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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohlingen für Kopfschrauben
od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Rohlingen
für Kopfschrauben od. dgl. mit auf der ganzen Schaftlänge angerolltem Gewinde.
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Es sind bereits Verfahren bekanntgeworden, nach welchen an Stabwerkstücken,
deren Durchmesser größer ist als derjenige der fertigen Schraubenbolzen, durch zwei
Ziehvorgänge zwei Abschnitte ungleich stark verminderten Durchmessers vorgesehen
werden, wobei während des zweiten Ziehvorganges in einer einzigen Teilbehandlung
gleichzeitig ein verhältnismäßig großer Kopf an das unverjüngte Endre des Stabwerkstückes
angestaucht wird.
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Nach diesem Verfahren sind jedoch nur Schraubenbolzen mit einem zwischen
Kopf und Gewinde liegenden ringförmigen gewindelosen Mittelteil herstellbar; Bolzen,
die mit bis an den Kopf heranreichendem Gewinde zu versehen sind, könnten dagegen
auf diese Weise nicht erzeugt werden.
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Fernerhin ist es auch schon vorgeschlagen worden, in einer ersten
Teilbehandlung einen Schraubenrohling mit verhältnismäßig großem Kopf und sich nach
seinem freien Ende kegelig verjüngendem Schaft zu erzeugen und den Schaft daraufhin
zur Erzielung eines genau zylindrischen Bolzens bis an den Kopf hin in eine Ziehmatrize
hineinzustoßen.
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Dieses zweite bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der bis zu
seinem freien Ende hin kegelig geformte Schaft während der zweiten Teilbehandlung
in der Ziehmatrize gegenüber dem Kopf nicht
geführt werden kann.
Es besteht daher die Gefahr, daß der Schaft des fertigen Bolzens gegenüber dem Kopf
eine versetzte Stellung einnimmt.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, diese vorerwähnten Mängel zu
beseitigen, und schlägt ein Verfahren zur Herstellung von Rohlingen für Kopfschrauben
od. dgl. mit auf der ganzen Schaftlänge angerolltem Gewinde durch Anstauchen des
Kopfes an das unverjüngte Ende eines Stabwerkstückes, das auf seiner übrigen Länge
zweimal durch Ziehen verjüngt wird, vor, indem der Schaftteil durch eine Matrize
gestoßen wird und wobei der jüngste Durchmesser etwa dem inneren Gewindedurchmesser
entspricht.
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Das wesentliche Merkmal einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß nach dem Anstauchen des Kopfes der unter ihm befindliche
Schaftabschnitt mit dem größeren Durchmesser durch nochmaliges Drücken in eine Ziehmatrize
auf den Durchmesser des Schaftendes gebracht wird.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung besteht
darin, daß der Stangenabschnitt vor dem Anstauchen des Kopfes eine zweimalige Verjüngung,
und zwar am Ende bereits auf den inneren Gewindedurchmesser erfährt, worauf beim
Einstoßen in die Stauchmatrize der ganze Schaftteil bis unter den Kopf auf diesen
Durchmesser gezogen wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, Schraubenbolzen herzustellen,
die auf der ganzen Länge des Schaftes, d. h. bis an den Kopf heranreichend, ein
angerolltes Gewinde besitzen. Dabei wird der Schaft während der Dauer aller Ziehvorgänge
in der Ziehmatrize gegenüber dem unverjüngten Teil des Stabwerkstückes bzw. gegenüber
dem Schraubenbolzenkopf konzentrisch geführt, so daß eine genaue Gleichachsigkeit
von Schaft und Kopf erzielbar ist. Beim Endzug findet also der Schaft grundsätzlich
eine Führung in der Matrize vor, die von der Mündung an dem inneren Gewindedurchmesser
entspricht.
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Zur Erreichung der vorerwähnten genauen Führung des Schaftes gegenüber
dem Kopf ist nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ziehmatrize
mit einer das Schaftende führenden Öffnung versehen.
