NL8006295A - Zelf-borende en -tappende schroef en snijgereedschap voor het maken daarvan. - Google Patents

Description

Titel : Zelf-borende en -tappende schroef en snijgereedschap voor het maken daarvan. ________________________i_________ VO 1211

De uitvinding heeft betrekking op een zelf-borende en -tappende schroef en snijgereedschap voor het maken daarvan.

Er zijn reeds verschillende zelf-tappende schroeven ontwikkeld.

Het is de deskundige nog niet geheel bekend waarop zelf-borende schroe-5 ven in bepaalde materiaalsoorten wel en in andere niet gedreven kunnen worden. Voor bepaalde toepassingen is het bijvoorbeeld bekend, dat bij voldoende snelheid een eenvoudige punt van een nagel in materiaal kan dringen, bijvoorbeeld een droge wand. Anderzijds kunnen tot nog toe voorgestelde zelf-borende schroeven naar wens in laag gelegeerde harde 10 staalsoorten worden gedraaid.

Twee basiskriteria moeten bij het ontwerpen van zelf-borende i schroeven in acht worden genomen; 1) de grootte van de einddruk, welke wordt vereist om de schroef te doen boren en (2) de tijd in seconden, welke nodig is om de schroef in het betreffende, te boren materiaal te 15 doen dringen. In een produktiestraat waar een groot aantal bevestigingsmiddelen door een arbeider in een uur behandeld moet worden, kan het terugdringen van de eindbelasting en de boortijd voordelig zijn zowel voor de betreffende arbeider als de werkgever.

De uitvinding beoogt op de eerste plaats het verschaffen van een 20 zelf-borende schroef, welke -met een lage einddruk kan worden ingedreven.

Een verder doel is het verschaffen van een zelf-borende schroef, welke zelfs bij verminderde eindbelasting minder tijd voor het boren behoeft.

De zelf-borende, zelf-tappende schroef volgens de uitvinding is 25 geschikt om gedreven te worden in laag-gelegeerde staalsoorten met een grote sterkte.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze om een zelf-borende schroef te maken, welke leidt tot een grotere samenhang van het produkt.

30 Voorts beoogt de uitvinding snijgereedschap te verschaffen voor het aanbrengen van een spaangroef met spaanbrekende eigenschappen.

De uitvinding beoogt verder snijgereedschap te verschaffen voor het aanpunten van de zelf-borende schroef, welke punt in hoofdzaak een convexe vorm heeft. Deze vorm kan een gelijkmatige straal hebben of zijn gevormd 35 nit twee elkaar snijdende vlakken, welke een stompe hoek .insluiten, welke o λ n a o o 5 - 2 - kleiner is dan 180°, bij voorkeur ongeveer 172s°.

Bovenstaande bijzonderheden worden volgens de uitvinding verwezenlijkt door een zelf-borende schroef met een samengestelde spaangroef, d.w.z. een groef, welke zowel een recht als een gebogen gedeelte heeft, 5 waarbij de afronding van het gebogen gedeelte gelijkmatig is in een vlak, dat haaks op de as van de groef staat. Het rechte gedeelte omvat tenminste een gedeelte van de snijraad, terwijl het gebogen gedeelte tenminste het spaan-verwijderende vlak omvat. Onder bepaalde omstandigheden kan het gebogen gedeelte tevens deel uitmaken van de snijrand, dat kan worden 10 aangeduid als het voorgelegen einde van de groef, dat zich voor de beitel bevindt.

De zelf-borende schroef volgens de uitvinding wordt vervaardigd onder toepassing van rondsnijgereedschap in plaats van de bekende zagen voor het aanbrengen van de groef en de punt.

15 Een van de voordelen van afgerond gereedschap is, dat anders dan bij de bekende zagen, met scherpe tanden, weinig of geen materiaal uit de diameter wordt ontnomen. Aldus kan een optimale groeivorm op snelle wijze worden geproduceerd, d.w.z. er is minder variatie in kwaliteit als gevolg van slijtage van het snijgereedschap. Een verder voordeel, 20 dat bijdraagt tot de samenhang is, dat de tanden sterker zijn en minder kans op buiging bestaat.

