JP2012504497A - 中空金属被加工物上に外側ネジ山を無切削で形成するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、安定した連結または締結要素としての中空ネジ、中空シャフト、ネジ込みスリーブまたは継手として使用するための中空の、特に壁の薄い金属被加工物上に外側ネジ山を無切削で形成するための方法およびこの方法を実施するのに適した装置に関する。移動可能なキャリッジ（２１）および固定式被加工物キャリヤユニット（２２）を含む多段プレス（２０）の内部で、プレハブ中空ブランク（４ｂ）は段ＶＩにおいて、キャビティを有する多部品分割冶具（１、８）内に挿入され、このキャビティの内部壁には切り込みネジ山付きプロファイルが具備されている。分割冶具（１、８）の閉鎖状態において、少なくとも１つのマンドレル（６）がブランク（４ｂ）の中央開口部内に挿入され、ブランク（４ｂ）は広げられ、ここでネジ山付きプロファイルの輪郭は、半径方向材料流により充填され、続いて完成した被加工物（４）が取り出される。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、安定した連結または締結要素としての中空ネジ、中空シャフト、ネジ込みスリーブまたは継手として使用するための中空金属被加工物上に外側ネジ山を無切削で形成するための方法およびこの方法を実施するために適合された装置に関する。

金属被加工物上に外側ネジ山を形成するためには、ネジ山のフライス加工または転造あるいは切削という２つの古典的な方法が公知である。これらの方法は、実際には、ネジ山のサイズ、被加工物の形状および／または金属被加工物の硬度に応じて使用される。

互いに対面して動く２つまたは３つの従動丸型ロールまたは平坦なネジ転造ダイを伴う機械（パラレルジョー）が、フライス加工または転造において使用される。ネジ山は、被加工物を駆動する旋盤内に狭持されたネジ山転造ヘッドにより形成することもできる。

断面形状転造機を用いた薄壁中空部品上のネジ山冷間転造は、例えば独国特許出願公開第１９５３６８１７Ａ１号明細書から公知である。

中空円筒形金属被加工物上でフライス加工または転造される外側ネジ山の大量生産は、実際極めて重要になっている。しかしながらこのプロセスには、この中空被加工物が充分な壁厚を有するという前提条件が求められる。壁厚は、２台の転造機上でのネジ山転造のためには外径／壁厚の少なくともおよそ１／５、そして３台の転造機上でのネジ山転造のためには外径／壁厚のおよそ１／８でなくてはならない。この値より低い比率の場合にネジ山は、旋盤上のネジ転造ヘッドを用いてかまたは切削プロセスでしか形成することができない。しかしながら多軸自動旋盤上またはネジ山切削機上でのネジ山の生産は、金属成形生産に比べて材料および時間の観点から見てコストが高い。切削冶具を用いた自動旋盤上での金属切削整形によって形成される場合、ミル仕上げのひずみ硬化表面を達成することは不可能である。

独国特許出願公開第１９５３６８１７Ａ１号明細書

本発明の目的は、薄壁被加工物に特に適し経済性の改善を特徴とする、安定した連結または締結要素としての中空ネジ、中空シャフト、ネジ込みスリーブまたは継手として使用するための中空金属被加工物上に外側ネジ山を無切削で形成するための方法を考案することにある。さらに、この方法を実施するのに適した装置も提供されなくてはならない。

この目的は、本発明によると、クレーム１中で特定された特徴を用いて達成される。この方法の有利な展開が、クレーム２〜１１の主題である。この方法を実施するのに適した装置が、クレーム１２の主題である。装置のさらなる実施形態が、クレーム１３〜２１で具体的に示されている。

提案されている方法によると、一定長に切断された線材または棒材ストックが基本材料として使用される。線材断面は、１つ以上の押出しまたはアップセット段において、移動可能なキャリッジおよび固定式被加工物キャリヤユニットを伴う多段プレスの内部で、完成中空ブランクへと段階的に再整形される。さらなる段において、プレハブ中空ブランクは多段プレス内部で、キャビティを有する多部品分割冶具内に挿入され、このキャビティの内部壁には切り込みネジ山付きプロファイルが具備されている。外部ネジ山を形成するため、少なくとも１つのマンドレルが、中空被加工物の片側上で挿入または導入され、この被加工物はこのマンドレルにより拡張されている。ネジ山付きプロファイルの輪郭は半径方向材料流により拡張プロセスを介して充填され（側方押出し）、こうして外部ネジ山が形成される。