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In der Zeichnung sind beispielsweise ein Satz von Werkzeugen und eine
Reihe von Arbeitsvorgängen dargestellt, die zur Durchführung der Erfindung notwendig
sindt# Fig. i ist die Darstellung eines Stangenstückes für einen Schraubenrohling;
Fig. 2 ist ein mittlerer Längsschnitt durch ein Ziehwerkzeug, welches bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel das erste einer Reihe von drei zur Durchführung des neuen Verfahrens
dienenden Werkzeugen ist; Fig. a a zeigt das Stangenstück, nachdem es in dem ersten
Werkzeug gezogen worden ist; Fig.3 ist eine der Fig.2 ähnliche Darstellung eines
Zieh- und Kopfformwerkzeuges; dieses Werkzeug ist das zweite in der Werkzeugreihe;
Fig. 3 a veranschaulicht den Rohling, nachdem er in dem zweiten Werkzeug bearbeitet
worden ist; Fig. 4 ist eine den Fig. z und 2 entsprechende Darstellung des Schlußziehwerkzeuges,
das beim dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als Schlichtwerkzeug dient,
das den Rohling in die endgültige Form bringt; Fig. 4 a stellt den fertigen Rohling
dar, an dem die weitere Bearbeitung, wie das Aufbringen der Spitze und der Gewindegänge,
vorgenommen werden kann; Fig. 5 ist in größerem Maßstab ein Querschnitt durch den
Rohling nach Fig.4a; bei dieser Darstellung sind die Strukturlinien oder Metallfasern
sichtbar; Fig. 6 zeigt einen mittleren Längsschnitt durch ein doppelt wirkendes
Werkzeug, in dem sich ein gezogener Rohling befindet.
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In Fig. i ist ein Stangenstück 5 dargestellt, das von einem Draht
oder eine Stange mit einem Durchmesser abgeschnitten ist, der größer ist als derjenige
des zu formenden Schaftes des Rohlings. Fig. z veranschaulicht ein Ziehwerkzeug
6, das mit einem Schaf taufnahmeteil 7 und einem weiteren Teil 8 versehen
ist, der in einen kegelförmigen Ziehteil 811 übergeht. Der weitere Kopfteil 8 hat
den gleichen Durchmesser wie der Stangenteil s; infolgedessen dient er während des
Ziehvorganges zur Zentrierung des Schaftteiles in axialer Richtung gegenüber dem
Kopfteil. In Fig. z a ist der teilweise geformte Rohling dargestellt, nachdem er
durch das Werkzeug 6 bearbeitet worden ist. Der Schaft 9 des Rohlings ist auf einen
Durchmesser gebracht worden, der etwa dem äußeren Gewindedurchmesser des fertigen
Schraubenbolzens entspricht. Der nicht reduzierte Teil io wird darauf gestaucht,
so daß er den Kopf des Rohlings bildet. Zwischen dem Schaft 9 und dem nicht reduzierten
Teil io ist durch den kegelförmigen Teil 8a des Werkzeuges eine kegelförmige Verbindungsstelle
i i geschaffen worden. Nachdem die Rohlinge in dem Werkzeug 6 teilweise gezogen
worden sind, werden sie in das Werkzeug 12 übergeführt. Hier wird der Schaft 9 des
Rohlings weiter gezogen und auf einen Durchmesser gebracht, der dem inneren Gewindedurchmesser
des fertigen Schraubenbolzens entspricht. Gleichzeitig wird auch der Kopfteil des
Rohlings aufgestaucht. Der reduzierte Schaft und der aufgestauchte Kopf sind in
Fig. 3 a mit 9a bzw. 15 bezeichnet.
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Bei diesem zweiten Arbeitsvorgang dient das Werkzeug 12 sowohl als
Zieh- als auch als Kopfformwerkzeug. Die Eingangsöffnung des Werkzeuges 12 ist mit
einem kegelförmigen Ziehteil 13 und einen im wesentlichen geraden, erweiterten und
axialen Ausrichteteil 14 versehen. Der Ausrichteteil hat denselben Durchmesser wie
der Teil 9 des Rohlings. Er dient dazu, den richtigen Ziehvorgang und die axiale
Gleichlage des Schaftes und des Kopfes 15 zu gewährleisten, wenn der Kopfschlitten
vorrückt und den Teil io des Rohlings in die Kopfform staucht. Dieser Teil 14 des
Werkzeuges 12 bildet eine ringförmige Verdickung 16, die, wie aus Fig. 3 a hervorgeht,
in der Nähe des Kopfes 15 an
dem Rohling entsteht. Der Schaftaufnahmeteil
des Werkzeuges 12 ist mit 711 bezeichnet.
