-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gewindeschneideisen
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gewindeschneideisen, die auswechselbar
in eine Kluppe eingesetzt werden können oder in einen Halter, wie er üblicherweise
in Revolver- oder anderen Drehbänken oder in Gewindeschneidmaschinen verwendet wird.
-
Die übliche Herstellung von Gewindeschneideisen erfolgt durch Bohren
und Gewindeschneiden eines von einer zylindrischen Stange abgeschnitteiien Rohlings
und anschließendes Herstellen von auf den Umfang der mit Gewinde versehenen Bohrung
verteilten Lücken, um eine entsprechende Zahl von Schneidkanten zu erhalten. Solche
Schneideisen können starr verwendet werden oder geschlitzt, um eine beschränkte
Einstellmöglichkeit des Durchmessers beispielweise mittels eines Klammfutters oder
einer Schraube zu erhalten, die durch eine Seite des einen Teils hindurchgeht und
sich gegen die flache Fläche der anderen Seite anlegt.
-
Dieses Verfahren macht die Erzielung einer Hinterdrehung der Gewindeteile
hinter den Schneidkanten schwierig und ebenfalls die Herstellung eines Anschnitts
der aufeinanderfolgenden Gewindegänge von einer Stirnfläche des Schneideisens nach
dem Innern zu. Die Schneidkanten werden hierbei aus dem in der Nähe der Mitte des
Rohlings liegenden Material gebildet, und diese Kanten
liegen zudem
noch in der .Faserrichtung des Materials. Schließlich kann man die Schneideisen
auf diese Weise nur einzeln herstellen.
-
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneideisen mit genau
hinterdrehter Gewindeform und Schneidkanten herzustellen, die im wesentlichen quer
zur Faserrichtung des Materials liegen und vorzugsweise aus dem nahe der Oberfläche
des Rohlings liegenden Stahlschichten bestehen. Auch ist es durch die Erfindung
möglich, gleichzeitig eine größere Zahl von Schneideisen herzustellen. Das wird
dadurch erreicht, daß ein Bandstahlstück auf der einen Seite mit im Abstand voneinander
liegenden Nasen versehen wird, in deren Stirnflächen schwach zur Längsrichtung des
Bandstahls geneigte Gewindegangabschnitte eingearbeitet werden, und das dann mit.den
Nasen nach innen zu einem Ring gebogen wird, so daß die mit Gewinde versehenen Flächen
um einen Kreis herum und die Gewindeabschnitte in einem fortlaufenden Schraubengang
liegen.
-
Die gewünschte Gewindeform kann jeder Nase des Bandstahlstücks leicht
gegeben werden, wobei gleichzeitig die Hinterdrehung vorgesehen werden kann, indem
die Achse des Gewindefräsers gegenüber der Mitte der Nase von der später die Schneidkante
bildenden Kante aus gerechnet etwas nach hinten versetzt wird, so daß die Stirnfläche
der Nasengeneigt wird. Dabei kann man mehrere Bandstahlstücke nebeneinander anordnen,
so daß sie gleichzeitig bearbeitet werden. Den Anschnitt kann man durch einfaches
seitliches Bearbeiten des Bandstahlstücks vor dem Biegen herstellen.
-
Das Gewinde kann durch Fräsen oder Schleifen hergestellt werden. Die
vordere oder Schneidkante der Nasen kann genau durch Querbearbeitung der Bandstahlstücke,
gegebenenfalls in schwachem Winkel zur Querrichtung, hergestellt werden. Ebenso
kann ein hierbei entstehender Grat leicht. entfernt werden.
-
Um die die Gewindeabschnitte tragenden Teile des Bandstahlstücks beim
Biegen von einem Verformen zu bewahren, sind die dazwischenliegenden Teile in ihrer
Stärke genügend vermindert, damit sie den Biegevorgang im wesentlichen übernehmen.
Der Übergang in der Stärke soll allmählich sein, damit die Nasen starke Basen erhalten.
Die Herstellung der Form kann leicht durch Querbearbeitung der Bandstahlstücke auf
einer oder beiden Seiten erfolgen.
-
Im allgemeinen ist die Außenform des fertigen Schneideisens zylindrisch,
und das Bandstahlstück läßt sich sehr genau in diese Form biegen, wenn die den Nasen
abgewendete Seite des Bandstahlstücks erfindungsgemäß gegenüber den Nasen konvexe
Form mit einem etwa dem Außenradius des fertiggebogenen Ringes entsprechenden Radius
und in den dazwischenliegenden Stücken konkave Form erhält. Auf diese Weise hat
das Bandstahlstück von der Seite gesehen eine Wellenform, auf deren Oberseite aus
den Wellentälern die Nasen mit sanften Übergängen herausragen.