最後に、完成した被加工物は、冶具が開放された後に冶具から取り出される。

提案されている方法は、きわめて経済的に異なる中空被加工物上に外側ネジ山を形成することを可能にする。この方法に適した金属被加工物は、銅、アルミニウムまたは鋼などの冷間成形可能な材料で作られた被加工物である。

外側ネジ山を備えて生産される被加工物は、中空ネジ、中空シャフト、ネジ込みスリーブまたは継手として使用することが意図されている。これらは、安定した連結または締結要素として使用される。

必要な場合、挿入されたブランクは、マンドレルの運動の間長手方向に拡張されないようにしっかりと固定される。

分割冶具のジョーの開閉運動ならびにマンドレルの運動は、多段プレスの中央駆動ユニットによって始動させることができる。当然のことながら別個の駆動ユニットも使用できるが、この配置にはより多くの費用が付随する。

中空被加工物は、内部にまたは外部にならびに内部および外部に（特にネジの場合）円形、楕円形または三葉形の横断面形状を有することができる。外側ネジ山を形成するべき被加工物の部域は、同様に、隔壁またはその他の制限手段により複数の中空セクションへと細分されたキャビティを有することもできる。この場合、複数のマンドレルセクションを含むマンドレルがキャビティ内に挿入される。個々のマンドレルセクションは、それらの幾何形状に関してそれぞれの中空セクションに調整され、それと同時に、拡張プロセス中に対応するネジ山セクションを整形する。作り出された外側ネジ山は、例えば隔壁と外部壁の間の接合部がある点に位置設定される長手方向に中断されたネジ山を有することができる。

これの１つの意図された利用分野は、例えば、油をドレンするための２本の軸方向流路を伴うオイルドレンプラグである。

この方法の好ましい変形形態によると、ネジ山加圧成形中に分割冶具のジョーの間の閉鎖空隙内に材料が入り込む危険性は、ジョーの閉鎖縁部の部域内で切り込みネジ山付きプロファイルのプロファイル高さを削減することによって防止することができる。こうして、ジョーの閉鎖縁部の部域内にあるブランク上の点において、低いネジ山付きプロファイルが形成される。

ネジ山は、ジョーの閉鎖縁部の部域内で低下されるかまたは事実上もはや存在しない。あるいは、ネジ山を形成すべきセクションの上に上流側プロセス段の１つにおいて多段プレスの内部で軸方向に走るリセスまたはその他のブランクを作り出すことができる。その場合リセスは、分割冶具のジョーの閉鎖縁部が存在する点において半径方向に位置設定されるべきである。

同様に、ネジ山が上に形成されるキャビティをとり囲む隔壁が１つ以上の点で中断されるような形でブランクを構築することもできる。このプロセスは、実際のネジ山加圧成形の前に再整形段の１つの内部で実施される。

この方法が、既知の方法では多大な費用をかけてしか形成することのできない薄壁中空被加工物上の外側ネジ山を整形するためにも適したものであることが有利である。中空セクションの最小壁厚みは、なかでも、形成すべきネジ山のネジ山フランクの深さおよびブランクの製造材料により左右される。

さらにもう１つの利点は、ネジ山セクションが拡張プロセスによりひずみ硬化されると同時に、きれいな表面が形成され、さらなる再加工の必要性がない、ということにある。追加のひずみ硬化により、ネジ山セクションがより高い機械的負荷に耐えることが可能となる。

外側ネジ山を形成するための技術機器に必要とされる費用は比較的低い。形成すべきネジ山を同様に異なるネジ山幾何形状の複数のセクションで構成することができる。この場合、キャビティの内部壁のネジ山付きプロファイルはそれに相応して形成される。

同様にネジ山付きプロファイルをその他のプロファイルと組合せることもできる。例えば、作り出された外側ネジ山を例えば、リセスまたは円形プロファイルにより単独でまたは組合せた形で中断させることができる。ネジ山の外側で上および／または下にその他のプロファイルを形成することもできる。したがって、それぞれの整形された部分の意図された用途に整合させた追加のプロファイルを、外側ネジ山から離して形成することができる。

