EP0356375A2 - Verfahren zum Kaltpressen eines konischen Aussengewindes - Google Patents

Abstract

Zur Ausführung des Verfahrens wird ein Presswerkzeug (13) verwendet, das mehrere Pressbacken (62,63,64,66) aufweist, die um eine Längsachse (61) angeordnet und radial zu dieser verschiebbar sind. Die radial inneren Flächen der Pressbacken entsprechen Segmenten des zu pressenden konischen Gewindes. Beim Pressen eines konischen Gewindes in ein zylindrisches Werkstück (91) werden die Pressbacken (62,63,64,66) zuerst in radialer Richtung auseinandergezogen und dann das Werkstück (91) auf eine Länge, die nur wenigen Gewindegängen entspricht, zwischen die Pressbacken (62,63,64,66) geschoben. Die Pressbacken (62,63,64,66) werden dann zusammengepresst, um ein kurzes konischen Gewinde, bei dem möglicherweise nur der erste Gang bis zur vollen Tiefe ausgeformt ist, in das Werkstück (91) zu pressen. Nach dem Auseinanderziehen der Pressbacken (62,63,64,66) wird das Werkstück (91) um eine weitere Länge, die wiederum nur wenigen Gewindegängen entspricht, zwischen die Pressbacken (62,63,64,66) geschoben. Beim erneuten Zusammenpressen der Backen (62,63,64,66) werden die vorgängig gepressten Gewindegänge tiefer in das Werkstück (91) eingepresst und zusätzliche Gewindegänge angeformt. Dieser Vorgang wird mehrfach wiederholt, bis das konische Gewinde auf der vorgegebenen Gesamtlänge ausgepresst ist. Jedesmal, wenn die Pressbacken (62,63,64,66) auseinandergezogen sind, wird das Werkstück (91) um einen Winkel gedreht, der einem Teil des Kreissektors eines Pressbackens entspricht, um das Aufwerfen eines Grats zwischen den zusammengeschobenen Pressbacken (62,63,64,66) zu vermeiden. Eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist eine elektronisch gesteuerte Hydraulikanlage (17) auf, die in Abhängigkeit vom Durchmesser des Werkstücks (91) das Auseinanderziehen und Zusammmenpressen der Pressbacken (62,63,64,66) sowie das Verschieben und Drehen des Werkstücks (91) bewirkt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalt­pressen eines konischen Aussengewindes an einem Ende eines praktisch zylindrischen Werkstücks und vorzugsweise eines Armierungsstahls, mit einem Presswerkzeug, das mehrere Pressbacken enthält, die um eine Längsachse angeordnet und mindestens radial zu dieser verschiebbar sind und deren ra­dial innere Flächen einzelnen Segmenten eines Mutterstücks für das zu pressende Gewinde entsprechen, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
• Konische Gewinde ermöglichen, mit einer oder nur wenigen Um­drehungen eine Vielzahl von Gewindegängen in Eingriff zu bringen. Sie eignen sich darum insbesondere für Befesti­gungsgewinde, wenn der Gewindebolzen und/oder das Mutter­stück beim Anziehen nur mit grossem Aufwand gedreht werden können oder nur wenig in axialer Richtung verschoben werden sollen.
• Eine bekannte Verwendung konischer Gewinde ist die mechani­sche Verbindung der stumpf aneinanderstossenden Enden von Armierungsstählen für Beton. Dabei werden die mit konischen Aussengewinden versehenen Enden der Armierungsstähle mit ei­nem Mutterstück, das zwei gegenläufige, konische Gewinde aufweist, miteinander verschraubt.
• Zum Herstellen konischer Aussengewinde sind mehrere unter­schiedliche Verfahren bekannt. Bei Werkstücken aus Werkstof­fen mit relativ geringer Zähigkeit und Härte, beispielsweise Holzschrauben aus Aluminium, kann das konische Aussengewinde mittels radial verschiebbarer Pressbacken direkt in ein zy­lindrisches Halbfabrikat eingepresst werden.
• Werkstücke aus Werkstoffen mit relativ grosser Zähigkeit und Härte, beispielsweise Armierungsstahl, werden üblicherweise zuerst konisch angeformt, und danach wird in die konische Fläche das Gewinde eingeschnitten, wozu relativ komplizierte Vorrichtungen mit zwei einander gegenüberliegender Strehlern verwendet werden.
