

Jede Nase 18 der Gewindeschneidschraube 10 erhebt sich allmählich und konti­ nuierlich bis zu ihrem maximalen Abstand von der Schaftachse und fällt dann abrupt vor dem die nächste Nase bildenden Anstieg auf die Achse zu zurück. Daher entfernt sich jede Nase allmählich in der Drehrichtung des Einschraubens der Schraube in einen Körper von der Schaftachse. Wenn die Schraube aus der Gewindebohrung herausgeschraubt wird, bildet der von der kürzeren Hinterflanke 26 jeder Nase 18 gebildete Absatz einen Widerstand gegen das Herausschrauben, da das Metall des umliegenden, mit Gewinde versehenen Bereichs hinter der Hinterflanke jeder Nase beim Gewindeschneiden zurückfedert. Da die Gewinde­ gange entsprechend der Gestalt der Nasen 18 steigen und fallen, ist es mög­ lich, den Gewindeschneid-Vorgang sehr viel einfacher auszuführen, da ein geringeres Drehmoment benötigt wird, als es der Fall wäre bei der Verwendung von z. B. drei Nasen mit jeweils symmetrischem Aufbau, wie er bei anderen Gewindeschneidschrauben verwendet wird.

Der spezielle Aufbau der Gewindeschneidschraube 10 mit drei Nasen nach der Erfindung erlaubt der Schraube, ein Gewinde zu schneiden. Der Gewindeschneid- Arbeitsschritt ist durch den speziellen, oben dargestellten Aufbau der Nasen deutlich vereinfacht. Da die Nasen schraubenförmig um die Schaftachse herum angeordnet sind, wird eine Ausbildung des Gewindes in einem Körper, in den die Schraube 10 eingeschraubt wird, glatt und ohne jede Unterbrechung ausgeführt, wodurch der Gewindeschneid-Vorgang weiter vereinfacht wird. Dementsprechend ist die Gewindeschneidschraube 10 besonders als Gewindebohrer geeignet, und der Ausdruck "Gewindeschneidschraube" soll solche Gewindebohrer mit ein­ schließen, die den oben beschriebenen, kennzeichnenden Nasenaufbau besitzen.

Die oben beschriebenen Schrauben bestehen übliche Haltekraft-Tests gut. Diese verbesserte Leistung liegt begründet in den schraubenförmig angeordneten Nasen und den hohen Spitzen der Nasen, die im Äußeren der Schraube entlang dem ge­ samten Umfang des Schaftes angeordnet sind, so daß beim Herausziehen der ge­ samte Umfang des angrenzenden Elementes berührt wird. Daher wird zum Heraus­ ziehen einer Gewindeschneidschraube 10 gemäß der Erfindung sehr viel mehr Kraft benötigt als bei jedem anderen Typ von Schrauben mit Nasen, bei denen die Nasen axial entlang dem Schaft verteilt sind. Nach dem Verwenden der Gewindeschneidschraube 10 zum Herstellen eines Gewindes in einem Loch in einem Körper, in welches die Schraube eingeschraubt ist, ergibt sich ein besonders geringes Drehmoment aufgrund der Tatsache, daß die Nasen 18 so angeordnet sind, daß sie in einem Gewindegang "entlanggleiten" und gleichzeitig einen Gewindegang bilden, der weich entlang des gesamten Umfangs um den Schaft herum geschnitten wird.

Fig. 3 zeigt in vereinfachter, schematischer Diagrammform eine Anordnung zum Ausbilden der Gewindegänge und Nasen an einem Schaft 48. Beim Betrieb sind zwei Werkzeuge 32a und 32b mit ihren Arbeitsseiten parallel zueinander und voneinander ausreichend beabstandet positioniert, so daß sie den Schaft 48 eines Rohlings aufnehmen, aus dem eine Gewindeschneidschraube gebildet werden soll. Während das obere Werkzeug 32a feststeht, wird das untere Werkzeug 32b in der Ebene ihrer Arbeitsoberflächen verstellt, wie durch die Richtung des Pfeils F in Fig. 3 dargestellt, so daß der Schaft 48 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie durch den Pfeil C dargestellt. Während des ersten Teils des Gewinde­ roll-Vorgangs bilden die nicht gewellten Abschnitte der Nuten und Stege in den Werkzeugen 32a und 32b Gewindegänge um den Schaft 48 in herkömmlicher Weise aus. Danach allerdings greifen nachfolgend beschriebene Wellen in den Werkzeu­ gen 32a, 32b am Schaft 48 an, um die Nasen in den Schraubengewindegängen auszubilden.