-
Das Biegen kann bei einer Temperatur vorgenommen werden, die für die
sowieso erforderliche Wärmebehandlung des Schneideisens geeignet ist, so daß es
durch das dabei angewendete Abkühlen, z. B. durch Abschrecken in Öl oder Wasser
oder durch Lufthärtung in der Form erstarrt, in die es gebogen wurde, und dabei
gleichzeitig gehärtet ist. Natürlich kann die Wärmebehandlung auch später durchgeführt
werden.
-
Die Erfindung umfaßt also ein Verfahren, bei dem das Bandstahlstück
in heißem Zustand gebogen und anschließend abgekühlt wird, wenn es in gebogenem
Zustand gehalten wird. Das zu verwendende Kühlverfahren richtet sich nach der Art
des Stahls.
-
Damit die Schneidkanten der Gewindeabschnitte konzentrisch liegen,
wird das Bandstahlstück vorzugsweise um einen Dörn mit radial vorstehenden Teilen
gebogen, gegen die sich die zwischen den Nasen liegenden Teile des Bandstahlstücks
anlegen. Zur Erzielung einer größeren Genauigkeit besitzt der eine der vorstehenden
Teile etwa die Form, die die Innenflächen der zwischen den Nasen liegenden Teile
nach dem Biegen einnehmen sollen. Vorzugsweise wird einer der mittleren Teile des
Bandstahlstücks gegen diesen vorstehenden Teil des Dorns gelegt, so daß die seitlichen
Enden wie Flügel von beiden Seiten um den Dorn gebogen werden. Die übrigen vorstehenden
Teile des Dorns können eine geringere Breite besitzen, damit sich die Nasen beim
Biegen um sie Herumlegen können. Ihre Länge ist so gewählt, daß die Innenflächen
der Zwischenstücke auf den gewünschten Durchmesser herausgedrückt werden.
-
Nach dem Biegen wird das Bandstahlstück vorzugsweise noch einem axial
gerichteten Druck unterworfen, damit seine Seitenflächen, die später die Stirnflächen
des Schneideisens bilden, eben werden. Außerdem kann das Schneideisen noch dadurch
genaue Außenmaße erhalten, daß es durch einen axial gerichteten Druck in eine Bohrung
von entsprechendem Durchmesser gepreßt wird. Hierzu kann der gleiche Druck dienen,
der dazu verwendet wird, die Seitenflächen eben zu machen. Die Bohrung wird zur
Erleichterung der Einführung des gebogenen Bandstahlstücks an dem Einführungsende
am besten konisch erweitert. Das Härten des Schneideisens erfolgt vorzugsweise,
wenn es sich in der Bohrung befindet. Anschließend wird es von dem Dorn abgezogen.
-
Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
Eine solche Vorrichtung besteht aus einem Dorn mit radial vorstehenden Teilen und
Mitteln, mit denen das Bandstahistück so um den Dorn gebogen wird, daß die vorstehenden
Teile zwischen die Nasen greifen. Das Biegen kann auf verschiedene Weise geschehen,
z. B. durch Hebel, durch Drehen des Dorns gegenüber einer Rolle und einer Führung
oder durch Drehen einer solchen Rolle und einer solchen Führung um den Dorn.
-
Zur Handbetätigung eignen sich am besten zwei Hebel, die mit ihren
inneren Enden mit solchem :Abstand von dem Dorn drehbar gelagert sind, daß
der
mittlere Teil des Bandstahlstücks dawischengelegt werden kann, und die von ihren
Drehzapfen ausgehend so gekrümmt sind, daß jeder der Hälfte der gewünschteil Außenfläche
des zu biegenden Dinges entspricht. Eine weitere Verlängerung der Hebel bildet den
Handgriff.
-
Zur Einstellung des gebogenen und gehärteten Schneideisens werden
in dein noch weichen Bandstahlstück beispielsweise kleine Vertiefungen vorgesehen,
in die Einstellschrauben der Kluppe eingreifen. Es ist aber auch möglich, die Enden
des Bandstahlstiicks zur Bildung eines starren Schneideisens nach dem Biegen zusammenzuschweißen.
