DE946941C - Verfahren zum Herstellen eines Vielkant-, insbesondere Sechskantkopfes an einem zylindrischen Ausgangswerkstueck - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 9, AUGUST 1956

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Vielkant-, insbesondere Sechskantkopfes an einem zylindrischen Ausgangswerkstück, insbesondere zur Erzeugung von Schraubenbolzen, durch schrittweises Stauchen bis zur Fertigform auf kaltem Wege.

Zweck der Erfindung ist es, Werkstücke mit Kopf und Schaft auf wirtschaftliche Weise, d. h. ohne Abfall und unter größter Schonung der Werkzeuge, herzustellen.

Um das zu erreichen, wird gemäß Erfindung vorgeschlagen, an dem zylindrischen Ausgangswerkstück zunächst einen Kopf mit dem Endprofil angenähertem, aber kleinerem Querschnitt vorzustauchen, diese Vorform zu einer pyramidenstumpfförmig nach hinten sich verbreiternden Zwischenform weiterzustauchen und die Zwischenform zur Kopfform mit den Endabmessungen fertigzustauchen.

Dieses Verfahren ermöglicht es, im Gegensatz zu den bekannten Kaltverformungsverfahren mit schrittweiser Stauchung des Kopfes, mit nur wenigen Arbeitsgängen auszukommen und dennoch den obenerwähnten Zweck zu erfüllen.

Es ist schon ein Verformungsverfahren zum Erzeugen von Vielkant-, z. B. Vierkant- und Sechskantköpfen in der Hitze bekanntgeworden, das darin besteht, an einem Rohling vom Durchmesser

des fertigen Bolzenschaftes das Stangenende zunächst zu einem Vielkant von der Kopfform ähnlichem Querschnitt zu pressen, dann dieses vorgeformte Ende pyramidenstumpfförmig vorzustauchen und den vorgestauchten Kopf schließlich mit einer Facette fertigzustauchen. Hierbei geschieht das erste Pressen jedoch quer zur Achsrichtung des Bolzens, wobei ein Längen eintritt und ein Vielkant gebildet wird, dessen Querschnitt kleiner ίο als der Ausgangsquerschnitt ist. Beim anschließenden Stauchen muß diese Längung wieder rückgängig gemacht werden. Daraus ergibt sich eine ungünstigere Stauchlänge als beim Stauchen unmittelbar vom Stangenquerschnitt aus. Eine derartige Folge entgegengesetzter Verformungen ist überdies nur in der Hitze denkbar und ergibt einen kerbanfälligen Faserverlauf, der zu keinen hochfesten Schrauben führen kann, wie sie das Ziel des vorliegenden Kaltverfahrens sind.

Zur Erleichterung der Verformung beim Fertigstauchen ist es vorteilhaft, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beim Staueben der pyramidenförmigen Zwischenform den der Stirnebene derselben benachbarten Teil kegelig auszubilden. In der Zeichnung ist die Erfindung am Beispiel der Herstellung eines Sechskantkopf-Schraubenbolzens schematisch veranschaulicht.

Fig. ι zeigt eine Stirn- und Seitenansicht eines von der Stange abgescherten Abschnittes·; Fig. 2 zeigt die Stirn- und Seitenansicht der Vorform mit aufgestauchtem Sechskantkopf und angeprägter Verjüngung;

Fig. 3 zeigt die Stirn- und Seitenansicht der Zwischenform mit reduziertem - Schaftteil und weiter gestauchtem Sechskantkopf;

Fig. 3 a zeigt den Winkel der Reduzierstelle des Werkzeuges;

Fig. 4 zeigt die Stirn- und Seitenansicht des fertig kalibrierten Schraubenbolzens mit angeprägter Kuppe, bereit zum Aufwalzen des Gewindes ;

Fig. 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Schervorrichtung für den Abschnitt;

Fig. 6 zeigt einen . schematischen Querschnitt durch das Werkzeug zum Aufstauchen der Sechskantkopf-Vorform und zum Anprägen der Verjüngung;

Fig. 7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Werkzeug zum Weiterstauchen der Sechskantkopf-Zwischenform und zum Reduzieren des Schaftes;

Fdg. 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Fertigformwerkzeug zum Kalibrieren des Schraubenbolzens.