• Weil beim Schneiden eines Gewindes der Faserverlauf im Werk­stück unterbrochen und damit dessen Festigkeit verringert und durch die Kerbwirkung im Bereich des Gewindeinnenkerns der tragfähige Querschnitt des Gewindes verkleinert wird, ist auch schon versucht worden, stark belastbare konische Gewinde zu walzen. Beim Walzen von Gewinden werden nicht nur die genannten Nachteile des Gewindeschneidens vermieden, sondern die durch den Walzendruck erreichte Oberflächenbefe­stigung ermöglicht die Herstellung höher belastbarer und verschleissfesterer Gewinde. Vorrichtung zum Walzen koni­scher Gewinde in relativ harte und zähe Werkstoffe erfordern einen hohen konstruktiven Aufwand, weshalb trotz der erwähn­ten Vorteile bisher solche Vorrichtungen nicht gebräuchlich sind.
• Aus der EP-Patentanmeldung 85 80 810 610 (0 187 623) ist ein Verfahren zum Herstellen eines konischen Aussengewindes an einem Werkstück aus einem zähen und harten Werkstoff be­ kannt, bei dem das Gewinde in ein konisch vorgeformtes Ende eines Werkstücks kalt eingepresst wird. Das zur Ausführung dieses Verfahrens verwendete Presswerkzeug weist Pressbacken auf, die im konischen Innenraum einer Führungshülse in axia­ler Richtung verschoben und dabei in radialer Richtung zu­sammengepresst oder auseinandergezogen werden. Dieses Ver­fahren ermöglicht Gewinde herzustellen, die die oben be­schriebenen Vorteile der spanlosen Verformung aufweisen, und die relativ leichte, robuste und einfach zu bedienende Vor­richtung benötigt zum Betrieb nur solche Energiequellen, die auf jeder Baustelle vorhanden sind. Der einzige Nachteil dieses Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist, dass der Teil des Werkstücks, in den das konische Gewinde eingepresst wer­den soll, vorgängig konisch angeformt werden muss.
• Der vorliegenden Erfindung lag darum die Aufgabe zugrunde, das vorerwähnte Verfahren und die zu dessen Ausführung ver­wendete Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass konische Gewinde auch in Werkstücke aus einem relativ harten und zä­hen Werkstoff eingepresst werden können, ohne dass das prak­tisch zylindrische Werkstück vorgängig konisch angeformt werden muss.
• Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
• (1) das Presswerkzeug durch Auseinanderziehen der Press­backen in radialer Richtung geöffnet wird,
• (2) das Presswerkzeug und das zu dessen Längsachse ausge­richtete Werkstück relativ zueinander verschoben werden, bis die Pressbacken das Werkstück in der Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag umfassen,
• (3) die Pressbacken in radialer Richtung zusammen- und in das Werkstück hineingepresst werden, bis deren parallel zur Längsachse verlaufenden seitlichen Ränder der Innenflächen aneinanderliegen,
• (4) die Pressbacken wieder auseinandergezogen und das Press­werkzeug und das Werkstück relativ zueinander um die Längs­achse gedreht werden, wobei die Drehung einem Teil des dem Querschnitt jedes Pressbackens entsprechenden Kreissektors entspricht,
• (5) zum Einpressen eines möglichen Grats der Verfahrens­schritt (3) wiederholt und
• (6) nach dem Auseinanderziehen der Pressbacken in radialer Richtung das Presswerkzeug in seine Ausgangsstellung zurück­gedreht und
• (7) das Werkstück aus dem Presswerkzeug entnommen wird.
• Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass in ein praktisch zylindrisches Werkstück aus einem harten und zähen Werkstoff ohne vorgängiges Anformen einer konischen Fläche ein konisches Gewinde kalt eingepresst werden kann, dass zur Ausführung dieses Verfahrens nur eine Vorrichtung erforder­lich ist und dass das Kaltpressen einem Kaltschmiedevorgang entspricht, der eine Kornverfeinerung im Werkstoff und damit eine Erhöhung von dessen Festigkeit bewirkt.