Fig. 4 zeigt in stilisierter Weise im Querschnitt zusätzliche Details des Rollens eines mit Gewinde versehenen Rohlings 40 mit drei Nasen zwischen zwei mit Gewindegängen versehenen Werkzeugen 42 und 43. Es wird darauf hingewiesen, daß Fig. 4 eine stilisierte Darstellung ist und die tatsächlichen Zustände beim Gewindeschneiden nicht genau darstellt. Der mit Gewinde versehene Rohling 40 enthält eine Gewindegangspitze 40 und einen Gewindegrund 46, die beide mit durchgehenden Linien dargestellt sind. In gleicher Weise enthalten die Werk­ zeuge 42 und 43 gewindebildende Stege 48 und Nuten 50, die ebenfalls in durch­ gehenden Linien dargestellt sind. In einer korrekten Darstellung eines Quer­ schnitts wären die Gewindenuten 46 des Rohlings 40 und die Nuten der Werkzeuge 42 und 43 gestrichelt dargestellt. In diesem Fall würde sich auch der Gewinde­ gang auf dem Rohling 40 schraubenförmig erstrecken und sich irgendwo überlap­ pen, wie auch die Nasen, die sich ebenfalls schraubenförmig erstrecken. Diese Unstimmigkeit wurde eingeführt, um die Zeichnung zu vereinfachen und die Roll­ bewegung des Rohlings 40 zwischen den Werkzeugen 42 und 43 leichter darzu­ stellen.

