WO2024255953A1 - Vorrichtung und verfahren zum wirbeln eines innengewindes - Google Patents

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WO2024255953A1
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    • B23G2210/00—Details of threads produced
    • B23G2210/04—Internal threads

Definitions

  • the invention relates to a device for whirling an internal thread designed according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for the machining production of an internal thread by whirling.
  • EP 1 820 592 A2 deals with the production of multi-start thread-like profiles, wherein it is proposed to synchronize the speeds and angles of rotation of a workpiece and a cutting tool in such a way that the production of at least some of the threads of the profile takes place continuously.
  • a whirling mandrel used for cutting of the machine described in EP 1 820 592 A2 is guided in a so-called support head, which is a tubular part.
  • the support head has a cylindrical guide section at its end as a section of enlarged diameter, which is guided in a sliding manner on an inner surface of the workpiece.
  • the whirling mandrel projects beyond the support head including the guide section and carries a cutting tool in the area that projects beyond the guide section.
  • the cutting tool comprises a tool body equipped with a hard metal cutting insert.
  • thread whirling is a circular thread milling process.
  • a whirling tool rotates at high speed while the workpiece rotates comparatively slowly.
  • the tool and workpiece can rotate either in parallel or in opposite directions.
  • relative movements between the tool and the workpiece in the axial direction must be coordinated with the profile to be created and with the rotational movement of the workpiece.
  • machine tools with two opposing spindles are particularly suitable for thread whirling.
  • DE 19922 891 C2 discloses a tool holder with a rotatably driven tool spindle for whirling internal threads, whereby the axis of rotation of the tool runs at an angle to the axis of the threaded hole in the workpiece.
  • a drive spindle is connected to a tool spindle by a double-link universal joint shaft. This is intended to provide adjustment options that allow the tool holder to be used to produce different thread pitches.
  • DE 1 280638 A concerns a device for whirling steep and/or long internal threads.
  • a lifting movement of a whirling mandrel is derived from an obliquely arranged disk on which the whirling mandrel is supported in an articulated manner via a sliding shoe.
  • a whirling device described in DE 102011 110 131 B4 comprises a tool which is arranged on a spindle which can be driven in a rotating and linearly displaceable manner. It is possible to achieve either only a rotary movement or only a linear movement of the spindle or to achieve a simultaneous rotary and linear movement.
  • the invention is based on the object of achieving progress over the aforementioned prior art in the whirling of internal threads, whereby a particularly favorable relationship between manufacturing effort and precision is also sought for threads with a large length/diameter ratio.
  • the cutting device comprises, in a basic concept known per se, a swirl dome on which a cutting tool intended for producing the internal thread is located.
  • the cutting device also comprises an elongated guide part that supports the swirl dome.
  • a guide section is formed at the end of the guide part, which has an enlarged diameter in relation to the adjacent area, i.e. shaft, of the guide part and is intended for contacting an inner circumferential surface of a workpiece.
  • the shaft of the guide part like the guide section also provided by the guide part, does not necessarily have a circular cross-section.
  • the risk of the tool jamming in the workpiece bore can be effectively counteracted by a cross-sectional design of the guide section in which contact is only made between the inner surface of the workpiece and the surface of the guide section at defined surface sections that are small compared to the total surface of the guide section.
  • the outer contour of the guide part can be left free where no supporting force is required.
  • contact with the workpiece bore is only made at two separate surfaces that are arranged opposite the force introduction by the machining process.
  • the whirling mandrel is always arranged eccentrically to the guide section.
  • the vortex dome is arranged opposite the guide part, wherein means for aligning the vortex dome in relation to the guide part are formed on the opposite end faces of the vortex dome and the guide section.
  • the machining device can be used for producing single-start threads as well as for producing multi-start threads or other structured internal surfaces, whereby it is particularly suitable for small diameters and large hole depths compared to the hole diameter.
  • the cutting tool can be a cutting head that is an integral part of the vortex dome.
  • a cutting head that is formed in one piece with the vortex dome there can also be a cutting head that is interchangeably attached to a shaft of the vortex dome.
  • Designs can also be implemented in which the cutting tool is in the form of at least one interchangeable cutting plate attached to the vortex dome.