• Zum Herstellen relativ langer konischer Gewinde werden vor­zugsweise nach dem Verfahrensschritt (6) die Verfahrens­schritte (2), (3), (4), (5) und (6) mindestens einmal wie­derholt und abschliessend der Verfahrensschritt (7) ausge­führt.
• Eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeig­ nete Vorrichtung enthält ein Presswerkzeug mit einer Füh­rungshülse, in deren konischen Innenraum mehrere Pressbacken längs Mantellinien des Innenraums verschiebbar gelagert sind, sowie einen Druckstempel, der zum Verschieben der Pressbacken in der Längsrichtung des Innenraums vorgesehen ist, und ist gekennzeichnet durch eine Halteeinrichtung, um das Werkstück in der Längsachse des konischen Innenraums der Führungshülse zu halten, und eine Vorschubeinrichtung, um die Halteeinrichtung und/­oder das Presswerkzeug relativ zueinander längs der Achse des konischen Innenraums um einen voreinstellbaren Vorschub­weg zu verschieben, sowie durch eine Dreheinrichtung, um die Halteeinrichtung und/oder das Presswerkzeug relatiy zueinander um die Achse des konischen Innenraums um einen voreinstellbaren Winkel zu drehen.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung ist der Vorschubeinrichtung ein Ausgleichszylinder zugeordnet, der eine von der axialen Komponente der Verschiebung der Pressbacken und vom Fliessen des Materials während des Pressvorgangs bewirkte Längenänderung des Werkstücks aus­gleicht.
• Nachfolgend werden das erfindungsgemässe Verfahren und eine zu dessen Ausführung geeignete Vorrichtung mit Hilfe der Fi­guren beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,
• Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Presswerkzeugs der Vorrichtung gemäss der Fig. 1,
• Fig. 3 den Querschnitt durch das Presswerkzeug längs der Li­nie A-A in Fig. 2 und
• Fig. 4 ebenfalls in schematischer Darstellung eine bevorzug­te Ausführungsform der Verschiebeeinrichtung und des Ausgleichszylinders.
• Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Vorrichtung enthält ein nicht gezeigtes Maschinenbett, an dem eine Dreheinrichtung 11 und eine Vorschubeinrichtung 12 mit einstellbarem Abstand voneinander befestigbar sind. An der Dreheinrichtung sind auf der der Vorschubeinrichtung zugewandten Seite ein Press­werkzeug 13 und auf der abgewandten Seite eine Presse 14 ge­haltert. An der Vorschubeinrichtung 12 ist eine Halteein­richtung 16 angeordnet. Diese Halteeinrichtung ist zum Hal­ten eines stabförmigen Werkstücks 91 vorgesehen und dazu in der Art eines hydraulisch betätigbaren Mehrbackenfutters ausgebildet.
• Die Drehachse der Dreheinrichtung 11, die Symmetrieachse des Presswerkzeugs 13, sowie die Symmetrieachse der Halteein­richtung 16 liegen ineinander, so dass bei geeignetem Ab­stand zwischen Presswerkzeug und Halteeinrichtung das Press­werkzeug um ein in der Halteeinrichtung gehaltenes stabför­miges Werkstück gedreht werden kann.
• Die Dreheinrichtung 11 und die Presse 14 sowie die Vorschub­einrichtung 12 und die Halteeinrichtung 16 werden hydrau­lisch betätigt und sind über Hydraulikleitungen 21, 22, 23 bzw. 24 mit einer Hydraulikanlage 17 verbunden. Die Hydrau­ likanlage enthält eine nicht gezeigte Hydraulikpumpe, die beim Betrieb der Vorrichtung einen konstanten Druck des Hy­draulikfluids erzeugt. In jeder Hydraulikleitung ist minde­stens ein elektrisch steuerbares Ventil 26, 27, 28 bzw. 29 angeordnet, das über eine elektrische Leitung 31, 32, 33 bzw. 34 mit einer elektronischen Steuerschaltung 36 verbun­den ist. Die Hydraulikleitungen 21 und 24 sind zwischen den Ventilen 27 bzw. 29 paarweise ausgeführt, was ermöglicht, die Drehrichtung der Dreheinrichtung 11 umzukehren und die Halteeinrichtung 16 zu schliessen und zu öffnen. Die Leitung 23 zur Vorschubeinrichtung besteht aus mehreren (nicht ge­zeigten) parallel zueinander verlaufenden Leitungen, von de­nen jede ein Ventil enthält, das unabhängig von den anderen Ventilen ansteuerbar ist, was mit Hilfe der Fig. 4 noch aus­führlich beschrieben werden wird. Die elektronische Steuer­schaltung 36 ist für verschiedene Verwendungen der Vorrich­tung programmierbar. Weiter ist ein Steuerpult 37 vorgese­hen, mit einem Tastenfeld zum Ein- und Ausschalten der Vor­richtung sowie zum Einstellen der Steuerschaltung auf ein ausgewähltes Programm.
