TORNILLO FORMADOR DE ROSCA Y FORMADOR DE AGUJERO
La invención se refiere a un tornillo formador de rosca y formador de agujero que comprende una cabeza con ranuras para acomodar una herramienta, un cuerpo roscado y una parte formadora de agujero cónicamente convergente que termina en una pieza extremo romo, el cual de esta manera no forma un punto. Un tornillo de este tipo se conoce de EP 0 464 071 Bl. Este tornillo utiliza una pieza extremo que actúa como una parte trituradora de agujero, la cual termina en una superficie de fricción coronada que se engrana con una pieza a máquina para el propósito de formar un agujero y se gira bajo presión de tal forma que el movimiento de trituración de la superficie de fricción coronada contra la pieza a máquina, usualmente una hoja metálica, calienta la pieza a máquina de tal forma que el material de la pieza a máquina transiciona a su rango dúctil, en el cual es lo suficientemente elástico en la dirección radial para lograr un ensanchamiento deseado del agujero, incluyendo
el desplazamiento de material para formar un paso. Para lograr este estado atenuado del material de la pieza a máquina, el tornillo deberá girarse bajo alta presión, debido a que inicialmente es un contacto de punto de la pieza extremo romo contra la pieza a máquina, ya que el contacto de punto en la dirección radial permite solamente se utilice una pequeña área de contacto. Para generar la cantidad necesaria de calor, esta concentración sobre un muy pequeña área de contacto hace necesario trabajar con una presión correspondientemente alta. El objeto de la invención es mejorar el tornillo formador de rosca y formador de agujero conocido de tal forma que requiera mucho menos presión a fin de formar el agujero. De acuerdo a la invención, esto se logra al proporcionar la pieza extremo con una indentación coaxial que se rodea por un borde cuyo diámetro exterior (d) es 0.25 a 0.75 veces más pequeño que el diámetro máximo (D) de la parte formadora de agujero. El borde que rodea la indentación coaxial da como resultado un área de contacto
mucho más grande, en comparación un contacto de punto, y por lo tanto, sus tancialmente aumenta la fricción entre la pieza extremo romo y la pieza a máquina, de tal forma que al aplicar una presión relativamente baja a la pieza a máquina, la última se ablanda en la región de borde/ que permite a la pieza extremo pasar a través de la pieza a máquina y crear un paso particularmente formado de manera uniforme. Este paso se da como resultado cuando la parte formadora de agujero convergente, la cual presiona su superficie relativamente grande contra el agujero formado en la pieza a máquina, ensancha el agujero y de esta manera produce rápidamente una cantidad mayor de calor, lo cual da como resultado una formación uniforme del paso. El tornillo formador de rosca y formador de agujero de acuerdo a la invención, por lo tanto, se adecúa extremadamente bien para atornillarse en una parte de hoja en la cual el tornillo forma el agujero y por consecuencia corta la rosca por medio del cuerpo roscado, logrando de ese modo un sitio liberable, seguro para el tornillo en la parte de hoja u hoja metálica.