Wie oben mit Bezug auf Fig. 3 dargestellt, bewegt sich beim Rollen des Roh­ lings 40 das obere Werkzeug 42 nach rechts, wie durch die Richtung des Pfeils A dargestellt, während das untere Werkzeug 43 feststeht. Dies entspricht selbstverständlich der Bewegung des unteren Werkzeugs 43 bezüglich des oberen Werkzeugs 42 relativ nach links, wie in der Figur durch die Richtung des Pfeils B dargestellt. Diese relative Werkzeugbewegung bewirkt, daß der Rohling 40 sich im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils C um eine Achse O dreht. Bei diesem Rollen berühren die Gewindegangspitzen 44 des Rohlings die Werkzeug­ nuten 50, und der Gewindegrund 46 des Rohlings berührt die Werkzeugstege 48. Die Werkzeuge 42 und 43 verbleiben in einem festen Abstand zueinander, und die Achse O des Rohlings 40 verbleibt mittig zwischen diesen. Das Rollen des Roh­ linggewindes auf jedem Werkzeug entspricht dem Rollen eines mit einem Lauf­ kranz versehenen Rades auf einer Schiene. Wenn sich der Rollpunkt auf dem un­ teren Werkzeug 43 im Berührpunkt zwischen dem Gewindegrund 46 des Rohlings und dem entsprechenden Werkzeugsteg 48 befindet, muß die Gewindegangspitze 44 re­ lativ zur entsprechenden Werkzeugnut 50 nach hinten gleiten, wie durch die Richtung des Pfeils D dargestellt. Wenn sich andererseits der Rollpunkt an der Gewindegangspitze 44 des Rohlings (und am Boden der Werkzeugnut 50) befindet, wird der Gewindegrund 46 gezwungen, nach vorne zu gleiten, wie durch den Pfeil E dargestellt. Eine gleiche Wirkung tritt dort auf, wo der Rohling 40 das obere Werkzeug 42 berührt. An jedem Rollpunkt zwischen der Gewindespitze und dem Gewindegrund wird ein gleiches Gleiten sowohl an der Gewindespitze als auch am Gewindegrund auftreten. Durch dieses Gleiten entspricht ein gegebener Abstand entlang einem Werkzeug in jeder Ebene, die nicht gleich diejenigen ist, in der das tatsächliche Rollen stattfindet, nicht dem gleichen Abstand entlang dem gerollten Gewinde. Während dies keinen merklichen Einfluß beim Ausbilden von durchgehenden Gewindegängen hat, hat es dort eine Auswirkung, wo Unregelmäßigkeiten, z. B. Nasen, im Werkzeug ausgeformt werden müssen. Im vorliegenden Fall, in dem die Werkzeuggestaltung Zusammenpressungen aufweist, die ausführlicher weiter unten beschrieben sind, entspricht der Abstand L zwischen aufeinanderfolgenden Zusammenpressungen nicht der Nasenausbildung 54 auf dem Rohling während des Rollens, wenn nicht dieser Abstand gleich dem Umfangsabstand um den Rohling 40 ist, gemessen in der Ebene des tatsächlichen Rollens. Daher ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden, die Nasen ausbildenden Zusammenpressungen entlang eines Werkzeugs gleich dem Umfangs­ abstand zwischen aufeinanderfolgenden, in der Schraube auszubildenden Nasen, gemessen entlang einer zylindrischen Ebene, deren Durchmesser ungefähr in der Mitte zwischen dem Kerndurchmesser und dem gepreßten Durchmesser oder Außen­ durchmesser der Schraube liegt.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine perspektivische Detailansicht bzw. eine Draufsicht eines Werkzeugs 60, das zum Herstellen einer Gewindeschneidschraube in Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung verwendet wird. Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt eines oberen Abschnitts des in Fig. 7 dargestellten Werkzeugs entlang der Linie 5-5. Eine gewindebildende Oberfläche 58 des Werkzeugs 60 besitzt Stege 62 und Nuten 64, die sich durchgehend nach rechts oder zum Eintrittsabschnitt des Werkzeugs erstrecken. In Richtung nach links oder zum Austrittsabschnitt des Werkzeugs sind die Stege 62 und Nuten 64, die die gewindebildende Oberfläche 58 bilden, allerdings bezüglich der Ebene der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs unterbrochen oder gewellt. Diese Wellen sind in schrägen Spalten angeordnet, wie durch die Unterbrechungslinien 68 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Spalten sich bezüglich der oberen und der unteren Fläche des Werkzeugs und bezüglich der Werkzeugbewegungsrich­ tung in einem Steigungswinkel β erstrecken. Dieser Winkel β ist der gleiche wie der Steigungswinkel der Nasenschraubenlinie, die durch die Linien 18 in Fig. 1 dargestellt ist. Es wird auch darauf hingewiesen, daß die Stege 62 und die Nuten 64 sich bezüglich der oberen und der unteren Werkzeugflächen und des Werkzeugbewegungsweges in einem Steigungswinkel α erstrecken. Dieser Winkel α, der zur Richtung des Winkels β entgegengesetzt liegt, ist der gleiche wie der Steigungswinkel des Gewindegangs 16 in Fig. 1. Man erkennt in Fig. 6, daß die Wellen in der gewindebildenden Oberfläche 58 des Werkzeugs 60 eine Reihe von "Zusammenpressungen" 66 sind, wodurch die Stege 62 und die Nuten 64 bezüglich der Ebene der gewindebildenden Oberfläche leicht gekippt oder geneigt sind, ohne daß sich ihr Querschnitt, ihre Gestalt oder der Steigungswinkel α merk­ lich ändern. Die Tiefe der Zusammenpressungen 66, also der Abstand vom höch­ sten Punkt auf einem Steg 62 zum niedrigsten Punkt in einer Nut 64 jeder Zu­ sammenpressung, gemessen in einer zur Ebene der gewindebildenden Oberfläche 58 senkrechten Richtung, kann entsprechend der Gewindegröße variieren. Man er­ kennt auch, daß jede Zusammenpressung 66 unsymmetrisch ist, d. h., daß sie sich allmählich bezüglich der Ebene der gewindebildenden Oberfläche 58 entlang dem Großteil ihrer Länge in einer Richtung nach links hebt und dann ziemlich abrupt bezüglich der Ebene der Arbeitsoberfläche nach innen zurückkehrt. Diese Gestaltung bringt ein Gewinde mit unsymmetrischen Nasen hervor, wie oben mit Bezug auf die Fig. 2 und 4 beschrieben. Man erkennt auch, daß das zum Werk­ zeug 60 beabstandet angeordnete Werkzeug gewindebildende Stege und Nuten sowie nasenbildende Wellen oder Zusammenpressungen besitzt, die die gleiche Größe und die gleiche Form der Zusammenpressungen auf dem Werkzeug 60 besitzen, de­ ren Steigungswinkel β und deren Steigungswinkel α aber zu denen des Werkzeugs 60 entgegengesetzt sind.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Steigung P der Abstand zwischen zwei entspre­ chenden Punkten auf benachbarten Schraubengewindegängen oder der von der Schraube bei einer einzigen Umdrehung zurückgelegte Weg. Der Abstand P/2 ist die Hälfte der Steigung oder der Abstand zwischen benachbarten Stegen 62 oder benachbarten Nuten 64. Die Ebene des Flankendurchmessers ist eine Ebene, die mittig zwischen den parallelen Anordnungen der Stege 62 und Nuten 64 liegt, während die Flankenhöhe D der Abstand zwischen den ausgerichteten Stegen und Nuten in einer Richtung quer zur Ebene des Flankendurchmessers ist.