• Die Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt ein Presswerkzeug 13 sowie eine zu dessen Betätigung vorgesehene Presse 14. Die Presse 14 enthält einen Hydraulikzylinder 41, in dem ein Kolben 42 in axialer Richtung verschiebbar eingepasst ist. Der Zylinderboden 43 weist eine Bohrung 44 auf, die für den Anschluss der Hydraulikleitung 22 vorgesehen ist. An der der Arbeitsfläche des Kolbens 42 abgewandten Fläche ist eine Kolbenstange 46 angeformt, deren freies Ende durch die zen­trale Oeffnung eines ringförmigen Zylinderdeckels 47 aus dem Zylinder herausragt. Am freien Ende der Kolbenstange ist ein Druckstempel 48 befestigt, dessen Durchmesser grösser als der Durchmesser der Kolbenstange ist. Um den im Zylinder liegende Teil der Kolbenstange ist eine Druckfeder 49 ge­legt, deren Enden an der rückwärtigen Fläche des Kolbens bzw. an der Innenfläche des Zylinderdeckels anliegen.
• Das Presswerkzeug 13 enthält eine Führungshülse 51, die im Bereich des Zylinderdeckels 47 an der hydraulischen Presse 14 befestigt ist. Die Führungshülse weist einen konischen Innenraum 52 auf, dessen grösster Durchmesser oder Grund­kreis dem Druckstempel 48 benachbart ist und dessen klein­ster Durchmesser oder Deckkreis eine Oeffnung 53 in der der Presse 14 abgewandten Deckfläche des Presswerkzeuges bildet. In die Wand des konischen Innenraums 52 sind vier um 90° versetzte und im Querschnitt T-förmige Nuten 56, 57, 58, 59 eingearbeitet (Fig. 3). Die Nuten verlaufen parallel zu den Mantellinien des konischen Innenraums und sind darum gegen­über der Längsachse 61 des Presswerkzeugs um einen Winkel α geneigt.
• In den konischen Innenraum sind vier in der Seitenansicht trapezförmige Gewindepressbacken 62, 63, 64, 66 angeordnet. Die Pressbacken weisen einen T-förmigen Querschnitt auf mit einem zweiarmigen Führungsbalken und einem davon abragenden Pressstempel. Jeder Pressbacken ist mit seinem Führungsbal­ken in einer zugeordneten Nut in der Führungshülse in der Längsrichtung des Presswerkzeugs verschiebbar gelagert und mittels einer Schraube 67, 68 mit dem Druckstempel 48 ver­bunden. Die Schraubenköpfe sind im Druckstempel in radialen Schlitzen 69, 71 geführt, um die jeder Verschiebung der Pressbacken in axialer Richtung überlagerte Verschiebung in radialer Richtung nicht zu blockieren. Die der Mitte des ko­nischen Innenraums 52 zugewandten Innenflächen der Press­ backen sind gegenüber der Längsachse 61 um einen Winkel β geneigt. Die Neigungsrichtung dieses Winkels β ist der Nei­gungsrichtung des Winkels α entgegengesetzt, und der Winkel β ist kleiner als der Winkel α. Die Innenflächen der Press­backen sind im Querschnitt kreisbogenförmig und weisen ein Oberflächenprofil auf, das einem entsprechenden Teil eines Mutterstücks für das zu pressende konische Aussengewinde entspricht.