  • the cutting tool can have either a single cutting edge or a plurality of cutting edges, for example three cutting edges.
  • the means mentioned for aligning the swirl dome in relation to the guide part allow a relative rotation between the swirl dome and the guide part and are formed, for example, by a pin and an associated bore, whereby the pin is located on one of the two parts, swirl dome and guide part, and the bore is located on the front side of the other part.
  • a purely segment-like formation of contours for aligning the swirl dome with respect to the guide part during machining is also possible.
  • the pin is located on the swirl dome in a section that protrudes beyond the cutting tool, while the guide section is provided with a corresponding bore.
  • the guide section can also be provided with a pin-shaped extension that engages in a front-side bore in the swirl dome.
  • the process for producing an internal thread by whirling generally comprises the following steps:
  • whirling i.e. machining
  • the whirling mandrel and the workpiece can either rotate in the same direction, for example both clockwise, or in opposite directions.
  • the functionality of a center drive spindle can also be taken over by a finishing machine in which the workpiece is firmly clamped, while the rotation axis of the tool and the alignment contour of the guide part are moved circularly in a consistent manner.
  • the method according to the application can be used, for example, to produce an internal thread on a nut of a screw drive.
  • the screw drive is a simple motion thread.
  • the screw drive can be designed in particular as a rolling screw drive. This means that raceways for rolling elements, in particular balls of a ball screw drive, are produced by whirling.
  • Fig. 1 shows a detail of a device for whirling an internal thread
  • Fig. 2 Components of the device according to Fig. 1 in a positioning before starting the machining process, i.e. thread whirling.
  • a production machine identified overall by the reference number 1, is designed as a machine tool with a center drive. This means that a tubular workpiece 2 can be machined from both sides.
  • the production machine 1 is used as a device for whirling an internal thread 3.
  • a whirling mandrel 4 of the device 1 comprises a cutting head 5 and a shaft 6.
  • the cutting head 5 is generally referred to as a cutting tool.
  • the cutting head 5 is connected in one piece to the shaft 6.
  • the cutting tool 5 could be in the form of cutting plates, for example, which are attached directly or indirectly to the shaft 6.
  • the central axis of the whirling mandrel 4 including the cutting head 5 is designated MA4.
  • the device 1 i.e. the manufacturing machine for internal thread whirling, also includes a rod-shaped guide part 7. At the end of the guide part 7 there is a cylindrical guide section 8 with a larger diameter than the rest of the guide part 7. The diameter of the guide section 8 corresponds approximately to the inner diameter of the workpiece 2.
  • the shaft of the guide part 7 is designated 9. If the guide part 7 is pushed into the workpiece 2, as is the case in the configuration according to Fig. 1, an annular gap is formed between the outer peripheral surface of the shaft 9 and the inner peripheral surface of the workpiece 2, designated 10. The workpiece 2 is supported by the guide section 8 which rests on the inner peripheral surface 10.
  • the central axis of the guide part 7, designated MA7 coincides with the central axis of the workpiece 2 in this state.
  • the machining process carried out with the production machine 1 to produce the internal thread 3 is particularly characterized by the fact that the whirling mandrel 4 and the guide part 7 are introduced into the workpiece 2 from opposite sides, which can be seen in both Fig. 1 and Fig. 2.
  • the whirling mandrel 4 is located centrally in the workpiece 2.
  • a slightly eccentric arrangement of the whirling mandrel 4 would also be possible in this phase, as long as the cutting head 5 does not touch the inner circumferential surface 10.
  • the whirling mandrel 4 is moved from right to left with respect to the arrangement according to Fig. 2.
  • Axial displacements of the whirling mandrel 4 are generally designated AV4.
  • the whirl mandrel 4 has a pin 11 that projects beyond the cutting head 5 and, in conjunction with a recess 12 designed as a blind hole on the front side of the guide section 8, represents a means for aligning the whirl mandrel 4 in relation to the guide part 7.
  • the recess 12 is located eccentrically in the guide section 8.
  • RV4 a radial displacement of the whirl mandrel 4
  • the internal thread 3 can be produced by machining either from right to left or from left to right, based on the arrangements according to Figs. 1 and 2.