Es suficiente diseñar la indentación como un diámetro interior corto. La formación del paso da como resultado el efecto de que el paso se extiende en la dirección de la introducción de tornillo asi como también en la dirección opuesta. Esto puede soportarse por el hecho de que se proporcionan los rebordes que pasan como las roscas a lo largo de la parte formadora de agujero, los cuales se sitúan simétricamente opuestos entre si y tienen una inclinación que es un múltiplo de la inclinación de la rosca del cuerpo roscado. La parte formadora de agujero, por lo tanto, se proporciona con rebordes particularmente empinados cuya acción durante la formación de agujeros soporta la tendencia mediante la cual el paso llega a ser particularmente pronunciado. La parte formadora de agujero puede diseñarse ventajosamente para que tenga una forma cónica, es decir, se conifique uniformemente en la dirección de su pieza extremo romo. También es posible proporcionar la parte formadora de agujero con múltiples áreas planas simétricamente colocadas que
tienen una sección transversal redonda y se fusionan entre si. En este caso, se obtienen las secciones transversales poligonales redondas, que aplican una presión particularmente alta al material de la parte de hoja por medio de sus esquinas redondas durante la penetración de la pieza extremo, reduciendo de ese modo correspondientemente la energía requerida para presionar y atornillar el tornillo en el material. Las modalidades ejemplares de la invención se ilustran en las figuras, en donde: La Figura 1 muestra una vista en perspectiva del tornillo; La Figura 2 muestra la parte formadora de agujero del tornillo de acuerdo a la Figura 1 en una vista transversal a lo largo de la línea II-II de la Figura 1 ; La Figura 3 muestra una sección transversal de la pieza extremo del tornillo en una vista transversal de acuerdo a la línea III-III de la Figura 2 ; La Figura 4 muestra un tornillo similar a aquel de acuerdo a la Figura 1, que tiene rebordes que pasan como las roscas a lo largo
de la parte formadora de agujero; La Figura 5 muestra una sección transversal de la parte formadora de agujero de acuerdo a la Figura 4 a lo largo de la linea V-V en una representación alargada; La Figura 6 también muestra una sección transversal, similar a aquella de acuerdo a la Figura 5, pero con respecto a una parte formadora de agujero que tiene tres rebordes; La Figura 7 muestra la parte formadora de agujero que incluye rebordes que se extienden solamente sobre la región posterior de la: parte formadora de agujero; La Figura 8 muestra una vista en perspectiva de la parte formadora de agujero, incluyendo las áreas planas simétricamente colocadas ; La Figura 9 muestra una sección transversal de la parte formadora de agujero de acuerdo a la Figura 8 a lo largo de la linea IX- I X ;
Las Figuras 10a, 10b, 10c muestran la parte formadora de agujero de acuerdo al tornillo ilustrado en la Figura 1 en diferentes fases de penetración de y el paso a través de
una pieza de hoja. La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un tornillo formador de rosca y formador de agujero 1 de acuerdo a la invención. El tornillo tiene una cabeza de tornillo 2, cuerpo roscado 3 y parte formadora de agujero 4, que se utiliza para atornillarse en una pieza de hoja metálica (véanse Figuras
10a a c) . La cabeza de tornillo 2 se proporciona con cualquier tipo de receptáculo conocido por un arrastre. La parte formadora de agujero 4, que se sitúa por debajo del cuerpo roscado 3, se proporciona con una forma cónica y converge hacia la pieza extremo 5, que se engrana con una pieza a máquina y se gira para el propósito de atornillarse en la pieza a máquina, en particular, una hoja. La pieza extremo 5 tiene un borde romo 6, el cual rodea una indentación coaxial 7 que se diseña en este caso como un diámetro interior redondo, corto. El borde 6 también puede proporcionarse con un diseño más estrecho, el cual depende del método de fabricación particular. En un tornillo que tiene un diámetro interior de rosca de 5 mm y un diámetro de parte formadora de agujero D de
4 mm, el diámetro exterior del borde 6 es un máximo de 3 mm . La indentación coaxial 7 diseñada como un diámetro interior se proyecta aproximadamente 3 mm o menos en la parte formadora de agujero 4 (también véase Figura 2) . El borde 6 formado por la indentación coaxial 7 produce un diámetro lo suficientemente grande cuando se engrana con una pieza a máquina a fin de calentar rápidamente la pieza de hoja cuando el tornillo 1 gira, de tal forma que el material de la pieza de hoja fluye y permite a la parte formadora de agujero 4 penetrar la pieza de hoja (en este aspecto, véanse Figuras 10a a 10c) . Debido al diseño de la pieza extremo 5 de la parte formadora de agujero 4, por lo tanto, este proporciona una distinta desventaja sobre los tornillos formadores de agujero teniendo más o menos punto de contacto entre la parte formadora de agujero y una pieza de hoja, que el diámetro del borde 6 hace posible lograr un grado sustancial de calor friccional, que permite al tornillo penetrar rápidamente una pieza a máquina. La Figura 2 muestra una vista ampliada