Bij het maken van de zelf-borende schroeven worden de groefsnijders gelijktijdig in de schacht van de ruwe schroef gezet volgens assen welke evenwijdig lopen, doch verzet zijn. De langsassen van het snij-25 gereedschap hellen onder dezelfde, doch tegengestelde scherpe hoeken ten opzichte van de assen van het vormstuk wanneer het snij gereedschap volgens de evenwijdig lopende bewegingsassen wordt verplaatst. De groef heeft dan een recht gedeelte, dat overeenstemt met de zijde van het snijgereedschap en een afronding, welke overeenstemt met de afronding aan de top van de 30 snijtand.

De schroef kan zijn voorzien van een gebruikelijke punt van 90° of 105° , danwel kan deze worden gevormd door snijgereedschap met een in hoofdzaak concave tandvorm. Daardoor ontstaat een in hoofdzaak convexe punt, waarbij elk gedeelte een gelijkmatige kromtestraal heeft danwel 35 door deze gevormd door platte vlakken, welke elkaar snijden en een hoek insluiten van 172¾0. In het laatste geval heeft de boorpunt een samengestelde hoek welke aan de top 105° is en overigens 90°· 8006295 ·*· + - 3 -

De zelf-borende schroef volgens de uitvinding heeft een sterkere snijrand, waardoor deze minder gemakkelijk "breekt in hard materiaal. Doordat de punt hetrekkelijk klein is kan ook de <3ruk, welke voor het "boren wordt vereist, laag gehouden worden.

5 Verdere bijzonderheden van de uitvinding worden onder verwijzing naar de tekening nader toegelieht. Daarin toont : fig. 1 een zij-aanzicht van een zelf-borende, -tappende schroef volgens de uitvinding; fig. 2 een zij-aanzicht van de schroef volgens fig. 1 gezien in 10 de richting van de pijlen ÏI-II; fig. 3 op vergrote schaal de boorpunt volgens fig. 2; fig. U een zij-aanzicht van de boorpunt haaks op de beitel, respectievelijk de lijn IV-IV in fig. 3; fig. 5 een zij-aanzicht evenwijdig aan de snijrand of volgens de 1J lijn V-V van fig. 3; fig. 6 een zij-aanzicht volgens de lijn VI-VI van fig. 3 volgens een lijn die evenwijdig loopt aan de beitelpunt; fig. 7 een zij-aanzicht over de lijn VII-VH van fig. 3; fig. 8 een zij-aanzicht over de lijn VIII-VIII van fig. 7, volgens 20 de lijn welke haaks op de as van een van de groeven staat; fig. 9 een eindaanzicht van een schroef volgens de uitvinding, waarbij de snijranden zich nabij het midden bevinden, d.w.z. zij strekken zich uit nabij hetzelfde diametrale vlak; fig. 10 een andere uitvoeringsvorm, van de snijranden welke in 25 hoofdzaak coaxiaal lopen, d.w.z. nabij het midden; fig. 11 een eindaanzicht van een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding met spaan-brekende eigenschappen; fig. 12 een zij-aanzicht van fig. 10 over de lijn XII-XÏI; fig. 13 een doorsnede volgens de lijn XIII-XIII van fig. 12 met 30 het bijbehorende gereedschap voor de groef; fig. 1UA een niet van een groef voorziene ruwe schroef met een punthoek van 90°; fig. 14b een zij-aanzicht van een standaard punthoek van 105°; fig. ikC een zij-aanzicht van een uitvoeringsvorm met een convexe 35 punt en het bijbehorende gereedschap; en fig. ito een zij-aanzicht van een andere uitvoeringsvorm van een convexe punt, waarvan de hiel wordt gevormd door een stel onder een hoek 8006295 - b - staande vlakken, met: het:-gereedschap waarmede deze punt vervaardigd kan worden.

De zelf-borende, zelf-tappende schroef volgens de uitvinding is als geheel door 10 aangeduid. De fig. 1 - 8 tonen verschillende aanzich-5 ten van een uitvoeringsvorm, waaruit de gestalte van de boorpunt 12 blijkt. De zelf-tappende schroefdraad 1^ kan op elke geschikte wijze zijn vervaardigd.