  • the axial displacement of the guide part 7 designated AV7 corresponds to the axial displacement AV4 of the whirling dome 4. This means that the axial distance between the guide section 8 and the cutting head 5 does not change during whirling.
  • the guide part 7 including the guide section 8 remains in an unchanged angular position during thread whirling.
  • the whirling dome 4 including the cutting head 5 performs a rapid rotation RS.
  • a relatively slow rotation RW of the workpiece 2 takes place, which is coordinated with the axial displacements AV4 and AV7.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Eine Vorrichtung zum Wirbeln eines Innengewindes (3) umfasst einen Wirbeldorn (4), an welchem sich ein zur Erzeugung des Innengewindes (3) vorgesehenes Zerspanungswerkzeug (5) befindet, sowie ein langgestrecktes, den Wirbeldorn (4) abstützendes Führungsteil (7), an dessen Ende ein Führungsabschnitt (8) ausgebildet ist, welcher als Abschnitt mit in Relation zum angrenzenden Bereich des Führungsteils (7) vergrößertem Durchmesser zur Kontaktierung einer Innenumfangsfläche (10) eines Werkstücks vorgesehen ist, wobei der Wirbeldorn (4) exzentrisch zum Führungsabschnitt (8) angeordnet ist. Der Wirbeldorn (4) ist dem Führungsteil (7) gegenüberliegend angeordnet, wobei Mittel (11, 12) zur Ausrichtung des Wirbeldorns (4) in Relation zum Führungsteil (7) an den Stirnseiten des Wirbeldorns (4) sowie des Führungsabschnitts (8) ausgebildet sind.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Wirbeln eines Innengewindes
Die Erfindung betrifft eine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gestaltete Vorrichtung zum Wirbeln eines Innengewindes. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur spanabhebenden Erzeugung eines Innengewindes durch Wirbeln.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Innengewindes durch Wirbeln ist beispielsweise aus der EP 1 820 592 A2 bekannt. Die EP 1 820 592 A2 befasst sich mit der Herstellung mehrgängiger gewindeartiger Profile, wobei vorgeschlagen wird, die Drehzahlen und Drehwinkel eines Werkstücks und eines Zerspanungswerkzeugs derart zu synchronisieren, dass die Herstellung wenigstens eines Teils der Gänge des Profils kontinuierlich erfolgt. Ein zur Zerspanung verwendeter Wirbeldorn der in der EP 1 820 592 A2 beschriebenen Maschine ist in einem sogenannten Stützkopf geführt, bei welchem es sich um ein rohrförmiges Teil handelt. Der Stützkopf weist an seinem Ende einen zylindrischen Führungsabschnitt als Abschnitt vergrößerten Durchmessers auf, welcher auf einer Innenoberfläche des Werkstücks gleitend geführt ist. Der Wirbeldorn überragt den Stützkopf samt Führungsabschnitt und trägt in seinem über den Führungsabschnitt hinausragenden Bereich ein Zerspanungswerkzeug. Im Fall der Maschine nach der EP 1 820 592 A2 umfasst das Zerspanungswerkzeug einen mit einem Hartmetallschneideinsatz bestückten Werkzeugkörper.
Allgemein handelt es sich beim Gewindewirbeln um ein zirkulares Gewindefräsen. Hierbei rotiert ein Wirbelwerkzeug mit hoher Drehzahl, während das Werkstück vergleichsweise langsam rotiert. Werkzeug und Werkstück können entweder im Gleichlauf oder gegensinnig rotieren. In jedem Fall sind Relativbewegungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in axialer Richtung auf die zu erzeugende Profilierung und auf die Drehbewegung des Werkstücks abzustimmen. Da sowohl das Werkzeug als auch das Werkstück rotativ angetrieben ist, eignen sich für das Gewindewirbeln insbesondere Werkzeugmaschinen mit zwei gegenüberliegenden Spindeln. Die DE 19922 891 C2 offenbart einen Werkzeughalter mit drehbar angetriebener Werkzeugspindel zum Wirbeln von Innengewinden, wobei die Drehachse des Werkzeugs schräg zur Achse der Gewindebohrung im Werkstück verläuft. Hierbei ist eine Antriebsspindel durch eine doppelgliedrige Gelenkwelle antriebswirksam mit einer Werkzeugspindel verbunden. Damit sollen Verstellmöglichkeiten gegeben sein, die eine Verwendung des Werkzeughalters für die Erzeugung verschiedener Gewindesteigungen zulassen.