-
Obwohl die Herstellung der Form des Bandstahlstiicks aus einem Bandstahl
von rechteckigem Querschnitt durch Fräsen, Schleifen o. dgl. oder durch mehrere
dieser Arbeitsweisen erfolgen kann, so kann <lies auch durch Walzen oder Pressen
in eine angenäherte Form geschehen, so daß nur verli:iltnisin:ißig geringe :flaterialverluste
bei der weiteren Bearbeitung entstehen. Hierbei werden auch die meisten der vorgenannten
Vorteile erzielt, allgesehen davon, daß die Schneidkanten nicht so genau quer zur
Richtung der Materialform liegen, wie dies bei der Herstellung aus glatt gewalztem
Bandstahl der Fall ist.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und
zwar zeigt l' i". 1 bis 3 (las zur Herstellung des Gewindeschnei(leisetis verwendete
Bandstahlstiick in den drei Ansichten, Fig.4 und 5 das Fräsen der einen Fläche im
senkrechten Schnitt und in der Draufsicht, Fig.6 (las Fräsen der anderen Seite im
senkrechten Schnitt, Fig. 7 bis 9 (las fertiggefräste Bandstahlstiick in Seitenansicht
sowie in den Ansichten von oben und unten, I# ig. io und i i das Fräsen des Gewindes
auf den Stirnflächen der Nasen im senkrechten Schnitt und in der Draufsicht, l'
i!. 12 und 13 (las Fräsen des Anschnitts der Gewindezähne in zwei senkrechten Schnitten,
Fig. 14 bis 16 den Anschnitt bei den verschiedetien Nasen eines Schneideisens im
Schnitt, 1 11 '-". 17 eine Draufsicht auf das zum Biegen fertig bearbeitete
Bandstahlstück, Fig. ih und ip (las fertiggebogene Schneideisen in Draufsicht und
Seitenansicht, Fig.2o und 21 eine von Hand zu betätigende Vorrichtung zum Biegen
des Schneideisens in t)raufsicht und Seitenansicht (teilweise im Schnitt), Fig.
22 und 23 den Stempel der in Fig. 2ound21 dargestellten Vorrichtung in Seitenansicht
oder Ansicht von unten, 1,711-. 24 und 2,5 den Dorn der Verrichtung in Seitenansicht
und Ansicht von unten und Fig.26 und 27 die in den vorhergehenden Figuren dargestellten
beiden Teile in zusammengebautem Zustand in den gleichen Ansichten.
-
Das in Fig. i bis 3 dargestellte Bandstahlstück hat eine länge a,
die etwa dem Außenumfang des herzustellenden Schneideisens, und eine Breite b, die
seiner Dicke entspricht. Auf der Rückseite erhält es mittels des Fräsers 3 ein sinusförmiges
Profil 2 und auf der Vorderseite das Profil 4 mittels eines Satzfräsers 5, dessen
Schnittrichtung in geringem Winkel d zur Querrichtung des Bandstahlstiicks liegt.
Das Profil 4 weist vier Nasen 6 auf, die den vorstehenden Teilen 7 des Sinusprofils
2 gegenüberliegen. Die Krümmung der Teile 7 entspricht derjenigen des Ringes, zu
dem das Bandstahlstück gebogen werden soll. Die Stirnflächen der Enden 1o sind im
wesentlichen senkrecht zu den Endteilen der beiden Profile 2 und 4 vorgesehen, liegen
aber in der Draufsicht ebenfalls unter dem Winkel d zur Querrichtung, wie aus Fig.
8 und i t zu erkennen ist.
-
Die Nasen 6 erhalten auf ihren Stirnflächen durch einfache Fräser
oder Abwälzfräser 12 Gewindegangabschnitte i i, wie aus Fig. io und i i ersichtlich
ist. Die Achse des Fräsers 12 ist in bezug auf die Mittellinie 13 jeder Nase nach
hinten etwas versetzt, so daß die Linie 14 einen Winkel e mit der Senkrechten bildet
und die mit Gewinde versehenen Stirnflächen 15 der Nasen 6 zur Waagerechten entsprechend
um den Winkel geneigt sind (Fig.7 und io). Die Stirnflächen können diese Neigung
auch schon durch den Fräser 5 erhalten, damit der Fräser 12 weniger Material abzuheben
braucht, aber das ist nicht erforderlich, und bei dem in Fig.6 dargestellten Fräser
bleiben die Stirnflächen der Nasen überhaupt unberührt.
-
Der Fräser 12 kann die entsprechenden Nasen mehrerer Bandstahlstücke
i gleichfalls bearbeiten, wobei, wie dies aus Fig. i i ersichtlich ist, die vorderen
und die hinteren Kanten 16, 17 der Nasen in eine Richtung gebracht werden, die den
kleinen Winkel d mit der Querrichtung der Bandstahlstücke bildet und zu der auch
die Fräserachse parallel eingestellt wird.