• Die Fig. 4 zeigt eine Vorschubeinrichtung 12, der eine Län­genausgleichseinrichtung 71 zugeordnet ist. Die Vorschubein­richtung enthält ein Gehäuse 72, in das mehrere und im ge­zeigten Ausführungsbeispiel drei in Serie geschaltete Kol­ben-Zylinder-Anordnungen eingebaut sind. Die erste Kolben-­Zylinder-Anordnung besteht aus einem im Gehäuse fest einge­bauten ersten Zylinder 73, an den Druckfluidleitungen 123′ und 123˝ angeschlossen sind. An der Kolbenstange 76 des im ersten Zylinder gleitenden Kolbens 74 ist ein im zweiten Ge­häuse 72 verschiebbarer Zylinder 77 befestigt. An diesen zweiten Zylinder sind die Druckfluidleitungen 223′ und 223˝ angeschlossen. An der Kolbenstange 79 des im zweiten Zylin­der gleitenden Kolbens 78 ist ein dritter Zylinder 81 befe­stigt, an den Druckfluidleitungen 323′ und 323˝ angeschlos­sen sind. Der im dritten Zylinder gleitende Kolben 82 ist mittels einer Kolbenstange 83 mit einem Kolben 84 der Län­genausgleichseinrichtung 71 starr verbunden.
• Der Hub der Kolben in den drei Kolben-Zylinder-Anordnungen ist unterschiedlich lang, was ermöglicht, durch Verschieben eines, zweier oder auch aller drei Kolben den Kolben 84 in der Längenausgleichseinrichtung um vorgegebene Gesamtlängen zu verschieben. Der Arbeitsraum 86 der Längenausgleichsein­ richtung ist über die Leitung 23A mit der Hydraulikanlage 17 verbunden und wird zu Beginn jedes Arbeitszyklus mit dem Druckfluid gefüllt, so dass bei jeder Verschiebung des Kol­bens 84 (in der Fig. 4 nach rechts) der Zylinder 87, der wie die Zylinder der Verschiebeeinrichtung im Gehäuse 72 glei­tend angeordnet ist, nach rechts verschoben wird. Der Zylin­der 87 ist mit der Halteeinrichtung 16 für das Werkstück di­rekt oder indirekt mechanisch verbunden, so dass die Halte­einrichtung 16 entsprechend der Verschiebung des Zylinders 87 ebenfalls verschoben wird.
• An den Zylinder 87 der Längenausgleichseinrichtung 71 bzw. an die mit diesem Zylinder verbundene Druckfluidleitung 23A ist eine weitere Druckfluidleitung 23B angeschlossen. Diese Leitung enthält ein Ueberdruckventil 88, das öffnet, sobald der Druck im Arbeitsraum 86 einen vorgegebenen Wert über­steigt, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.
• Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Kaltpressen eines konischen Gewindes in ein stabförmiges, praktisch zylindrisches Werkstück wird zuerst am Steuerpult 37 die "EIN"- Taste gedrückt, die dann die elektronische Steuerschaltung 36 und die Hydraulikanlage 17 aktiviert. Die Steuerschaltung stellt das Ventil 27 in eine erste Stellung, in der Hydraulikfluid in den Zylinder 41 der Presse 14 ein­strömt und den Kolben 42 gegen die Kraft der Feder 49 (in der Fig. 2 nach rechts) verschiebt. Dadurch werden auch die Pressbacken 62, 63, 64 und 65 in axialer Richtung verschoben und infolge der Neigung der Führungsnuten 56, 57, 58, 59 ge­genüber der Längsachse des Presswerkzeugs zugleich in radia­ler Richtung zusammengefahren, bis ihre Seitenflächen anein­anderliegen. Gleichzeitig wird auch das Ventil 29 in eine erste Stellung verstellt, in der das einströmende Hydraulik­fluid die Haltebacken der Halteeinrichtung 16 in radialer Richtung auseinanderzieht. Dann kann das stabförmige Werk­stück 91 in der Richtung des Pfeils 92 zwischen die geöffne­ten Haltebacken bis zum Anschlag an die zusammengefahrenen Pressbacken eingeführt werden.
• Vor dem Beginn des eigentlichen Arbeitszyklus werden mit Hilfe des Tastenfelds am Steuerpult 27 die für den Zyklus wichtigen Kenndaten des Werkstücks in die elektronische Steuerschaltung eingegeben, insbesondere der Durchmesser des Werkstücks, oder der Nenndurchmesser und die Länge des zu pressenden konischen Gewindes und mindestens eine das Mate­rial des Werkstücks betreffende Kenngrösse. Die eingegebenen Kennwerte bestimmen dann, welches von mehreren in der Steu­erschaltung gespeicherten Arbeitsprogrammen auszuführen ist.