フライス加工または転造により外側ネジ山を形成するためのそれ自体公知の方法にしたがった１つのプロセス段では、ネジ山を除き、被加工物またはブランク上に経済的にさらなるまたは追加のプロファイルを形成することは全くできない。

所要の半径方向材料流のための所要の押出し力を生成するために、軸方向運動または回転運動または軸方向運動と回転運動の組合せにより被加工物またはブランクのキャビティ内にマンドレルを導入することができる。あるいは、被加工物をマンドレル全体にわたり動かすことまたは、両方を相対的に動かすこともできる。マンドレルを高速度鋼または超硬合金で製造することが可能である。

ネジ山を整形するための拡張プロセスは、異なる外周のマンドレルまたはマンドレルセクションを用いて段階的に実施可能である。

１つのマンドレルの代りに、異なる寸法の複数のマンドレルを連続して使用することもできる。これは、比較的厚い壁のセクションの場合に特に必要であることが判明するかもしれない。１つまたは複数のマンドレルは、異なる幾何形状の形状整形ゾーンを有することができる。最初のセクションは、コーナーがわずかに丸味のついた多角形、好ましくは三角形または四角形の接触表面を有するように構築される。当初、被加工物の内部壁は、拡張プロセス中、マンドレルのコーナーがブランクの内部壁と接触している点または部域においてのみ軸方向および半径方向で拡張される。したがって、被加工物の材料がネジ山付きプロファイルへと加圧成形されるのは、これらの点においてだけである。後続する追加の拡張プロセスにおいて、外側ネジ山は、キャビティの横断面形状に適合されているマンドレルセクションを用いてその最終的形状で形成される。第１の拡張ステップ中にすでに充填されひずみ硬化されたネジ山付きプロファイル上の点が第２の拡張ステップ中の軸方向伸長を阻害するかまたは限られた量でしかそれを可能にしないことから、これらの措置は被加工物の軸方向伸長を妨げる。

必要な場合、被加工物を、冶具内への挿入または供給の前後に整形温度まで加熱することができる。温度は、壁厚および被加工物の製造材料によって左右される。

拡張プロセスは、好ましくは複数の可動ジョー、例えば２個、３個または４個のジョーを伴う多部品分割冶具内で行なわれる。比較的大きいネジ山深さをもつネジ山を整形するにあたっては、被加工物を拡張するために多大な力が必要となる可能性がある。したがって、拡張プロセス中に分割冶具のジョーがそれらの接触点においてわずかに押し離される可能性を排除することはできない。これに対抗するために、ネジ山加圧成形プロセスの前に分割冶具のジョーがネジ山の整形用に意図されている中空被加工物の部域またはセクション内で接触する点に長手方向に走る小さいリセスを作る。

こうして、拡張プロセス中にジョーがわずかに開いた時点でジョーの間に材料が入らなくなる。

方法を実施するのに適した装置には、移動可能なキャリッジおよび固定式被加工物キャリヤユニットを伴う多段プレスが含まれ、ここで中に中空ブランクを挿入できる少なくとも１つの中央開口部を伴うキャビティを有し開閉位置へと動くことのできる少なくとも１つの多部品分割冶具が、固定式被加工物キャリヤユニットまたはキャリッジのいずれかの上で、多段プレス内部に配置されている。

キャビティを制限する内部壁には、切り込みネジ山付きプロファイルが取付けられている。さらに、この装置は、被加工物の位置をしっかり固定するための少なくとも１つのストッパおよび、中空被加工物内に挿入できる少なくとも１つの拡張用マンドレルまたは穿孔機、ならびにエジェクタシステムを含む。穿孔機および／または冶具またはこれらを上に取付けるユニットは、駆動ユニットを用いて可動である。キャビティ内に挿入された被加工物は、被加工物が形成された後冶具の開放運動により取外すために解放される。

加圧成形用ジョーの内部壁により制限されるキャビティは、ジョーが閉鎖した状態で、挿入可能な被加工物の表面部域とキャビティの内部壁の間にわずかなあそびまたは接触しか存在しないように寸法決定されるべきである。