De punt 12 van de boor wordt vervaardigd met afgerond snij gereedschap zowel voor de groef als de punt in plaats van de gebruikelijke za-10 gen, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischriffc 3.933.075· Het niet weergegeven snij gereeds chap voor de groeven wordt ter weerszijden van het ruwe vormstuk geplaatst met de langsassen onder dezelfde hoeken, bijvoorbeeld 15°, met betrekking tot de as van het vormstuk. Anders dan de techniek volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.933.075, waarbij 15 Het gereedschap op het vormstuk wordt gezet, met de assen radiaal daarop, ter vorming van een gelijkmatig afgeronde groef, wordt bij het vormen van de groeven 16 en 18 in de schroef 10 volgens de uitvinding, het gereedschap zodanig op het vormstuk gezet, dat de zijden een recht gedeelte 20 en 22 (zie fig. 8) vormen in elk van de groeven. Elke groef heeft 20 dan een samengestelde vorm met een recht gedeelte 20, 22 en een afgerond gedeelte 2b, 26. Doelmatig bevatten de rechte gedeelten 20, 22 de snij-randen 28 en 30, terwijl de afgeronde gedeelten 2b en 26 het achter- of spaan-geleidende vlak 32 en 3^ vormen. De middens van het snijgereedschap liggen zodanig boven het einde van het vormstuk, dat het dunste gedeelte 25 van de rug achter de punt gelegen is.

Een beitel 36 wordt gevormd door de twee elkaar snijdende hielge-deelten 38 en 1*0. De beitel 36 vormt een scherpe hoek met elk van de snijranden 28 en 30 in de orden van grootte van 30°. De vorm van de snij-randen 28, 30 en de aehtervlakken 32, 3^, zoals deze blijken uit fig. 2 en 30 3, zijn noodzakelijkerwijs de sommatie van de effecten van de groeven 16 en 18 en de afwerking van de hielgedeelten 38 en Uo.

Teneinde de vorm van de groef buiten het effect van de punt te tonen is in fig. 8 over de lijn VIII-VIII van fig. 7 een doorsnede weergegeven, welke haaks op de as van de groef 16 staat. Het platte vlak 20 35 ligt achter of onder de radiale middenlijn die verder aangeduid als onder het midden, welke evenwijdig loopt aan de twee snijranden 28 en 30. Dit is het. gevolg van de helling van de groeven 16 en 18 ten opzichte van de 8006295 * - 5 - langsas van de schroef. Het afgeronde gedeelte 2k heeft een gelijkmatige kromtestraal in dit vlak, welke overeenstemt met de afronding van het snij'gereedschap dat deze heeft gevormd. De lijn VIII-VIII staat niet haaks op de as van de groef 18, doch helft daarentegen onder 30° ten op-5 zichte daarvan.Fig. 8 dient om aan te tonen welke invloed de punt heeft óp het eindaanzicht van het "bevestigingsmiddel.

Een andere "bijzonderheid van de groefvorm toont fig. 6. Het elkaar snijden van de schuin geplaatste snijgereedschappen op het cilindervlak van de schacht resulteert in gebogen achterranden k2 en van de groe-10 ven 16 en 18. Tezamen met de ronde vorm van het snijgereedschap vormt dit een soort lepel nabij de snijranden 28 en 30. Deze lepelvorm zorgt ervoor, dat het bevestigingsmiddel zichzelf in het geboorde gat trekt, waarbij tenminste gedeeltelijk een doelmatige boorwerking wordt verkregen.

15 Ofschoon volgens een voorkeursuitvoeringsvorm de snijranden zich boven het midden bevinden, is het duidelijk dat door het verminderen van de diepte van de inzet van het snijgereedschap en een verplaatsing daarvan naar opzij, zowel een ligging onder het midden als daarin kan worden verkregen. Deze alternatieve vormen zijn weergegeven in respectievelijk 20 fig. 9 en 10. Deze uitvoeringsvorm omvatten de gebogen gedeelten 32 en 3¼ van de groeven delen van de snijranden 28 en 30, waardoor de snijrand een samengestelde vorm verkrijgt. Bij deze alternatieve uitvoeringsvorm is het van belang een betrekkelijk korte beitellengte aan te houden teneinde er zeker van te zijn, dat bij het aanvankelijk boren met een lagere 25 einddruk kan worden gewerkt.