de la parte formadora de agujero 4 y la pieza extremo 5, ésta siendo una vista transversal a lo largo de la linea II-II de la Figura 1 en la región de indentación coaxial 7. Esta vista transversal muestra que la indentación 7 es un diámetro interior corto que deja un borde lo suficientemente grande 6, que a su vez se asegura de, según se describe en relación con la Figura 1, que el calentamiento necesario rápidamente ocurra en este punto cuando el tornillo se engrana con una pieza de hoja. Para facilitar el ensanchamiento del agujero formado de esta manera después de que la pieza extremo 5 penetra una pieza de hoja, la parte formadora de agujero 8 de acuerdo a la Figura 4 se proporciona con rebordes tipo rosca 9 y 10 (los rebordes adicionales no están visibles) , los cuales extraen la parte formadora de agujero 8 hacia el material atenuado de la pieza de hoja sobre la base de su acción tipo rosca y de ese modo ensanchan el agujero formado hasta que la parte formadora de agujero 8 extrae al último el cuerpo roscado 3, incluyendo inicialmente los giros de rosca plana/ en el agujero formado. Los rebordes 9 y
, por lo tanto, proporcionan una acción complementaria a la acción de acuerdo al diseño ilustrado en la Figura 1, el cual podrá utilizarse como una función del material particular empleado para una pieza de hoja, a pesar de que una parte formadora de agujero lisa, según se ilustra en la Figura 1, es suficiente en varios casos para penetrar una pieza de ho j a . La figura 5 muestra una vista transversal a lo largo de la linea V-V de la Figura 4, de la cual puede observarse que la parte formadora de agujero 8 transversal representada se proporciona con cuatro rebordes 9, 10, 11 y 12. La Figura 6 muestra una modificación del diseño de acuerdo a la Figura 5, de acuerdo a la cual la parte formadora de agujero 13 ilustrada aqui se proporciona con solamente tres rebordes 14, 15 y 16. Los rebordes de acuerdo a las Figuras 4, 5 y 6, que se extienden sobre la longitud completa de la parte formadora de agujero 8, también pueden hacerse más cortos si es necesario, según se ilustra en la Figura 7.
Los rebordes 18 y 19 proporcionados sobre una parte formadora de agujero 17 en este caso se extienden solamente sobre aproximadamente la mitad de la longitud de la parte formadora de agujero 17, es decir, la parte formadora de agujero 17 forma un agujero en la pieza de hoja, inicialmente por el borde 6 solo, sobre la base del calentamiento de la pieza de hoja, hasta que los rebordes 18 y 19 (y otros no mostrados) se engranan y continúan extrayendo la parte formadora de agujero 17 hacia el material de la pieza de hoja. Los rebordes más cortos 18 y 19 ilustrados en la Figura 7 podrán utilizarse para una ventaja en particular si tal üso prueba ser adecuado por razones de fabricación . Un diseño particular adicional de la parte formadora de agujero 20 se muestra en la Figura 8, que, de acuerdo a la vista transversal ilustrada en la Figura 9 a lo largo de la linea IX-IX de la Figura 8, es una instalación poligonal de lo que es, en principio, un diseño cónico de la parte formadora de agujero 20, que sirve para ensanchar más el agujero inicialmente producido
en la pieza de hoja. La vista transversal ilustrada en la Figura 9 de la parte formadora de agujero 20 de la Figura 8 muestra un diseño poligonal que tiene siete áreas planas 21 que se rodean y se fusionan entre si, de tal forma que estas áreas redondas 22 favorablemente desplazan el material de una pieza de hoja sin cortarlo, prensan el material a un lado y de ese modo ensanchan correspondientemente un agujero ya producido. La linea circular rota se pretende que .clarifique la posición de las áreas redondas 22 en el circulo. Las Figuras 10a, b y c muestran tres fases en las cuales un tornillo, según se ilustra en la Figura 1, penetra la pieza de hoja 23. La pieza extremo 5 de la parte formadora de agujero 4 primero penetra la pieza de hoja 23, después de que el material de la pieza de hoja 23 se calienta, se prensa a través de la pieza de hoja hasta que la pieza extremo 5 ha pasado completamente a través de la pieza de hoja 2 [sic; 23] (véase Figura 10b) , de tal forma que la parte formadora de agujero 4 ahora ensancha el agujero formado por
medio de su diseño cónico hasta que la parte formadora de agujero 4 finalmente pasa toda la vía a través del agujero formado y la rosca del cuerpo roscado 3 ha penetrado el agujero y cortado su rosca, y el tornillo continua pasando a través de la pieza de hoja 23 como resultado de su acción de roscado, finalmente de ese modo estableciendo la conexión entre el tornillo y la pieza de hoja 23.