DE6609113U

DE6609113U - Schraube.

Info

Publication number: DE6609113U
Application number: DE6609113U
Authority: DE
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1966-09-13
Filing date: 1967-08-30
Publication date: 1972-02-17
Also published as: SE354102B; DE1625417A1; IL28549A; BR6792725D0; DE1625417B2; DK137732B; JPS4813139B1; DK137732C; NO122163B; LU54455A1; GB1195246A; BE703798A; CH470599A; FI48296B; DE1625417C3; FI48296C; NL6712008A; ES345269A1; US3395603A; AT298166B

Description

Sohraube und Verfahre» zu ihrer Herstellung

Die Erfindung "betrifft ein drehbares Befestigungsmittel mit Gewinde oder eine Schraube, die gemäß £er Erfindung ein Führungaloch, bohren und darin Geirindegänge schneiden Scann, ohne daß ein Yorbohren oder dergleichen notwendig ist. Durch die Erfindung ¥ird auch ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schrauben und Wfrkzeuge angegeben, die wirtschaftlich vorteilhaft zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden können.

Bisher sind selbstbohrende Schrauben in allgemeinen mit einem Pührungsende oder einem Vorderabschnitt verseilen worden, dessen Durohmesser ungefähr gleich oder kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindeteils des Schaftes ist. Nachdem da3 Puhrungsloch durch den Vorderabschnitt der Schraube eingeschnitten worden war, mußte der Gewindeschaft Gewindegänge schneiden, deren Tiefe im wesentlichen gleich der vollen Höhe der Gewindegänge des Schaftes war.

Normalerweise werden zur Herstellung von Schneiden am Führungsende oder Vorderabschnitt einer Sohraube Nuten oder Schlitze₀ deren J?orm von der speziellen Konstruktion abhängt₉ in einem Schrauben- -.. rohling erzeugt, ohne daß die Form Hex entstehenden Vorsprunge »wischen den Hüten geändert wird· Das heißt, der übliche Sshraubenrohling mit kreisförmigem Querschnitt hat im allgemeinen zwei Umgearbeitete Schneidan, während der übrige Teil des Umfange

" ² " : .'■':·": i · _:' j C des Rohlings am Führungsende eine Kreisform "be'lb ehält» die in Krümmung und Durohmesaer dem HauptBohaft entspricht. Infolge dessen greifen diese Yorsprünge oder gekrümmten Seile an dem Gögenotand an, indem die Schraube während dea Schneidens eingesetzt wird· Dieser Eingriff erhöht das Drehmoment, dae zur Durchführung dos Schneidens wegen der entgegengesetzten Reibungskräfte notwendig let, die bei einem derartigen Eingriff auftreiben. BuroL die Erfindung wird eine verbesserte Schraube angegeben, deren Führungsonde im wesentlichen einen elliptischen Querschnitt ttüfrfsiöt, vobei die gfthnaiaan die größere Ellipsenaohse und die dazwischenliegenden Vorspränge die kleinere Achse bilden. Durch dleBen Aufbau greifen die Vorsprünge nicht an dem Gegenstand an, in den ein Führu&geloch geschnitten wird, so daß das zum Einsetzen notwendig© Drehmoment klein gehalten wird.

Vila bereits erwähnt, worden normalerweise die Sohneiden im Führungsonde des Sohraubenrohlings ausgebildet. Dieses Verfahren ist relativ teuer. Das Vorfahren gemäß der Erfindung verwendet ¥erkaeuge₉ um die Schneidkanten in die Schraube zu pressen. Durch dieses Verfahren let zusammen mit den neuartigen Werkzeugen eine relativ billige Herstellung derartiger Schrauben bei einer "bisher noch nicht erreichten Fertigungsgesehwindigkeit möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schraube mit einem Führungssnde anzugehen, das Sohneiden zum Einschneiden eines Führungslochs mit größerem Durchmesser als der Kerndurchmesser eines Gewindeschafts der Schraube sowie Vorsprünge zwischen den Schneiden hat, die nicht an den Seitenwinden des Führungslochs während des Schneidvorganga angreifen.