-
Für bestimmte, mit dem Schneideisen zu bearbeitende Werkstoffe kann
es unter Umständen vorteilhaft sein, wenn die Schnittkanten 16 nicht senkrecht zu
der Richtung der Gewindegänge i i stehen. Bei dem zuerst stattfindenden Fräsen kann
man ja aber den Winkel d beliebig wählen und ihn gegebenenfalls auch gleich Null
machen.
-
Alle Nasen 6 eines einzelnen Bandstahlstücks erhalten ihre Gewindegangabschnitte
in gesonderten Herstellungsgängen, bei denen die Gewinderichtung nicht nur überall
gleich, z. B. senkrecht zu den Kanten 16, 17 liegen müssen, sondern auch von Nase
zu Nase etwas seitlich versetzt, wie das aus Fig. 12 und 14 bis 17 ersichtlich ist.
Wird das Bandstahlstück dann zum Ring gebogen, so liegen die entsprechenden Gewindegänge
in einer fortlaufenden Schraubenlinie.
-
Vor dem Biegen erhält das Bandstahlstück noch eine oder mehrere Vertiefungen
18 in die mit dem Sinusprofil2 versehene Seite zum Einstellen des Maßes des Schneideisens,
und die eine Seite der Stirnfläche jeder Nase wird noch durch einen Fräser i9 (Fig.
12 und 13) zur Bildung des Anschnittes 2o bearbeitet, der sich etwa über drei Gewindegänge
erstreckt und der, wie Fig. 13 zeigt,
etwa parallel zu der geneigten
Fläche 15 vorgesehen wird.
-
Nun kann das Bandstahlstück in die in Fig. 18 dargestellte Ringform
gebogen werden, wobei zwischen den Enden io ein schmaler Spalt 21
bleibt.
Sollen die Enden miteinander verschweißt werden, so läßt man sie beim Biegen aneinanderstoßen.
Dadurch, daß die Stirnflächen 15 geneigt sind, liegen die Spitzen 22 der Gewindegangabschnitte
auf dem gleichen Kreis oder Zylinder 23, während der übrige Teil der Abschnitte
hinterdreht erscheint. Die Zwischenstücke 8 bilden die Ausnehmungen 24, in die die
von den Gewindezähnen 11 abgehobenen Späne gelangen. Diese Ausnehmungen können dadurch
eine beträchtliche Größe besitzen, aber der allmähliche Übergang in die Nasen 6
gibt diesen doch eine kräftige Grundlage in dem äußeren Ringkörper des Schneideisens.
Wie aus Fig. 1g ersichtlich ist, behalten die Enden 1o den kleinen Winkel d ihrer
ursprünglichen Form (Fig. 9) bei und liegen nun parallel nebeneinander.
-
Die Fasern des ursprünglichen Bandstahlstücks 1, die parallel zu seiner
Längsrichtung verlaufen, stimmen nun auch etwa mit der Richtung der Gewindegangabschnitte
überein.
-
Statt der Herstellung aus einem flachgewalzten Bandstahl kann man
eine oder beide Seiten auch durch Walzen oder Pressen in die in Fig. 7 dargestellte
Form bringen, wodurch der bei der Bearbeitung anfallende Materialverlust erheblich
vermindert wird, wenn auch die Faserrichtung dann nicht unbedingt in Richtung der
fertigen Gewindegänge 11 liegt.
-
Nach dem Biegen und Härten des Bandstahlstücks wird die Außenfläche
25 auf Maß geschliffen, ebenso die Stirnflächen 26, wobei man vorzugsweise die Kanten
27 etwas bricht. Die Schnittkanten 16 können ebenfalls geschliffen werden, doch
ist es im allgemeinen möglich, daß die Gewindeform nach dem Biegen und Härten die
gleiche Genauigkeit besitzt als entsprechend große nach dem alten Verfahren hergestellte
Schneideisen, so daß keine weitere Bearbeitung der Gewindegänge nötig ist.