ジョーのネジ山付きプロファイルは、中に全くネジ山の無いその他のプロファイルにより中断され得る。このようなその他のプロファイルを、ネジ山付きプロファイルの外側に配置することもできる。

多段プレスの内部で拡張プロセス中にブランクの位置をしっかり固定するように、例えば少なくとも１つのストッパが具備される。

ジョーの切り込みネジ山付きプロファイルは、好ましくは両側の外側ネジ山の直径がジョーの周囲ゾーンの部域内で連続的に減少する、すなわちプロファイルの深さが減少するような形で構築される。こうして、ネジ山加圧成形プロセス中ジョーの間に材料が入る危険性は著しく削減される。

ジョーの内部壁によって制限されるキャビティは、ジョーが閉鎖した状態で、挿入可能なブランクの表面部域とキャビティの内部壁の間にわずかなあそびまたは接触しか存在しないような寸法を有する。

ジョーのネジ山付きプロファイルを、その他のプロファイルにより中断することができ、または、ネジ山付きプロファイルにその他のプロファイルを取付けることもできる。

拡張用マンドレルまたは分割冶具の運動ならびにジョーの開閉運動は、キャリッジの運動により制御可能である。ジョーを動かすため、個別の駆動機構を具備することもできる。

キャリッジの運動は、分割冶具とマンドレルの間の相対的運動をひき起こす。

ジョーは、キャリッジの運動によってかまたは別個の駆動機構によって緊張または解放可能なバネアセンブリにより動かすことができる。

さらなる実施形態によると、拡張マンドレルは、複数の異なる形状整形セクションを有することができ、被加工物内に導入できる第１のセクションは、被加工物と接触する丸味のついたコーナーまたは縁部を伴う多角形の形状を有する。

拡張マンドレルは同様に、自由空間が間に半径方向に配置されている複数の長手方向に分割されたセクションまたはセグメントをも含むことができる。分割冶具は、半径方向に移動可能となるように加圧成形用ジョーが内部に取付けられる単一部品または多重部品の外部リングを含み、加圧成形用ジョーの表面部域およびリングの内側表面は円錐形状を有する。外部リングは、キャリッジが動かすことのできる可動円形構成要素と接触している。

拡張用マンドレルは同様に、異なる形状整形セクションを有することができ、ここで被加工物内に導入できる第１のセクションは形状が多角形である。被加工物と接触するコーナーまたは縁部には丸味がつけられている。

ここで本発明について、例示的実施形態により説明する。付随する図面は、以下のものを示す。

縦断面での簡略化した斜視図で表わした２部品分割冶具である。 図１に係る分割冶具の加圧成形用ジョーである。 縦断面での簡略化した斜視図で表わした閉鎖状態の３つの加圧成形用ジョーを伴う分割冶具である。 拡張用プロセス中の図３に係る分割冶具である。 開放状態にある図３に係る分割冶具である。 図３中のラインＡ−Ａに沿った断面である。 斜視図で表わした拡張用マンドレルの第２の実施形態である。 図７中のラインＢ−Ｂに沿った断面である。 斜視図で表わした拡張用マンドレルの第３の実施形態である。 図９中のラインＣ−Ｃに沿った断面である。 簡略化した斜視図に表わした、多段プレス内部の管継手の本発明に係わる生産のための個々のプロセス段を示す。 分割冶具の第２の実施形態の横断面図である。

図１１は、簡略化した形で表わした本発明に係る外側ネジ山を伴う管継手４の生産のためのプロセス段Ｉ−ＶＩを示す。プロセス段は、供給ロールから供給された中実材料（線材または棒材形状の材料）で作られたセクション２７のせん断冶具１９を用いた一定長への切断に関係する。後続するプロセス段ＩＩ−ＶＩは、５段プレスとして構築された多段プレス２０の内部で行なわれる。より詳細には説明されない多段プレスは、移動可能なキャリッジ２１ならびに固定式被加工物キャリヤユニット２２を伴うそれ自体既知の構成の機械フレームを有する。多段プレスは、かしめ冶具２３（プロセス段ＩＩ）、初期逆押出し冶具２４（プロセス段ＩＩＩ）、第２の逆押出し冶具２５（プロセス段ＩＶ）、穿孔冶具２６（プロセス段Ｖ）および加圧成形用冶具としての分割冶具１、８（プロセス段ＶＩ）を含む。外側ネジ山を伴う銅管継手４を生産するために、一定長に切断された線材セクション２７から、プロセス段ＩＩ〜Ｖで環状カラーを伴うブランク４ｂが生産される。これらのプロセス段ＩＩ〜Ｖ内の個々の治具は、ブランク４ｂを収容するための中央開放キャビティを伴う上部ダイ２８ａおよび下部ダイ２８ｂという２つのダイ、穿孔機２９、および穿孔機２９とは反対の方向に配置されているエジェクタ３０を含む。