Fig. 11 - 13 tonen een ander aspect van de uitvinding. Tot nog toe wordt spaan-brekende werking slechts verkregen met gesmeden punten aan boorschroeven. Volgens de uitvinding lopen smalle troggen h6 en U8 in de langsrichting van elk van de geslepen groeven l6 en 18. Deze spaan-bre-30 kende eigenschap wordt verkregen door snijgereedschap 50 (fig. 13). Dit snijgereedschap 50 heeft een aantal tanden 52 (bij voorkeur wordt snijgereedschap gebruikt met 20 of 32 tanden). Elke tand 52 heeft een samengesteld profiel, bestaande uit een gelijkmatig eerste afgerond gedeelte 5^ en een gebogen ribbe 56 met een tweede, kleinere kromtestraal. De 35 ribbe 56 kan verzet zijn ten opzichte van de middellijn hetzij naar de ene hetzij naar de andere kant afhankelijk van de gewenste groefvorm. Ofschoon slechts de vorm boven het midden is getoond, is het duidelijk dat 8006295 - 6 - de spaan-brekende trog ook toegepast kan worden bij de uitvoeringsvorm met de groef onder of in bet midden soals weergegeven in fig. 9 en 10. Verder is bet duidelijk, dat bet snijgereedscbap kan worden gewijzigd, waarbij de ribbe dwars op bet vlak van de afgeronde tand loopt teneinde 5 de stand van de trog binnen de groef te kunnen wijzigen en de spaanbreker ter weerszijden van de beitel aan te kunnen brengen.

Zoals reeds opgemerkfc kan bet eindaanzicbt van de boorschroef 10 (zoals weergegeven in fig. 3, 9, 10) en de vorm van de schroef variëren, afhankelijk van de punt, welke aan het ruwe vormstuk wordt gemaakt. Het 10 kan voorkomen, dat een bepaalde punt in de ene materiaalsoort wel en in een andere materiaalsoort niet gemaakt kan worden. Inleidende proefnemingen tonen, dat een in het algemeen afgeronde punt als weergegeven in fig. 1UC een andere puntvorm uit sluit wanneer deze wordt gecombineerd met een groeivorm als boven besproken. Voor het maken van een in hoofd-15 zaak afgeronde punt wordt een eerste, niet-weergegeven, snijgereedschap gebruikt met concave tanden om een in hoofdzaak driehoekig gedeelte van het vormstuk weg te nemen, gevolgd door het maken van de groef voor het doel ontstaan van het hielgedeelte Uo en vervolgens tweede snijgereed-schap 58 met concave tanden 60, dat het hoelgedeelte 38 en de beitel 20 36 vormt.

Ben andere in hoofdzaak convexe punt toont fig. l^D. In deze uitvoeringsvorm bestaan--dè:'-hielgedcelten elk uit een paar platte vlakken 62 en 6h, welke een stompe hoek insluiten. De in hoofdzaak convexe punt wordt bij deze uitvoeringsvorm wederom gevormd door een stel snijgereed-25 schap 66 (waarvan er êén is weergegeven), "elk met tanden 68 met een am-trek die wordt gevormd door twee hoekige gedeelten 70 en 72. Deze hoekvormige gedeelten begrenzen een stompe hoek 0, welke in hoofdzaak gelijk is aan de hoek welke op de boorschroef moet worden gemaakt. Bij voorkeur zijn beide stompe hoeken gelijk aan 1722° (binnen de boorschroef en 30 buiten het snijgereedscbap gemeten). Op deze wijze heeft de punt, welke wordt gevormd door de vlakken 62 een ingesloten hoek, welke 15° groter is dan die welke wordt gevormd door de platte vlakken 6k, bijvoorbeeld 105° tegenover 90°. Uiteraard kan ook een punt met enkelvoudige hoeken, zoals 90° (fig· 1^A) en 105° (fig. 1^-B) op de schroef worden gebruikt, 35 welke onder bepaalde omstandigheden voordelen geven.

Verschillende veranderingen, modificaties en variaties kunnen worden toegepast. De in hoofdzaak convexe punt volgens fig. lUC kan een 80 06 29 5 <· '+ fc - 7 - kleinere of grotere ingesloten hoek hebben, door verschuiving van de assen van het snijgereedschap 58 met betrekking tot de as van het rave vormstuk. Met betrekking tot het boorpunt kan de vorm daar ook in gesmeed vorden. Uiteraard zijn nog andere mogelijkheden voorstelbaar zonder bui-5 ten het kader van de uitvinding te treden.