• Der Arbeitszyklus beginnt, sobald am Steuerpult die "START"- Taste gedrückt ist. Beim ersten Arbeitsschritt wird das Ven­til 29 in eine zweite Stellung umgesteuert, in der die Hal­tebacken zusammenfahren, bis das Werkstück festgeklemmt ist. Beim zweiten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 in seine zweite Stellung gesteuert, in der der Zylinder 41 der Presse belüftet wird und die Feder 49 den Kolben 42 mitsamt den Pressbacken 62, 63, 64, 66 in die in Fig. 2 gezeigte Ruhe­stellung zurückzieht. Beim darauffolgenden dritten Arbeits­schritt wird das Ventil 28 in eine erste Stellung gesteuert, in der das durchströmende Hydraulikfluid die Vorschubein­richtung 12 und damit auch die Halteeinrichtung 16 und das von dieser gehaltene Werkstück 91 um eine vorgegebene Strecke in Richtung des Presswerkzeugs 13 bzw. zwischen die Pressbacken verschiebt. Beim letzten vierten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 wieder in seine erste Stellung gesteuert, in der die Pressbacken in axialer Richtung verschoben und zugleich zusammen- und in das Werkstück eingepresst werden, bis ihre Seitenflächen aneinanderliegen.
• Beim Einpressen der Pressbacken in das Werkstück erzeugt die axiale Komponente von deren Verschiebung einen auf die Hal­teeinrichtung wirkenden Druck. Dieser Druck wird noch ver­stärkt, wenn das Material des Werkstücks beim Einpressen der Pressbacken in Richtung des grösseren Werkstückdurchmessers fliesst. Wenn dieser Druck einen vorgegebenen Wert über­steigt, dann öffnet das Ueberdruckventil 88 und ermöglicht eine rückwärts gerichtete Verschiebung des Zylinders 87 mit­samt der daran befestigten Halteeinrichtung, bis der Druck des Werkstücks auf einen tolerierbaren Wert abgesunken ist.
• Im nachfolgenden fünften Arbeitsschritt wird das Ventil 27 in die zweite Stellung gesteuert, wodurch die Pressbacken wieder in radialer Richtung auseinandergezogen werden. Beim nächsten sechsten Arbeitsschritt wird das Ventil 26 in die erste Stellung gesteuert, so dass die Dreheinrichtung 11 und mit ihr die Presse 14 und das Presswerkzeug um 45° nach links gedreht werden. Beim siebten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 wieder in die erste Stellung gesteuert, wobei die Pressbacken des Presswerkzeugs erneut in radialer Richtung zusammengefahren werden und der Grat, der sich beim Pressen des konischen Gewindes im Bereich der seitlichen Ränder der Pressbacken gebildet hat, ausgepresst wird. Im achten Ar­beitsschritt werden durch Ansteuern der Ventile 27 und 26 zuerst die Pressbacken wieder auseinandergezogen und danach das Presswerkzeug um 45° nach rechts in seine Ausgangsstel­lung gedreht. Das Werkstück mit einem kalt eingepressten ko­ nischen Gewinde kann dann aus der Vorrichtung entnommen wer­den.
• Werkstücke mit grossem Durchmesser und/oder aus einem rela­tiv zähen Material bzw. konische Gewinde mit mehr als bei­spielsweise fünf Gängen werden vorteilhafterweise in mehre­ren Arbeitszyklen gepresst. Beim zweiten und jedem darauf folgenden Arbeitszyklus bleiben nach dem oben beschriebenen vierten Arbeitsschritt die Pressbacken in der Pressstellung, während in einem ersten Zwischenarbeitsschritt das Ventil 24 in die erste Stellung gesteuert und dadurch die Haltebacken der Halteeinrichtung 16 auseinandergefahren werden. In einem zweiten Zwischenarbeitsschritt wird das Ventil 28 in die zweite Stellung gesteuert und dadurch die Vorschubeinrich­tung 12 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren. Anschlies­send wird jeder oben beschriebene erste, zweite, dritte und vierte Arbeitsschritt wiederholt, d.h. die Haltebacken wer­den zusammengefahren, die Pressbacken in die Ruhestellung zurückgezogen, das Werkstück durch Verschieben der Vorschub­einrichtung um eine vorgegebene Länge tiefer in das Press­werkzeug eingeführt und die Pressbacken wieder zusammenge­presst.