Ferner soll ein relativ billiges Verfahren zur Herstellung •iner Schraube mit einem Vorderahschnitt zum Schneiden eines Führungsloohs angegeben werden·

' /λ

Su diesem Zweck *?ird ein Verfahren sur Herstellung einer bohrenden und gewindeschneidenden Schraube angegeben, bei dem ·1λ Schraubenrohling geglüht wird, ein PUhrungsende am vorderen Ende dos Sohraubenrohlings durch Werkzeuge gepreßt wird, die Hüten φ diesem vorderen Ende erzeugen, und Gewindegänge auf dem Schraubenrohrling ausgebildet werden«

Eine bohrende und gewindesohneidende Schraube gemäß der Erfindung 1st gekennzeichnet durch einen hinteren Gewindeschaft und •in FUhrungsonde, das eine größere und eine kleinere Queraohse hat» wobei die größere Aohse langer als die kleinere Achse ist, duroh mehrere in Längsrichtung am PührungBende verlaufende Nuten, die dadurch mehrere Schneiden ausbilden, sowie so angeordnst sind, daß die Sohneiden im allgemeinen in einer Ebene liegen, die durch die größere Aohse des IHlhrungsendes verläuft, sowie zusammen mit der größeren Aohso enden, so daß die zu den Schneidflächen gehörenden Sohneiden einen Kreis mit einem größeren Durchmesser als die kleinere Achse beschreiben, wenn die Schraube gedreht wird, duroh von den Nuten gebildete Abräumflächen, die im allgemeinen entlang der kleineren Aohse verlaufen und mit ihr enden, und duroh TorsprUngo zwischen den Abräum- und Sohneidflächen mit von den Abräumfläohen zu den Sohneidfläohen zunehmender Breite, eo daß die Yorsprünge nicht an der Seitenwand eines durch die Sohneidfläohen hergestellten Führungsloehs angreifen.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden» Es zeigern

Jig. 1 eine Seitenansicht eines Ketallschraubenrohiflings vor dem Pressen und Gewindeschneiden}

Fig. 2 eine Seitenansicht des Schraubenrohlings nach dem Ankuppen oder Pressen, und vor dem Gewindeschneideni Üg*3 eist SeiteBansieht einer fertigen Metalleehraufee_s die

manAUttgoviiiigAUCu UCB HUUlOUUCUXU^UXU^i) ,VOXt JTXg« i£ ;

•teilt istj

Pig· 4 eine perspektivische Ansicht eines Werloseugspaars, das zur Durchführung des JPressens zur Herstellung des Rohlings you Pig· 2 verwendet wirdj

Pig» 5 eine vergrößerte Ansicht der in Pig. 2 abgebildeten Sohraube bei Betrachtung unter einem Winkel von 90°| Pig· 6 eine Endansioht dga Vorderabschnitts oder Führungs-

endoo, das in Pig. 3 und 5 abgebildet istj und

Pig· 7 eine perspektivische Ansicht des Pührungsendes &sx in

Bon Pig· 3,5 und 6 gezeigten Sohraube·

Bin bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der Schraube 10 gemäß der Erfindung ist in den Pig· 3,5,6 und 7 abgebildet. Gemäß Pig. hat die Söhraubfr 10 einen länglichen Schaft 12 mit einem Eopf 14, der einstückig mit seinem hinteren Ende ausgebildet ist. Der Kopf kann irgendwelche üblichen, zwckmäßigen Elemente aufweisen, die mit einem Werkzeug zur Drehung der Sohraube zun Sin- oder Aus-BOhrauben zusammenwirken können.

Die Sohraube 10 hat ein Pührungsende 20 von im wesentlichen elliptischem Querschnitt (Pig. 6). Unter elliptisch soll hier keine Ellipse im strengen mathemaHschari Sinn verstanden werden, Bondern dieser Ausdruck 1st zur Veransohaulichung gewählt. Längsnuten 22 und 24 ähnlichen Aufbaus sind in entgegengesetzten Quadranten des Pührungsendes ausgebildet. Die Nut 22 wird duroh eine Schneidfläche 26 mit Sohneiden 23 und 30 und durch, eine Abräumfläche 32 begrenzt« Die Hut 24 wird durch eine Sohneidfläche 34 mit Schneiden 36 xaiUL 38 und durch eine Abräumfläche 40 begrenzt.Die Schneidflächen 26 und 34 sind vorzugsweise etwas gekrümmt und liegen im allgemeinen in einer Ebene» die etwas gegen die Längsachse der Schraube geneigt 1st, bo daß die Entfernung von Material von den Schneiden während des Schneidvorgangs erleichtert wird. Ώβτ Verlauf der Flächen 26 und bewirkt, vie am besten aus Pig.5 und 6 ersichtlich 1st, den richtigen