ダイ２８ａは、冶具（キャリッジまたは加工キャリヤ）の片側に設置され、ダイ２８ｂは、もう一方の側に設置される。

押出し穿孔機２９は、上部ダイ２８ａの中央キャビティ内に導入され、エジェクタ３０またはエジェクタスリーブ７は、反対側の下部ダイ２８ｂ内に導入される。穿孔機２９の運動は、多段プレスのキャリッジ２１を動かす。必要な場合、ダイを、生産すべきブランクの幾何形状に応じて多部品分割冶具として構築することもできる。

プロセス段Ｖの穿孔のため、穿孔機に代ってスリーブ様のストッパ７が具備されている。第１のダイはキャリッジ２１の一部であるかまたは、この上に取付けられている。第２のダイ２８ｂは、固定式被加工物キャリヤユニット２２の一部である。ダイ２８ａおよび２８ｂの逆転配置も同様に可能である。

プレハブブランク４ｂは、１つのプロセス段の完了時点で把持装置または取扱い装置を用いて、後続するプロセス段の冶具内に挿入される。類似の配置は、その他の段にもあてはまる。プロセス段ＩＩ〜ＩＶ内のブランクの整形は、好ましくは冷間押出しプロセスとして行なわれる。

図１１に示されているように、供給され一定長に切断された銅線材または棒材セクションは主としてアップセットおよび押出しプロセスによりプロセス段ＩＩ（アップセット）、ＩＩＩ（第１の皿状化（dishing））、ＩＶ（第２の皿状化）およびＶ（穿孔）において環状カラーを伴う管継手の形に再整形される。最終的に、管継手の２つの円筒形セクションの１つの上に外側ネジ山が形成されなくてはならない。これは多部品分割冶具１または８を用いて、ネジ山加圧成形プロセス（プロセス段ＶＩ）により多段プレス内部で実施される。それぞれの分割冶具１、８は、図１１に示されているように、その他のプロセス段の冶具が取付けられているキャリッジ２１および被加工物キャリヤユニット２２上に類似の要領で取り付けられる。外側ネジ山を形成するための分割冶具の特殊な実施形態が図１〜６および１２に示されている。

図１および２は、プロセス段ＶＩをより詳細に示すため、縦断面で２部品分割冶具１を描いている。これは２つの加圧成形用ジョーを含むが、そのうち加圧成形用ジョー２だけが示されている。キャビティを制限する加圧成形用ジョー２の内部壁には切り込みネジ山付きプロファイル３が取付けられている。加圧成形用ジョー２が閉鎖位置になった後、環状リングを伴うプレハブ管継手またはブランク４ｂはキャビティ５内に挿入される。配管カラーの上のブランク４ｂの後方セクション４ｂは、ネジ山を形成すべき管状セクションよりも大きい内径を有する。

挿入された管継手は、加圧成形プロセス中の管継手４ｂの線形拡張を防止するためのストッパとして役立つキャビティの中に挿入されたエジェクタスリーブ７により下から支持される。

先端部が面取りされた拡張用マンドレル６が管継手４ｂの中央開口部の中に上から挿入されて、キャビティ５内に突出する管継手４ｂの管状セクション上に外側ネジ山を形成する。

拡張用マンドレル６の挿入中、材料の半径方向流が生み出され、この流れの中で加圧成形用ジョー１の内部壁の切り込みネジ山付きプロファイル３の輪郭には材料が充填され、管継手４ｂの管状セクション上の外側ネジ山の形成を導く。拡張プロセスは、拡張用マンドレル６がスリーブ７内に挿入された時点で完了する。次にマンドレル６はその出発位置に戻り、分割冶具１は開放される。次に、外側ネジ山が付いた完成した管継手４は、エジェクタスリーブを用いて、開放した分割冶具１から取り出される。