In Übereinstimmung mit den Prinzipien der Erfindung enthält die gewindebil­ dende Oberfläche 58 des Werkzeugs 60 einen ebenen Abschnitt 60a und einen geneigten Abschnitt 60b. Der geneigte Abschnitt enthält in einer bevorzugten Ausführung die vier untersten Schraubenwindungen oder Kombinationen aus gewin­ debildenden Stegen 62 und Nuten 64.

Fig. 8 stellt einen Querschnitt durch eine Anordnung zum Herstellen von Gewin­ degängen einer gewindeschneidenden Schraube 74 mit einem Schaft 76 nach dem Stand der Technik dar. Zwei Werkzeuge 70 und 72 mit einander gegenüberliegen­ den Oberflächen mit abwechselnden Stegen und Nuten sowie oben beschriebenen Zusammenpressungen sind so positioniert, daß sie fest am Schaft 76 des Roh­ lings 74 angreifen. Der Schaft 76 enthält einen zylindrischen, geraden Ab­ schnitt mit der Länge S und einen kegeligen Endabschnitt mit einer Länge T. In ähnlicher Weise enthalten die gewindeformenden, einander gegenüberliegenden Oberflächen des ersten Werkzeugs 70 und des zweiten Werkzeugs 72 einen gera­ den, oberen Abschnitt der Länge GL mit aufeinanderfolgenden Stegen und Nuten. Abschnitte des ersten Werkzeugs 70 und zweiten Werkzeugs 72, die an die gera­ den, einander gegenüberliegenden und mit Stegen und Nuten versehenen Ober­ flächen der Werkzeuge angrenzen, sind mit einem geneigten Abschnitt versehen, der die Länge TL besitzt und drei Schraubenwindungen enthält. Es wird darauf hingewiesen, daß die Fig. 8 und 9 die gewindebildenden Werkzeuge und den Schraubenrohling in einer Position vor dem Bilden der Gewindegänge darstel­ len.