Um einen Bolzen mit Sechskantkopf wirtschaftlich, d. h. abfallfrei und bei größtmöglicher Schonung der Werkzeuge, ohne Rücksicht auf etwa entstehende Spannungen zwischen Kopf und Schaft herzustellen, läßt man das Verfahren zweckmäßig in eiiner Mehrstufen-Quertransportpresse bekannter Bauart ablaufen.

Beim ersten formenden Arbeitsgang wird der in bekannter Weise von einer z. B. mit einer Phosphatschichta bedeckten Stange 13 in der Schervorrichtung 14, 15, 16 (Fig. 5) abgescherte Rohling 1 am einen Ende zu der sechseckigen Kopfvorform 3 mit mehr oder weniger abgerundeten Kanten angestaucht (Fig. 2 und 6). Der kopf bildende Teil des Matrizengesenkes 20' kann zwecks Erleichterung des Auswerfens zur Stempelseite hin schwach konisch gehalten sein. Die zur Achse senkrechte Stirnfläche des Stempels 19' sowie die ebenfalls zur Achse senkrechte Stirnfläche des Auswerferdornes 22 übernehmen bei der Formung des· Abschnittes im ersten Preßwerkzeug 20 das Richten der vom Scherschnitt verformten Stirnflächen des Abschnittes. Im Matrizengesenk 20" wird an den Abschnitt ι ein die spätere Spitze der Schraube bildender kurzer kegeliger Teil 5 angeprägt. Der Winkel α des zur Ausbildung der Verjüngung 5 dienlichen kegeligen Werkzeugteils (Fig. 2) ist etwas größer als der Reduzierwinkel β des Matrizenteils 25' des Folgewerkzeuges 25 (Fig. 3 a und 7), so daß im Folgewerkzeug 25 die nicht mit Gfeitmittelschicht versehene Scherfläche des Rohlings durch die Reduzierstelle bereits hindurchgetreten ist, wenn der im Werkzeug 20 geformte Rohling 3, 4, 5 mit an seiner Mantelfläche voll wirksamer Gleitmittelschicht die Reduzierstelle selbst berührt. Etwaige vom Scherschnitt herrührende Gratbildungen werden beim Formen des Rohlings im Werkzeug 20 durch die kegelige Ausbildung des Matriz-enteils 20" und durch den Gegenhalte- und Auswerferstift 22 fest einschnürend in die Rohlingsstirnfläche eingepreßt. Beim Auswerfen wird der geformte Rohling von den Zangen 17 erfaßt und automatisch dem zweiten Werkzeug 25 zugeführt (Fig. 6).

Das zweite Preßwerkzeug 25 ist ähnlich ausgebildet wie das erste, d. h. es hat eine Matrize, die ebenfalls zweckmäßig zweiteilig ist. Der vordere Teil 25' enthält die Reduzierstelle 8 (Fig. 3 a und 7), während der hintere Teil 25" lediglich mit seiner Bohrung 26 zur Aufnahme des reduzierten Schaftteils 9 des Zwischenwerkstückes und zur Führung für den Auswerferstift 27 dient.

Der Stempel ist zweckmäßig zweiteilig. In dem den mittleren Auswerferteil 28 umgebenden Hohlteil 29 ist die Sechskantform für die Ausbildung einer Zwischenform des Schraubenkopfes vorgesehen. In dem zweiten Preßwerkzeug 25 wird der Schaft 4 des geformten Rohlings teilweise zum Schaftteil 9 reduziert. Dabei wird durch die Reduzierstelle 8 der Matrize mit Sicherheit nur ein solcher Teil des Schaftes 4 des vorgeformten Rohlings reduziert, der eine völlig erhaltene und daher vollwirksame Gleitmittelschicht trägt.

Außerdem wird gleichzeitig die Kopfvorform 3 (Fig. 2 und 6) zu einer pyramidenförmigen Sechskant-Zwischenform 6 (Fig. 3 und 7) mit scharfen Verschneidungslinien und einer übergroßen Facette ausgepreßt. Der Kopfstempel 29 des Werkzeuges drückt vorerst mit seiner schrägen, kegelförmigen Fläche 31 auf die Kopf vorform 3, die in der -vorhergehenden Stufe gebildet ist. Sobald die Kopfauflagefläche des geformten Rohlings 3, 4, 5 die