挿入中に発生する摩擦を削減する目的で、拡張用マンドレル６の後方セクション６ａの外径を縮小した。

図３〜６は、３つの可動ジョー１０、１１、１２（図６）を伴う分割冶具８としてさらなる変形実施形態を示している。分割冶具８は、下部ダイの一構成要素として、３つのジョー１０、１１、１２が半径方向に可動となるように取付けられている軸方向に移動可能な外部リング９を含む。ジョー１０、１１および１２の外部表面は、円錐形表面部域１７を有し、外部リング９はこれに対応する円錐形内部表面１８を有し、こうしてジョー１０、１１および１２が外部リング９の内部で開閉位置へと動くことができるようになっている。ジョー１０、１１、１２は、その内側または内壁上に、切り込みネジ山付きプロファイル３を有している。ジョーの内部壁は、ジョー１０、１１、１２が閉鎖している状態で上下両側で開放しているキャビティ５を制限する。

多段プレスの移動可能なキャリッジに連結された環状構成要素１３（上部ダイ）が、外部リング９上に載っている。ジョー１０、１１、１２は、バネアセンブリの運動により開閉されるが、このアセンブリの詳細は一切示されていない。このバネアセンブリは、リング９と接触する環状構成要素１３の軸方向運動によりキャリッジの送り込み動作と共に緊張させられ、ここでジョー１０、１１、１２を伴うプロセスリング９はストッパ１４に対抗して動かされる。反対方向への運動と共に、バネアセンブリは緩められ、リング９は、ジョーが開放するにつれてプロセス内で上向きに動く。この装置にはさらに、拡張用マンドレル６およびストッパとしても役立つスリーブ様のエジェクタ７も含まれている。拡張用マンドレル６の軸方向運動は、キャリッジの運動により制御される。図３は、閉鎖され緊張条件下にある分割冶具８を示す。ブランク７または管継手４ｂは、詳細には示されていない把持装置を用いて上流側プロセス段Ｖの冶具から移送されており、分割冶具８のキャビティ５内に挿入される。投入は、冶具が開放した状態で行なわれる。管継手４ｂは、バネの張力下でエジェクタスリーブ７により下面から支持される。

拡張用マンドレル６はその後、キャリッジの送り込み動作を介して図４に示されているように被加工物（管継手）の中央キャビティ内に上から挿入される。先に説明した通り、拡張プロセスによって、管継手４ｂの管状セクション上に外側ネジ山が形成される。

整形プロセスが完了した時点で、拡張用マンドレル６および環状構成要素１３はその出発位置に戻される。バネアセンブリは緩められ、加圧成形用ジョー１０、１１、１２を開放位置（図５）へと動かす。初期張力下にあるエジェクタスリーブ７は、分割冶具が開放している状態で解放される。これは、今や完成した成形部品４のためのエジェクタとしての機能を引き受ける。

マンドレル６を動かす代りに、閉鎖した分割冶具をマンドレルを介して動かすこともできる。これは、多段プレスの設計配置に左右される。

拡張プロセス中に分割冶具の閉鎖縁部の部域内に長手方向縁部が形成されるのを防ぐため、上にネジ山を形成するべきブランクの管状セクションの上を長手方向に走るリセスまたはくぼみを作ることができる。これらは、図６に示されているように、分割冶具の加圧成形用ジョー１０、１１、１２の閉鎖縁部がある点において半径方向に配置されなくてはならない。その後、これに対応してブランクも冶具内に挿入しなくてはならない。

図１２は、ブランクも管継手も無く冶具が閉鎖状態にある、このための別の変形態様を示している。個々のジョー１０、１１、１２の切り込みネジ山付きプロファイル３は、各ケースにおいてジョー１０、１１、１２の閉鎖空隙または縁部の方向で個々のネジ山のプロファイル深さまたはネジ山深さ３ｂが削減されるような形で形成されている。このとき、ジョー１０、１１、１２の閉鎖縁部の隣接部域内に切り込みネジ山付きプロファイルは全く存在しない。