-
Das Biegen des Bandstahlstücks kann mittels einer Vorrichtung geschehen,
wie sie in Fig.2o und 21 dargestellt ist. Sie besteht aus einer Grundplatte 3o,
auf der ein einfacher Drehzapfen 31 für zwei Hebel 32 vorgesehen ist. Die Hebel
sind nahe dem Drehpunkt bei 33, kreisbogenförmig ausgebildet. Jeder dieser Bogen
entspricht der Hälfte der Außenfläche des Schneideisens, wobei eine gewisse Zugabe
wegen des späteren Schleifens des Schneideisens gemacht werden muß. Die Hebel werden
mittels der Handgriffe 34 um den Zapfen 31 geschwenkt, bis die Bogen einen vollständigen
Kreis bilden, der gleichachsig mit einer in der Grundplatte vorgesehenen Bohrung
35 liegt. Gleichachsig mit der Bohrung 35 ist außerdem noch ein Stempel 36, der
in einer Nabe 37 der Platte 38 geführt ist, welche mittels der Säulen 39 im Abstand
von der Grundplatte so gehalten wird. Der Stempel kann durch einen Hebel 4o, der
bei 41 in dem Lagerbock 42 gelagert ist, auf und ab bewegt werden. Hierzu weist
der Hebel ein Langloch 43 auf, durch das der in dem gegabelten oberen Ende 46 des
Stempels 36 in Löchern 45 geführte Bolzen 44 hindurchgesteckt ist.
-
Gleichachsig mit dem Stempel ist an dessen unterem Ende ein Dorn 47
angeordnet, der mit einem Zapfen 48 in eine entsprechende Bohrung 49 des Stempels
hineinpaßt und durch einen Querstift 5o gehalten wird. Der Querschnitt des Dorns
ist in Fig.25 dargestellt. Er weist drei schmale, radial vorstehende Teile 51 und
einen breiteren vorstehenden Teil 52 auf, die alle gleichmäßig auf den Umfang verteilt
sind. Der Teil 52 hat annähernd die Form, die die Innenseite der Zwischenstücke
8 des Bandstahlstücks nach dem Biegen haben soll. Die Länge des Dorns 47 ist etwas
größer als die Breite b des Bandstahlstücks. Liegen die Nasen 6 unter dem Winkel
d zur Querrichtung, so müssen die vorstehenden Teile 51, 52 mit einer ähnlichen
Neigung angeordnet sein.
-
Das Bandstahlstück i wird mit einer für das Biegen und Härten geeigneten
Temperatur symmetrisch zwischen den vorstehenden Teil 52 des Dorns 47 und
den Drehzapfen 31 (Fig. 2o) eingelegt. Dann werden die beiden Hebel 32 um
den Zapfen 31 geschwenkt und biegen hierbei die beiden freien Enden des Bandstahlstücks
um den Dorn, wobei der Teil 52 das erste Biegen des mittleren Zwischenstücks 8 bestimmt.
Die Teile 51 bilden Anschläge für die anderen Zwischenstücke und bewirken, daß die
ursprüngliche Sinusform 2 innerhalb der Bogen 33 im wesentlichen zur Kreisform gestaltet
wird.
-
Das so ausgeführte Biegen kann möglicherweise noch nicht genügen,
um die Enden io in genau gegenüberliegende Stellung zu bringen. Deshalb wird nun
noch der Stempel 36 angewendet, der einen axialen Druck auf das noch heiße,
gebogene Bandstahlstück ausübt. Die Stirnfläche 53 des Stempels hat vier vorstehende
Teile 54, die zwischen den Teilen 51, 52 des Dorns 4,7 angeordnet sind (Fig. 27)
und daher mit den vier Nasen 6 in Berührung kommen.
-
Der Druck des Stempels preßt das gebogene Bandstahlstück in die Bohrung
35, deren oberer Teil 55 konisch ist und nach unten in den zylindrischen Teil
56 übergeht, dessen Durchmesser dem unbearbeiteten Außendurchmesser des gebogenen
Bandstahlstücks entspricht. Der hierbei aufzuwendende Druck genügt, um die untere
und die obere Stirnfläche 26 parallel zueinander und die Enden io in den gewünschten
Abstand voneinander oder zur gegenseitigen Anlage zu bekommen.
-
Während sich das Bandstahlstück in dem Teil 56 der Bbhrung 35 befindet,
wird es gehärtet und kann anschließend durch weiteres Herunterdrücken des Stempels
36 nach unten ausgeworfen werden.
-
Das Biegen des Bandstahlstücks kann auch in einer Presse erfolgen,
bei der ein Stempel das Bandstahlstück, wie oben beschrieben, gegen einen Dorn hält,
während andere Stempel es nach und nach um den Stempel drücken. Der Dorn kann sich
auch
drehen und dabei das Bandstahlstück durch eiiieii Schlitz ziehen, der es um den
Dorn zwingt. Hierbei kann eine Rolle einen Schlitz und eine gekrümmte Führung einen
längeren, konzentrischen Schlitz bilden. In Abänderung davon kann der Dorn auch
fest stehen und die Rolle und!oder die Führung sich um den Dorn bewegen.