Bei der gewindebildenden Anordnung gemäß der Erfindung, die in Fig. 9 darge­ stellt ist, enthalten erste und zweite Werkzeuge 70 und 78 in gleicher Weise jeweils einen geraden, mit Stegen und Nuten versehenen Abschnitt, der jeweils die Länge GL besitzt. Direkt unterhalb der geraden, einander gegenüberlie­ genden Abschnitte des ersten und zweiten Werkzeugs 78, 80 befinden sich ent­ sprechend geneigte Abschnitte, die jeweils die Länge TL besitzen. Beim Gewin­ deformen gemäß der Erfindung ist der Schaft 84 des Rohlings 82 gerade und zy­ lindrisch, er besitzt eine Länge S′ und enthält keinen kegeligen Endabschnitt. In einer bevorzugten Ausführung enthalten die unteren, geneigten, einander gegenüberliegenden Oberflächen der ersten und zweiten Werkzeuge 78, 80 vier Schraubenwindungen. Es wird darauf hingewiesen, daß S+T < S′ ist. Außerdem erstreckt sich bei der Anordnung nach dem Stand der Technik aus Fig. 8 der volle Körper (nicht-kegeliger Abschnitt) des Schafts 76 nicht in die geneigten Abschnitte (oder ansteigenden Abschnitte) der Werkzeuge 70 und 72. Dagegen erstreckt sich bei der erfindungsgemäßen, gewindebildenden Anordnung aus Fig. 9 der zylindrische Schaft 84 des Rohlings 82 in die geneigten Abschnitte der Werkzeuge 78 und 80.

In den Fig. 10 und 11 sind Rohlinge 74 bzw. 82 nach dem Gewindebildungs- Arbeitsschritt dargestellt. Man erkennt in Fig. 10, daß das kegelige Ende des Schafts 76 des Rohlings 74 nach dem Stand der Technik sich nach unten verlän­ gert hat und eine vergrößerte Länge T′ aufweist. Der verlängerte, kegelige Endabschnitt des Schafts 76 des Rohlings 74 nach dem Stand der Technik er­ streckt sich über drei Schraubenwindungen, wobei die Schaftlänge (S+T′) gleich der Summe der Länge GL des geraden Abschnitts und der Länge TL des geneigten Abschnitts der gewindeformenden Werkzeuge 70 und 76 ist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung aus Fig. 11 wurde der Schaft 84 des Roh­ lings 82 während des Gewindeformungs-Arbeitsschritts ebenfalls verlängert, auf eine Länge S′′. Außerdem wurde der Endabschnitt des Schafts 84 mittels der vier geneigten Schraubenwindungen der einander gegenüberliegenden, gewinde­ formenden Oberflächen des ersten und des zweiten Werkzeugs 78 und 80 kegelig gemacht. In einer bevorzugten Ausführung ist der Endabschnitt des Schafts 84 des Rohlings 82 mit vier Schraubenwindungen versehen, bei denen der Kerndurch­ messer am Ende des Schafts 84 konstant bleibt, wobei zwei Schraubenwindungen vorgesehen sind, bei denen sich der Außendurchmesser in Richtung des Endes vermindert, gefolgt von zwei Endschraubenwindungen, bei denen der Außendurch­ messer konstant bleibt. Die beiden Endschraubenwindungen mit dem gleichen Durchmesser halten die Schraube ausgerichtet in einer zylindrischen Öffnung oder einem zylindrischen Loch, in das die Schraube eingesetzt ist, und gewähr­ leisten, daß die Schraube gerade in die Öffnung eingeschraubt wird.