und Ansatzwinxei an den Sohaeiäeü. 23 uüu. 3Go Dia Abräumtlächen 32 und 40 sind ebenfalls etwas gegen die längs- *öfe.öe der Schraube geneigt, um die Entfernung des "beim Schneiden, «erspielten !Materials zu erleichtern.

Wie as deutlichsten aus Pig» 6 ersichtlich ist« ist die maximale Breite der Sohneidfläohen 26 und 34 größer als die »aximale Breite der Abräumfläohen 32 und 40· Das heißt, die Sonneidflächen 26 und 34 liegen im allgemeinen versetzt und parallel zur größeren Querachse a des elliptischen Führungs-•ndesg so daß sie im wesentlichen die größere Achse "begrenzen« Ähnlich liegen die Abräumflächen zu der Qüejräühse "b. Sahsr La"£ •in durch dae Zusammenwirken der Sohneiden 28 und 30 sowie 36 und 36 der Schneidflächeii 26 bzw· 34 gebohrtee Pührungslooh einen größeren Durchmesser ala die kleinere Achse b des 3?ührungaondes. Daher greifen die Abräumflachen 32 und 40, die die kleinere Achse "b begrenzen, nioht an den Seitenwänden eines durch die Schneiden gebohrten PUhrungsloohs an. Ähnlich greifen auch nicht die gekrümmten Teile des Führungsendes zwischen den Schneid- und JLbräumflächen, nämlich die Vorsprünge ^6 und 18, nicht an den Seitenwänden des PUhrungsloohs an· Das heißt, die Torsprunge und 48 haben einen solchen Querschnitt, daß sie im allgemeinen gekrümmt von, einem Τΐή ""Ι™»i *>"" Eadius an. den Abräumfläohen einem maximalen Eadius an den Schneidflächen verlaufen. längenunterschied von etwa 10p zwischen der größeren und !kleineren Achse hat sioh als ausreichend herausgestellt, um ein Spiel durch die Torsprünge 46 und 48 su gewährleisten, weshalb dieser Wert auch vorzuziehen ist«

Durch den. eben beschriebenen Aufbau wird also eine selbst« schneidende Schraube angegeben, die zum Schneiden eines Fuhrungsloohs bei einem wesentlich, geringeren Antriebsdrehmoment als

^w ι . i . ,

•' ■ · · "beim £iasi?hrauben der "bekannten Schrauben erforderlich verwendet

■»erden kann_e Der Reibungswiderstand wird dadurch sehr klein ge- > halten* Die einzigen notwendigen Reibungskräfte sind die zum Durchführen des Schneidens notwendigen·

' Di© Yorsprünge 46 und 48 (vgl* insbesondere Pig· 7) sind la. Längsrichtung insgesamt ausgebaucht. Dieser Aufbau erlaubt eine maxi gal e Verstärkung der Schneidflächen 26 und 34» die ^ wesentlichen ein vorderes Ende der Yorsprünge darstellt. Das heißt, der ausgebauchte oder konvexe Verlauf der Yorsprünge ermöglicht, daß mögliohs- viel. Material die beim Sohneiden ent-

Ϊ steheaäec. Kräfte aufnimmt und der bereits erwähnte elliptische t

Yerlauf erhalten bleibt.

Wie am besten aus Pig· 3 ersichtlich ist, sind im bevorsujfcen Ausführungsbeispiel die Sohneiden 3& und 38 zum hinteren j Ende der Schraube abgeschrägt. Das heißt, die größere Queraohse des insgesamt elliptischen Kihrungsendea nimmt in ihrer Länge sum hinteren Ende hin ab. Dadurch wird auch die Entfernung des während des Sohneidvorgangs zerspanten Materials erleichter t und die effektive Schneidberührungsfläche und damit auch die Reibungskraft reduziert.