• Den Abschluss eines Arbeitszyklus bilden immer die oben be­schriebenen Arbeitsschritte sechs und sieben, mit denen der beim Pressen des konischen Gewindes unvermeidliche Grat in das Werkstück eingepresst wird.
• Beim Pressen eines Gewindes in mehreren Arbeitszyklen, wird das Werkstück für jeden Arbeitszyklus tiefer in das Press­werkzeug hineingeschoben. Dabei werden die vorgängig ge­pressten Gewindegänge nachgepresst und neue Gewindegänge eingepresst. Um die mit zunehmender Anzahl Arbeitszyklen zu­nehmende, gesamthafte Verformung des Werkstücks im Bereich des Gewindes zu begrenzen, kann es vorteilhaft sein, den Vorschub des Werkstücks in das Presswerkzeug bei jedem nach­folgenden Arbeitszyklus etwas kürzer als beim vorgängigen Arbeitszyklus einzustellen.
• Bei der praktischen Erprobung der erfindungsgemässen Vor­richtung wurden konische Gewinde in Armierungsstähle einge­presst. Jeder Armierungsstahl hatte einen Durchmesser von 40 mm. Das konische Gewinde hatte einen Konus von 6°, eine Steigung von 4 mm und einen Flankenwinkel von 90°, entspre­chend einer Gangtiefe von 2 mm oder der halben Steigung Das verwendete Presswerkzeug enthielt vier Pressbacken, von de­nen jeder in axialer Richtung gesehen einen Querschnitt auf­wies, der einem Viertelkreis entsprach. Der Druck der Presse betrug in axialer Richtung bis 650 bar, womit ein Pressdruck der Pressbacken in radialer Richtung von bis 850 t erreicht wurde.
• Zum Kaltpressen eines konischen Gewindes mit 15 Gängen wur­den fünf Arbeitszyklen ausgeführt, wobei der Vorschub des Armierungsstahls in das Presswerkzeug beim ersten Zyklus der (axialen) Länge von fünf Gewindegängen und beim zweiten bis fünften Zyklus der Länge von vier, drei, zwei bzw. einem Ge­windegang entsprach. Die gesamte Bearbeitungszeit betrug et­wa 90 sec. Das fertig gepresste konische Gewinde zeigte we­der Ausbrüche noch einen Grat.
• Es versteht sich, dass die beschriebene Vorrichtung und de­ren Einrichtungen auf vielerlei Weise abgeändert und an spe­zielle Arbeitsbedingungen angepasst werden können. Bei­ spielsweise kann anstelle einer Presse, die hydraulisch in die Arbeitsstellung und mittels einer Feder in die Ruhestel­lung verschoben wird, eine Presse verwendet werden, die in beiden Richtungen hydraulisch verschoben wird. Weiter kann eine Vorschubeinrichtung mit nur einem Zylinder verwendet werden, deren Vorschub durch die Menge des eingeleiteten Hy­draulikfluids gesteuert wird. Bei einer Vorschubeinrichtung mit nur einem Zylinder kann auch das Ueberdruckventil 88 an diesen Zylinder angeschlossen und dafür auf die Längsaus­gleichseinrichtung verzichtet werden.
• Die Vorrichtung kann aus handelsüblichen Bauelementen und -Gruppen zusammengebaut werden, und es wird angenommen, dass auch die elektronische Steuerung und Hydraulikanlage zum Steuern bzw. Betätigen der einzelnen Einrichtungen jedem Fachmann bekannt sind, weshalb auf eine detaillierte Be­schreibung dieser Einrichtungen verzichtet wird.