Stirnfläche des Matrizen teils 25' berührt, entstehen zwei Komponentenwirkungen. Erstens die Senkrechte zur Kegelfläche des Stempels und zweitens die Senkrechten zu den sich formenden pyramidenförmigen Schlüsselflächen des Kopfes. Die Schnittpunkte dieser Komponenten treffen sich noch im Kopf, so daß selbst ein erhöhter Preßdruck kein Material mit den bekannten nachteiligen Folgen aus dem Kopf in den Schaft pressen kann. Die Kopfformung wird bewußt dem Stempel übertragen und nicht, wie bisher üblich, in der Matrize vorgenommen. Der Vorteil dieser Maßnahme liegt darin, daß das Auswerfen des reduzierten Schaftes sehr leicht erfolgt, ohne daß der Schaftteil dabei hinter der Reduzierstelle wieder angestaucht wird. Durch die Kopfformung im Stempel wird auf das Zwischenwerkstück beim Zurückgehen des Stempels ein Zug ausgeübt. Der im Stempel vorgesehene Auswerfer 28 sorgt dafür, daß der Bolzen bei etwaigem Hängenbleiben im rücklaufenden Stempel 29 weich aus diesem ausgeworfen wird. Bei der Ausbildung der Vorrichtung als Quertransportpresse können die Zangen 32 den Bolzen infolgedessen sicher greifen, weil ein hartes und plötzliches Ausstoßen, wie es bei Matrizen mit Kopfformgebungsteil fast immer geschieht, durch die konstruktive Ausbildung der Werkzeuge vermieden ist.

Die Zangen 32 befördern dann das Werkstück zum letzten Werkzeug, wo es fertiggeformt wird. Das Werkzeug 33 besteht zweckmäßig wiederum aus einer zweiteiligen Matrize (Fig. 8). Der vordere Matrizenteil 33' dient im wesentlichen nur der Glättung der Schaftteile 7 und 9 und zur Aysbildung einer runden Kopfauflagescheibe unter dem Sechskantkopf. Der hintere Matrizenteil 33" enthält zur Ausbildung einer kuppenförmigen Spitze 12 eine kegelige Prägeform, die in die Bohrung 35 für den Auswerferstift 36 übergeht. Der Stempel.ist ebenfalls zweiteilig. Der äußere Hohlteil 37 trägt ein Kalibrierwerkzeug 38 für die Schlüsselflächen des Schraubenkopfes, während der zentrale Teil 39 für die Umformung des Kopfes aus der Zwischenform 6 in die Fertigform 11 sorgt. Im letzten Arbeitsgang werden der Schaft 7 und der Schaftteil 9 lediglich glättend kalibriert. Eine kurze kegelförmige Kuppe 12 als Spitze des fertigen Bolzens wird gleichzeitig angeprägt (Fig. 4).

Ein stirnseitiger Enddruck auf die Stirnfläche des pyramidenförmigen Zwischenkopfes 6 preßt diesen unter Beachtung der Endhöhe des Kopfes aus, wobei die Facette des normgerechten Endkopfes 11, vom Werkzeug unberührt, sich im freien Fluß bildet. Die Kopfformung selbst wird wieder bewußt im Stempel vorgenommen. In diesem Falle zieht der Stempel bei seinem Rückgang den Bolzen tatsächlich aus der Matrize heraus, der Auswerferdorn 36 im Matrizenteil 33" ist nur als Sicherheitsorgan vorgesehen.

Das auf diese Weise abfallfrei geformte Werkstück kann anschließend, falls erforderlich, nach oder vorzugsweise vor dem Anbringen, beispielsweise Walzen des Gewindes vergütet werden, wodurch die beim Kaltstauchen zwischen Kopf und Schaft hervorgerufenen Spannungen sich ausgleichen.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen eines Vielkant-, insbesondere Sechskantkopfes an einem zylindrischen Ausgangswerkstück durch schrittweises Stauchen bis zur Fertigform auf kaltem Wege, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Kopf (3) mit dem Endprofil angenähertem, aber kleinerem Querschnitt vorgestaucht, diese Vorform zu einer sich pyramidenstumpfförmig nach hinten verbreiternden Zwischenform (6) weitergestaucht und die Zwischenform zur Kopfform (11) mit den Endabmessungen fertiggestaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Stauchen der pyramidenförmigen Zwischenform (6) ihr der Stirnebene benachbarter Teil kegelig geformt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 287 880;

USA.-Patentschrift Nr. 2 202 324;

Prospekt Bauer & Schaurte, Rhein. Schrauben- und Mutternfabrik AG., Neuß-Rhein »Nur eine Schraube«, 1935, S. 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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