Schraubenlinienförmige Gewindegänge 50 sind auf dem hinteren Absohnitt des Scnaf «s 12 ausgebildet* Die größere Achse a des insgesamt elliptischen IHihrungsendes 20 hat eine größere länge als der Kerndurchmesser der Gewindegänge am Schaft 12» was besonders aus Fig« 3 ersichtlich ist· Daher schneidet das FUhrungs- ©nde ein Führungsloch mit größerem Durohmesser als dom Kerndurchsiesser d8s Schafts 12· Beim "bevorzugten AuBführungEbeiBpiel hat die größere Queraohse des Führungsendes eine maximale Länge an ihrer breitesten Stelle, die ungefähr gleich dem plus der halben Differenz zwischen dem Spitzen- und dem

17 *i 79

durchmesser ist· Daher schneidet das Führungsende ein Führungslocn, das größer als tatsächlich notwendig ist. Diese Abmessungen des fführuagslochs ermöglichen jedoch, daß die Gewindegänge 50 das von den Spitzen der Gewindegänge erfaßte i-Iaterial in die Hohlräume in der Nähe des Zerndurchmessers des Schafts stsu.oh.en, so daß elm vollständige Berührung der Gewindegänge 50 mit dem Gegenstand erzielt wird_f in den die Schraube eingeschraubt wird. Durch diesen Aufbau vird das Schneiden oder Stauchen reduziert, das durch die Gewindegänge 50 beendet werden muß, wodurch auch das erforderliche Antriebsdrehmoment reduziert wird.

Der im Zusammenhang mit dem Führungsende 20 erläuterte elliptische Aufbau erstreckt sioh bis zu demjenigen 2eil des Gewindesohafts einschließlich, der die ersten beiden Gewindegänge in der Nähe des Führungsendes bildet, das heißt beim bevorzugten Ausführungsbeispiel. Daher wird das anfängliche Gewindeschneiden des iuhrungslochs durch Erhöhungen 54 vorgenommen, die um 180° an den ersten beiden Gewindegängen getrennt sind. Die Erhöhungen

en
54· sind ^«a der größeren Achse des elliptischen viuersohnitts ange

ordnet. Das heißt, die !eile der ersten beiden Gewindegänge an der Kleineren Achse haben eine größere Vorsprungsbreite und damit «ine niedrigere Spitzenhöhe als an der größeren Achse. Das ist ein Ergebnis der Durchführung des btiliohen Gewindeschneidens am elliptischen Querschnitt. In diesem Zusammenhang sind die Fig. 3 und 5 zu vergleichen. Durch diesen Aufbau wird das für das Einschrauben erforderliche Antriebsdrehmoment wesentlich verringert und das Herausschrauben erleichtert. Die Erhöhungen 54 bewirken ein zunehmendes Innengewindesohneiden des FUhruhgsloche j bei minimalem Reibungssehluß während des anfänglichen Gewindesohne idens·

lab Tünrungsende 20 ist mit einer angekuppten Spitz· 60 ^:

versehen, die beim anfänglichen Anordnen und Schneiden hilft. Die Spitze 60 erstreckt sich etwas weiter als die Schneiden 28 und 36·

Die Schraube gemäß der Erfindung könnte leicht durch die üblichen Bearbeitungsmaschinen hergestellt werden, um die Hüten 22 und 24 usw. zu fräsen. Dadurch steigen jedoch wie in allen derartigen Pällen die Kosten s tark an· Zur Herstellung der Schraube gemäß der Erfindung wird daher ein Verfahren gemäß der Erfindung verwendet, das Werkzeuge 71 und 72 (abgebildet in Fig. 4) benutzt* Ein größeres Hindernis bei der Verwendung der Werkzeuge 31 und bestand darin, daß bei Bearbeitung eines Schraubenrohlings durch die Werkzeuge ohne vorhergehende Behandlung der Rohling gehärtet j vird und durch die von den Werkzeugen ausgeübten Kräfte Risse bekommt. Das heißt, wenn ein üblicher SchraubeniOhling den von den Werkzeugen 71 und 72 ausgeübten rreßdrücken ausgesetzt wird, bekommt der Rohling Risse in der Hähe der !Tuten 22 und 24 und ist auch sonst von schlechter Qualität.