Claims (13)

1. Verfahren zum Kaltpressen eines konischen Aussengewindes an einem Ende eines praktisch zylindrischen Werkstücks und vorzugsweise eines Armierungsstahls,
mit einem Presswerkzeug, das mehrere Pressbacken auf­weist, die um eine Längsachse angeordnet und mindestens radial zu dieser verschiebbar sind,
und deren radial innere Flächen einzelnen Segmenten eines Mutterstücks für das zu pressende Gewinde entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass

(1) das Presswerkzeug durch Auseinanderziehen der Press­backen in radialer Richtung geöffnet wird,

(2) das Presswerkzeug und das zu dessen Längsachse ausge­richtete Werkstück relativ zueinander verschoben werden, bis die Pressbacken das Werkstück in der Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag umfassen,

(3) die Pressbacken in radialer Richtung zusammen- und in das Werkstück hineingepresst werden, bis deren parallel zur Längsachse verlaufenden seitlichen Ränder der Innen­flächen aneinanderliegen,

(4) die Pressbacken wieder auseinandergezogen und das Presswerkzeug und das Werkstück relativ zueinander um die Längsachse gedreht werden, wobei die Drehung einem Teil des dem Querschnitt jedes Pressbackens entsprechenden Kreissektors entspricht,

(5) zum Einpressen eines möglichen Grats der Verfahrens­schritt (3) wiederholt und

(6) nach dem Auseinanderziehen der Pressbacken in radia­ler Richtung das Presswerkzeug in seine Ausgangsstellung zurückgedreht und

(7) das Werkstück aus dem Presswerkzeug entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste relative Verschiebung von Presswerkzeug und Werkstück einer Länge entspricht, bei der mindestens der erste Gewindegang mit vollem Profil ausgepresst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein konisches Gewinde mit einem Konus von 6° das Presswerkzeug und das Werkstück in axialer Richtung um die fünffache Steigung des konischen Gewindes relativ zu­einander verschoben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auseinanderziehen der Pressbacken und dem Zu­rückdrehen des Presswerkzeugs in seine Ausgangsstellung im Verfahrensschritt (6) die Verfahrensschritte (2), (3), (4), (5) und (6) mindestens einmal wiederholt werden und abschliessend der Verfahrensschritt (7) ausgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wiederholung des Verfahrensschrittes (2) der Be­trag der Verschiebung der Steigung des konischen Gewindes oder eines ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der relativen Verschiebung von Presswerkzeug und Werkstück mit zunehmender Wiederholung der Verfah­rensschritte (2), (3), (4), (5) und (6) kleiner wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Presswerkzeug mit vier Pressbacken in den Ar­beitsschritten (4) und (6) das Presswerkzeug und das Werkstück um 45° relativ zueinander um die Längsachse ge­dreht werden.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Presswerkzeug (13) mit einer Führungshülse (51), in deren konischem Innenraum mehrere Pressbacken (62, 63, 64, 66) längs Mantellinien des Innenraums ver­schiebbar gelagert sind, sowie mit einem Druckstempel (48), der zum Verschieben der Pressbacken in der Längs­richtung des Innenraums vorgesehen ist, gekennzeichnet durch
eine Halteeinrichtung (16), um das Werkstück (91) in der Längsachse (61) des konischen Innenraums der Führungshül­se zu halten,
und eine Vorschubeinrichtung (12), um die Halteeinrich­tung und/oder das Presswerkzeug relativ zueinander längs der Achse des konischen Innenraums um einen voreinstell­baren Vorschubweg zu verschieben,
sowie durch eine Dreheinrichtung (11), um die Halteein­richtung und/oder das Presswerkzeug relativ zueinander um die Achse des konischen Innenraums um einen voreinstell­baren Winkel zu drehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (12) mit einer Einrichtung (71) zum Ausgleich einer von der axialen Komponente der Ver­schiebung der Pressbacken und vom Fliessen des Materials des Werkstücks bewirkten Verschiebung des Werkstücks zu­sammenwirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (12) mehrere Sektionen (73, 74; 77, 88; 81, 82) aufweist, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind und von denen jede für eine andere Vor­schubstrecke vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikanlage (17) vorgesehen ist, die mit mindestens einigen der Einrichtungen (11, 12, 13, 14, 16) verbunden ist, um deren Bewegung zu bewirken.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine elektronische Steuerschaltung (36) vor­gesehen ist, die in Uebereinstimmung mit eingegebenen Programmen die Ventile (26, 27, 28, 29) in den Hydrau­likleitungen (21, 22, 23, 24) steuert.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein elektronisches Steuerpult (37) mit einem Tastenfeld zum manuellen Eingeben der für das zu pressende konische Ge­winde erforderlichen Kenndaten.

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