こうして、押出しプロセスのために閉鎖空隙内に材料が入る危険性は著しく低減される。

２つの前述した措置を組み合わせることも同様に可能である。

図７〜１０は、異なる幾何形状をもつ拡張用マンドレルのさらなる変形実施形態を示している。拡張用マンドレル１５（図７および８）は、２つの異なる形状整形ゾーンを有する。最初に被加工物４ｂのキャビティ内に挿入される上部セクション１５ａの横断面形状は、丸味のついたコーナーを有する三角形１５ｂとして形成される。このセクションを被加工物４ｂのキャビティ内に挿入する間、材料は当初これらのコーナーの作用範囲内でネジ山付きプロファイル３の輪郭内のみに流れ込む。後続セクション１５ｃの横断面形状はキャビティに適合される。例えば管状キャビティの場合、これは円形の横断面形状を有する。

図９および１０で示されている拡張用マンドレルは、被加工物４ｂのキャビティが、長手方向に走る個々のチャンバへと分割される場合に使用される。分割されたキャビティ内に導入されるその上部セクション１６ａにおいて、拡張用マンドレル１６は２つの長手方向に走るマンドレルセクション１６ｂおよび１６ｃを有し、これらの間に空隙または自由空間１６ｄが設けられる。材料は次に、マンドレルセクション１６ｂおよび１６ｃの表面部域全体にわたりネジ山付きプロファイルの輪郭内に半径方向に流れ込む。このように作り出された外側ネジ山は、空隙または自由空間１６ｄがある反対側の点において長手方向で中断される。

Claims (21)