80 06 29 5

Claims (14)

1. Zelf-Lor end bevestigingsmiddel met een boort op aan êên uiteinde van de schacht, welke top een stel groeven heeft, welke zich onder gelijke overliggende hoeken uitstrekken met betrekking tot de as van het bevestigingsmiddel ter weerszijden daarvan gelegen, een stel hielgedeel- 5 ten tussen de groeven, welke hielgedeelten elkaar snijden ter vorming van een smalle beitelpunt, waarbij elke groef een snijrand heeft en een aehtervlak en een samengestelde vorm heeft, bestaande uit een recht gedeelte, dat zich binnenwaarts vanaf de snijrand van de schacht uitstrekt en tenminste een gedeelte van de snijrand omvat en een gebogen gedeelte 10 met tenminste het bedoelde aehtervlak, welk gebogen gedeelte een in hoofdzaak gelijkmatige kromtestraal heeft in een vlak, dat haaks op de as van de groef staat.

2. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 1 met bet kenmerk, dat het gebogen gedeelte een deel van de snijrand omvat.

3. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de rechte delen van de twee snijranden zich in hoofdzaak volgens een gemeenschappelijke middenlijn uitstrekken. b. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de groeven een groter vlak innemen dan een volledig kwadrant, 20 waarbij het rechte gedeelte van elke snijrand zich uitstrekt nabij een diametraal vlak, dat door beide groeven heen gaat.

5· Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het rechte gedeelte van elke snijrand nabij een diametraal vlak ligt, doch dit niet kruist.

6. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 3, b of 5 met het kenmerk, dat de ingesloten hoek tussen de twee hielgedeelten 90° is. 7· Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 3, b of 5 met het kenmerk, dat de ingesloten hoek tussen de twee hielgedeelten 105 is.

8. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 3, b of 5 met 30 het kenmerk, dat elk van de twee hielgedeelten een paar in hoofdzaak platte vlakken heeft.

9. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 8 met het kenmerk, dat het paar platte vlakken nabij de beitelpunt een ingesloten hoek van 105° hebben, terwijl het paar nabij de schachtdiameter een in- 35 gesloten hoek hebben van 90°. 8006295 Or - 9 -

10. Zelf-borend ‘bevestigingsmiddel volgens conclusie 3, U of 5 met het kenmerk, dat de elkaar snijdende hielgedeelten elk een convexe vorm hebben.

11. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 3, ^ of 5 met het 5 kenmerk, dat elke groef een spaan-brekende werking heeft.

12. Zelf-borend bevestigingsmiddel volgens conclusie 11 met het kenmerk, dat het spaahbrekende middel een ondiep kanaal omvat, dat zich in de langsrichting en in hoofdzaak evenwijdig aan de as van de groef uitstrekt.

13. Draaibaar snijgereedschap voor het in een schacht van een boor aanbrengen van groeven, waarbij elke groef tenminste een in de langsrichting zich uit strekkende, spaahbrekende trog heeft, welk gereedschap een lichaam heeft, dat draaibaar is om een centrale as, en een aantal langs de omtrek aangebrachte tanden,, waarbij het buiteneinde van elke tand 15 voorzien is van een afgeronde ribbe, welke een gebogen vorm heeft, welke snijtand zodanig materiaal uit de schacht van de schroef neemt, dat elke groef een samengestelde vorm heeft, welke complementair is aan tenminste een gedeelte van het snijgereedschap. 1^. Draaibaar snijgereedschap voor het aanpunten van de schacht van 20 een boor schroef, waarbij elke punt een halve boorpunt vormt, welk gereedschap een lichaam vormt, dat draaibaar is om een centrale as en langs de omtrek een aantal snijtanden heeft, waarbij het buiteneinde van elke tand concaaf is uitgevoerd en het materiaal uit de schacht van de boorschroef kan nemen ter vorming van een halve convexe punt.

15. Draaibaar aanpuntgereedschap volgens conclusie 1^·, waarbij het in hoofdzaak concave gedeelte van de tand gevormd is met de gelijkmatige kromtestraal.

16. Draaibaar aanpuntgereedschap volgens conclusie 14 met het kenmerk, dat het in..'hoofdzaak concave gedeelte van het gereedschap wordt gevormd 30 door twee vlakken, welke elkaar snijden ter vorming van een stompe hoek, welke kleiner is dan 180°.

17· Draaibaar aanpuntgereedschap volgens conclusie 16 met het kenmerk, dat de ingesloten stompe hoek 172s° is. 8006295