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Die kegelförmige Verbindung i i und die ringförmige Verdickung 16
sind bisher bei der Herstellung aller Arten von Schrauben mittels des Ziehverfahrens
als notwendig angesehen worden. Zur Beseitigung der Verdickung an der Verbindungsstelle
zwischen dem Kopf und dem Schaft dient ein weiterer Ziehvorgang, der in dem Werkzeug
17 durchgeführt wird. Das Werkzeug 17 könnte auch als Halter für den Rohling bei
einem nicht dargestellten und am Kopfformschlitten angeordneten Schlichtstempel
dienen. Die Eingangsöffnung des Werkzeuges 17 ist bei 18 etwas abgeschrägt. Diese
Abschrägung reicht gerade aus, um das Ziehen des Rohlings wirksam zu machen. Die
Bohrung des Werkzeuges 17 hat den gleichen Durchmesser wie der fertige Schaftteil
911, so daß der Schaftteil genau hineinpaßt und der Rohling genau geführt und gleichgerichtet
ist. Wenn der Kopfformschlitten vorrückt und den Rohling in das Werkzeug 17 preßt,
wird die Verdickung 16 auf den Durchmesser des Schaftes 9a gebracht. Die kleine
Abschrägung, die an der Verbindungsstelle zwischen dem Schaft und dem Kopf des Rohlings
wegen des schrägen Teils 18 an der Eingangsöffnung des Werkzeuges verbleibt, ist
so gering, daß sie praktisch keine Bedeutung hat. Gleichzeitig mit diesem letzten
Ziehvorgang kann der Kopf des Rohlings in die endgültige Form 15a, beispielsweise
einen Vier- oder Sechskantkopf gebracht werden (Fig. q.a). Wenn jedoch der Kopf
in die gewünschte Form gestaucht ist oder wenn es sich um Schraubenbolzen mit runden
Köpfen handelt, so ist der letzte Formgebungsvorgang nicht mehr erforderlich. In
diesem Fall könnte das Werkzeug 17 lediglich als Zieh- oder Reduziervorrichtung
dienen oder mit anderen Vorgängen bei der Schraubenherstellung in Verbindung gebracht
werden.
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In Fig. 6 ist ein doppelt wirkendes Werkzeug 2o dargestellt. Bei Verwendung
dieses Werkzeuges kann das Werkzeug 12 (Fig. 3) in Wegfall kommen. Das Werkzeug
2o ist mit einem erweiterten Kopfteil 8, einem schrägen Teil 811, Schaftformteilen
7 und 7a und einem abgeschrägten Ziehteil 13 versehen. Diese Teile entsprechen den
in ähnlicher Weise bezeichneten Teilen der Werkzeuge 6 und 12 (Fig.2 und 3). Auf
diese Weise erhält der Rohling in dem Werkzeug 20 von vornherein einen nicht reduzierten
Kopfteil i o, einen abgeschrägten Teil i i, einen Schaftteil 9, dessen Durchmesser
im wesentlichen dem äußeren Gewindedurchmesser des fertigen Schraubenbolzens entspricht,
und einen Endschaftteil ga, dessen Durchmesser im wesentlichen dem inneren Gewindedurchmesser
des fertigen Schraubenbolzens entspricht. Von dem Werkzeug 2o aus könnte der Rohling
in ein Werkzeug gebracht werden, das etwa dem Werkzeug 17 gleicht. Hier könnte der
Schaftteil 9 des Rohlings eine Verringerung seines Durchmessers auf seiner ganzen
Länge einschließlich des schrägen Teils i i auf den Durchmesser des Schaftendes
9,1 erfahren. Gleichzeitig könnte der Kopf des Rohlings in die gewünschte
Form gestaucht werden. Bei diesem letzten Ziehvorgang paßt der Endteil ga in die
Bohrung des Werkzeuges hinein; dadurch dient dieser Endteil als Führung und axialer
Gleichrichter für den Schaftteil 9.
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Fig. 5 zeigt die Strukturschichtung der nach dem vorliegenden Verfahren
hergestellten Schraubenbolzen. Es finden sich da keine zurücklaufenden Kurven, wie
sie entstehen, wenn die Formung des Kopfes des Rohlings in mehreren Stauchvorgängen
vor sich geht. Der Schaft 9a kann auf seiner ganzen Länge Gewinde erhalten, was
nicht der Fall sein könnte, wenn der Rohling einen Schaft aufweisen würde, wie er
in Fig. 3 a dargestellt ist. Eine derartige Schaftausbildung ist aber in Kauf zu
nehmen, wenn die früheren Ziehverfahren Anwendung finden.