Es wurde eine verbesserte Gewindeschneidschraube und ein Verfahren zu ihrer Herstellung dargestellt. Das Verfahren enthält das Einsetzen eines nicht-ke­ geligen, zylindrischen Schafts eines Schraubenrohlings zwischen einander gegenüberliegende, gewindeformende Oberflächen von zwei Rollwerkzeugen. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen der Rollwerkzeuge sind mit mehreren voneinander beabstandeten Zusammenpressungen versehen, wodurch die Stege und Nuten in den gewindeformenden Oberflächen bezüglich der Ebene der gewinde­ formenden Oberfläche leicht gekippt oder geneigt werden, ohne daß sich ihr Querschnitt, ihre Gestalt oder der Steigungswinkel merklich ändert. Die Zu­ sammenpressungen bilden mehrere voneinander beabstandete Nasen in den Gewinde­ gangen des Schafts aus, wobei die Zusammenpressungen in einer zu den abwech­ selnden, gewindeformenden Stegen und Nuten in der gewindeformenden Oberfläche der Werkzeuge entgegengesetzten Richtung angeordnet sind. Einander gegenüber­ liegende, geneigte Abschnitte der Werkzeuge formen das Ende des zylindrischen Rohlings in eine mit Gewinde versehene, kegelige Gestalt in der Weise um, daß die kegeligen Gewindegänge am Ende des Rohlings vier Schraubenwindungen ent­ halten, bei denen der Kerndurchmesser bei sich verminderndem Außendurchmesser konstant bleibt und bei denen die Schraubenwindungsspitzen vollständig ausge­ bildet sind, wobei aber die letzten beiden Schraubenwindungen einen verminder­ ten Durchmesser aufweisen. Die letzten beiden Schraubenwindungen mit vermin­ dertem, festem Durchmesser halten die Schraube zur Erleichterung des Ein­ schraubens der Schraube in eine Öffnung ausgerichtet in der Öffnung, in die sie eingesetzt ist. Der zylindrische Endabschnitt des gewindelosen Rohlings stellt mehr Material am Ort des Ausbildens des kegeligen Gewindes bereit, um Gewindegänge mit vollständig ausgeformten Spitzen auszubilden, während die Er­ höhung der Länge der geneigten Abschnitte des Werkzeugs und des kegeligen Ab­ schnitts der Schraube auf vier Schraubenwindungen eine Spannungsverminderung des Rohlings verbessert, wodurch die zum Gewindeformen benötigte Kraft ver­ mindert wird, was ein leichteres Einschrauben der Schraube in ein Werkstück bei gleichzeitigem Aufrechterhalten einer hohen Lösekraft erlaubt.

Obwohl spezielle Ausführungen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, erkennt der Fachmann, daß Veränderungen und Modifikationen ausgeführt werden können, ohne daß der weitere Bereich der Erfindung verlassen wird.

Claims (4)

1. Gewindeschneidschraube mit einem länglichen Schaft mit einem durchgehenden Außengewinde und mehreren äußeren Nasen, die in gleichen Abständen um den Um­ fang des Schaftes herum verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nasen in einer bezüglich des Gewindes entgegengesetzten Winkelrichtung schrau­ benförmig entlang des Schaftes erstrecken, daß der Schaft in jeder zu seiner Achse senkrechten Ebene einen massiven, kreisförmigen Kernabschnitt besitzt und die Nasen nach außen aus dem Kernabschnitt hervorstehen, daß der Schaft einen zylindrischen, mit Gewinde versehenen Abschnitt und einen kegeligen, mit Gewinde versehenen Endabschnitt enthält und daß der zylindrische, mit Gewinde versehene Abschnitt und der kegelige, mit Gewinde versehene Abschnitt aus einem gewindelosen, nicht-kegeligen, zylindrischen Rohling zur verbesserten Spannungsverminderung beim Ausbilden von Gewinden mit vollständig ausgebil­ deten Gewindespitzen und zur Verminderung des beim Gewindeschneiden benötigten Drehmoments gebildet sind.

2. Gewindeschneidschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Endabschnitt vier Schraubenwindungen enthält.

3. Gewindeschneidschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelige Endabschnitt einen konstanten Kerndurchmesser besitzt und vier Schraubenwindungen enthält und daß zwei Schraubenwindungen einen sich zum Ende hin vermindernden Außendurchmesser und zwei Endschraubenwindungen einen kon­ stanten Außendurchmesser besitzen, um die Schraube ausgerichtet in einer Öff­ nung zu halten, in die die Schraube eingesetzt ist, um ein Einschrauben der Schraube in die Öffnung zu ermöglichen.

4. Gewindeschneidschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge­ windegänge des länglichen Schaftes der Schraube durch zwei einander gegen­ überliegende Rollwerkzeuge gebildet werden, die am Schaft angreifen, daß jedes der Rollwerkzeuge einen entsprechenden geraden Abschnitt und einen entspre­ chenden geneigten Abschnitt enthält, wobei die geraden und die geneigten Ab­ schnitte der Rollwerkzeuge einander gegenüberliegend angeordnet sind, und daß der Rohling eine solche Länge besitzt, daß ein Ende des gewindelosen, nicht- kegeligen, zylindrischen Rohlings sich in die einander gegenüberliegenden, geneigten Abschnitte der Rollwerkzeuge erstreckt.