Dem Verfahren gemäß der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß durch Glühen eines Schraubenrohlings wie 74 in Pig. 1 eine Schraube von guter Qualität herstellbar ist. Die Verwendung der Werkzeuge 71 und 72 zur Bearbeitung des Rohlings 74 in einer noch zu beschreibenden Weise führt zu dem. in Fig. 2 abgebildeten Rohling^ Durch das Glühen erhält der Rohling eine ausreichende Duktilitätj um ein Fließen des Hetalls zur Ausbildung von Lappen 76 und 78 und eines Kopfs 80 am Rohling 74 zu ermöglichen. Die Duktilität des Rohlings 74 gewährleistet, daß er die beim Verformen auftretenden Drücke aushält, ohne daß

_e . Biege an den Stellen maximaler Spannung entstehen. Die Lappen

76 und 78 und der Kopf 80 bleiben einstückig mit dem Rohling 74 del Tön den Werkzeugen vorgenommenes Pres sen Verbundes.

Hachdem £er Rohling 74 gapreßt worden lst₉ wird er in üblicher Weise mit Gewinaa versehen. Die lappen 76 und 78 und der Kopf 80 werden während des Gewinde schneidens durch Eingriff mit der Gewindeschneidvorrichtung entfernt. Die Lappen 76 und 78 und der Kopf 80 vorhindern einen Abrieb der Schneiden vor dem Gewindeschneiden· Vfenia die L&ppen 76 und 78 oder der Kopf 80 während des Pressens weggebrochen werden, werden rauhe„ absr nicht scharfe Schneiden erzeugt·

Durch das oben angegebene Verfahren gejnäß der Erfindung zum Quetsohen. oder Pressen des Piüu-ungsendes eines Bef estigungsrd-ttelö kisses, die versehiedeagiiea jrormen esfreieht -werden· Das Verfahren kann insbesondere ssur Herstellung von selbstschneidenden Schrauben mit einer bisher nicht erreichten Fertigungsgeschwindigkeit und gleichzeitig niedrigeren Kosten pro Stück verwendet werden«

Claims

·" t-Ä.500 588*30.8.6? ~ - i| - 10 - , .2$* August 1957 Ea/Sn >\ \ 8WS^jBiJQ1 Ä3r5ei »1-19^4 ^J \ Schuteansprüche J

1. Schraube sub Bohren und Gewindeschneiden, nit einen an einem Werkzeug angreifenden Abschnitt, Mit «inea Gewindesohaft und einem Piihrungsende, das mehrere in Längsriehtung verlaufende Sohneidnuten hat, daduroh gekennzeichnet, daß das Führungsende (20) im Querschnitt eine Kleinere Achs* (b) and ein· größere Achse (a) hat, und daß die Schneidfliehen (26,34) der Nuten (22,24) in der Ebene der größeren AoZise (a) liegen und ■it dieser enden.

2. Schraube nach Anspruch 1, daduroh gekennzeioh-B · t , daß die größere Achse (a) größer als der Kerndurchiaesser ί de· Schafts (12) iat.

j 3. Sohraube nach Anspruoh 1 und 2, daduroh g β k · η η - zeichnet, daß die größere Aohso (e^ des Führung sendee in ihrer Länge entlang der Sohraubenaohse in Richtung des Gewindesohafts (12) alainat.

4. Schraube nach Anspruch 1-3, daduroh gek«anzeioh« net, daß Teile (46,%8) zvlaohon dor größeren Aohae (a) und der kleineren Achse (b) gegenüber den Nuten (22,24) im Längsschnitt ausgebauoht verlaufen.

5« Sohraube naoh Anspruch 1-4, daduroh gekennzeichnet, daß die Längendifferenz zwischen der größeren Aohoo (a) und der kleineren Achse (t>) IGJ* beträgt,

6. Schraube nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß der vordere Absohnitt des Gewindeschaftes (50) Gewind*«tauoherhöhungen (54) hat, die axial mit :den Enden der größeren Achse (α) des Führungsendes ausger ichtef sind .