1. 安定した連結または締結要素としての中空ネジ、中空シャフト、ネジ込みスリーブまたは継手として使用するための中空金属被加工物上に外側ネジ山を無切削で形成するための方法であって、移動可能なキャリッジ（２１）および固定式被加工物キャリヤユニット（２２）を含む多段プレス（２０）の内部に基本材料として線材または棒材ストック（２７）が供給され、１つ以上の再整形段（ＩＩ〜Ｖ）内で押出しプロセスおよびアップセットプロセスにより完成中空ブランク（４ｂ）の形に再整形され、前記プレハブ中空ブランク（４ｂ）がさらなる段（ＶＩ）にて前記多段プレス（２０）の内部で、キャビティを有する多部品分割冶具（１、８）内に挿入され、このキャビティの内部壁には切り込みねじ山付きプロファイル（３）が具備され、前記分割冶具（１、８）の閉鎖状態において、少なくとも１つのマンドレル（６）が前記ブランク（４ｂ）の中央開口部内に挿入され、前記ブランク（４ｂ）が前記マンドレル（６、１５、１６）によりプロセス中に拡張され、前記ネジ山付きプロファイル（３、３ａ）の輪郭が半径方向材料流により充填され、最終的に、前記多部品分割冶具（１、８）を開放した後に、完成した被加工物（４）が前記冶具から取り出されることを特徴とする方法。
2. 前記マンドレル（６、１５、１６）の運動の間に、前記分割冶具（１、８）内に挿入された前記ブランクが長手方向に伸長しないようにしっかりと固定されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記分割冶具（１、８）のジョー（１０、１１、１２）の開閉運動ならびに前記マンドレル（６、１５、１６）の前記運動が、前記多段プレス（２０）の中央駆動ユニットによって始動されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記中空ブランク（４ｂ）の前記中央開口部が、円形、楕円形または三葉形の横断面形状を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記ブランク（４ｂ）の前記キャビティが少なくとも１つの隔壁によって複数のキャビティセクションに分割され、複数のマンドレルセクション（１６）を含むマンドレルがキャビティ内に導入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記ブランク（４ｂ）の前記キャビティを取り囲む制限壁が、１つ以上の点で中断されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記切り込みネジ山付きプロファイル（３）の前記プロファイル深さ（３ａ）が、前記ジョー（１０、１１、１２）の閉鎖縁部の部域内で削減され、その結果、ねじ山の無いまたは低いネジ山しかないプロファイルが、前記ブランク（４ｂ）上の、前記ジョー（１０、１１、１２）の前記閉鎖縁部の前記部域内にある点に形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記ネジ山付きプロファイル（３）が異なるネジ山幾何形状の複数のネジ山セクションを含み、異なるネジ山幾何形状のネジ山セクションが前記膨張プロセス中に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 他のプロファイルを含むネジ山付きプロファイル（３）が形成されること、または他のプロファイルを前記ネジ山付きプロファイルの外側に形成できることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法
10. 異なる形状整形ゾーンを伴うマンドレル（１５、１６）が前記外側ネジ山を整形するために使用され、ここで前記マンドレル（１５、１６）は、丸味のついたコーナーをもつ多角形接触表面を伴う第１のセクションを有し、前記ブランク（４ｂ）の前記内部壁は前記コーナーの作用範囲内のみで半径方向に伸張させられ、前記マンドレルがその後、前記被加工物のキャビティの前記横断面形状に一致させられ前記拡張プロセス中の前記ネジ山の前記最終整形を担う第２のセクションを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ネジ山の整形用に意図された前記部域内の前記中空ブランク（４ｂ）が、前記分割冶具（１、８）の前記ジョー（２、１０、１１、１２）が接触する点に配置された長手方向に走る小さいリセス（４ａ）を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 開閉位置へと可動であり、中空ブランク（４ｂ）を中に挿入できる少なくとも１つの中央開口部を伴うキャビティ（５）を備えた少なくとも１つの多部品分割冶具（１、８）が、移動可能なキャリッジ（２１）および固定式被加工物キャリヤユニット（２２）を伴う多段プレス（２０）の内部で、前記キャリッジ（２１）上または前記固定式被加工物キャリヤユニット（２２）上のいずれかに配置されており、ここで前記キャビティ（５）を制限する前記ジョー（２、１０、１１、１２）の前記内部壁には、切り込みネジ山付きプロファイル（３）が具備されており、前記中空ブランク（４ｂ）内への挿入が可能な少なくとも１つのマンドレル（６、１５、１６）は、拡張用マンドレル（６、１５、１６）および／または分割冶具（２、８）が駆動ユニットにより可動である状態で、前記多段プレス内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
13. 前記分割冶具（１、８）から離れて、別のかしめ冶具（２３）、少なくとも１つの逆押出し冶具（２４、２５）および穿孔冶具（２６）が前記多段プレス（２０）の内部に位置づけされ、前記冶具（２３、２４、２５、２６）にはダイ（２８ａ、２８ｂ）が取付けられ、ダイ（２８ａ）は前記キャリッジ（２１）上に位置づけされ、もう一方の反対側ダイ（２８ｂ）は前記被加工物キャリヤユニット（２２）上に位置づけされていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記膨張プロセス中に前記ブランク（４ｂ）の位置をしっかり固定するために少なくとも１つのストッパ（７）が具備されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記ジョー（２、１０、１１、１２）の前記切り込みネジ山付きプロファイル（３）は、前記ネジ山深さ（３ａ）が前記ジョーの前記周囲ゾーンへ向かう遷移部域内の両側で連続的に削減されるような形で構成されていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記ジョー（２、１０、１１、１２）の前記内部壁により制限された前記キャビティ（５）は、前記ジョーの閉鎖状態において前記キャビティ（５）の前記内部壁と前記挿入可能ブランク（４ｂ）の前記表面部域との間には制限されたあそびまたは接触しかないような形で寸法決定されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
17. 前記ジョー（２、１０、１１、１２）の前記ネジ山付きプロファイル（３）がその他のプロファイルにより中断されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. 前記ネジ山付きプロファイルの外側の前記ジョー（２、１０、１１、１２）に他のプロファイルが取付けられることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 別個の駆動機構が、前記ジョー（１０、１１、１２）を動かすために具備されていることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記膨張用マンドレル（１５）が異なる形状整形セクション（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を有し、ここで前記ブランク（４ｂ）内に挿入され得る前記第１のセクション（１５ａ）が多角形構成を有し、前記ブランク（４ｂ）と接触する前記コーナーまたは縁部に丸味がついていることを特徴とする請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記膨張用マンドレル（１６）は複数の長手方向に走るセクションまたはセグメント（１６ｂ、１６ｃ）を含み、これらの間に、半径方向に自由空間（１６ｄ）が配置されていることを特徴とする請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の装置。

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