Die DE 1 280638 A hat eine Vorrichtung zum Wirbeln steilgängiger und/oder langer Innengewinde zum Gegenstand. Nach der DE 1 280 638 A wird eine Hubbewegung eines Wirbeldoms von einer schräg angeordneten Scheibe abgeleitet, an der sich der Wirbeldorn über einen Gleitschuh gelenkig abstützt.
Eine in der DE 102011 110 131 B4 beschriebene Wirbelvorrichtung umfasst ein Werkzeug, welches an einer Spindel angeordnet ist, die rotierend sowie linear verschiebbar angetrieben werden kann. Hierbei ist es möglich, entweder nur eine Drehbewegung oder nur eine Linearbewegung der Spindel zu erwirken oder eine simultane Dreh- und Linearbewegung herbeizuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fortschritte gegenüber dem genannten Stand der Technik beim Wirbeln von Innengewinden zu erzielen, wobei auch bei Gewinden mit großem Längen/Durchmesser-Verhältnis eine besonders günstige Relation zwischen Fertigungsaufwand und -präzision angestrebt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine zum Wirbeln eines Innengewindes eingerichtete Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Wirbeln eines Innengewindes gemäß Anspruch 8. Die im Folgenden im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren, das heißt Zerspanungsverfahrens in Form eines Wirbelns, erläuterten Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für die zum Innengewindewirbeln vorgesehene Zerspanungsvorrichtung. Die anmeldungsgemäße Zerspanungsvorrichtung umfasst in an sich bekannter Grundkonzeption einen Wirbeldom, an welchem sich ein zur Erzeugung des Innengewindes vorgesehenes Zerspanungswerkzeug befindet. Weiter umfasst die Zerspanungsvorrichtung ein langgestrecktes, den Wirbeldom abstützendes Führungsteil. Am Ende des Führungsteils ist ein Führungsabschnitt ausgebildet, welcher in Relation zum angrenzenden Bereich, das heißt Schaft, des Führungsteils einen vergrößerten Durchmesser aufweist und zur Kontaktierung einer Innenumfangsfläche eines Werkstücks vorgesehen ist.
Der Schaft des Führungsteils hat ebenso wie der ebenfalls durch das Führungsteil bereitgestellte Führungsabschnitt nicht notwendigerweise einen kreisrunden Querschnitt. Durch eine Querschnittsgestaltung des Führungsabschnitts, in welcher lediglich an definierten, im Vergleich zur Gesamtoberfläche des Führungsabschnitts kleinen Oberflächenabschnitten ein Kontakt zwischen der Werkstückinnenoberfläche und der Oberfläche des Führungsabschnitts hergestellt ist, kann dem Risiko eines Klemmens des Werkzeugs in der Werkstückbohrung effektiv entgegengewirkt werden. Insbesondere kann die Außenkontur des Führungsteils dort, wo keine Stützkraft benötigt wird, freigestellt werden. Beispielsweise ist ein Kontakt zur Werkstückbohrung lediglich an zwei getrennten Flächen gegeben, welche der Krafteinleitung durch den Zerspanungsprozess gegenüberliegend angeordnet sind. Bei der Zerspanung, das heißt der spanabhebenden Herstellung des Innengewindes durch Wirbeln, ist der Wirbeldorn in jedem Fall exzentrisch zum Führungsabschnitt angeordnet.
Bei der anmeldungsgemäßen Vorrichtung ist der Wirbeldom dem Führungsteil gegenüberliegend angeordnet, wobei Mittel zur Ausrichtung des Wirbeldoms in Relation zum Führungsteil an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Wirbeldoms sowie des Führungsabschnitts ausgebildet sind.
Befindet sich das Werkstück, welches bereits vor dem Wirbeln eine hohle Form mit einer durchgehenden zylindrischen Innenumfangsfläche, das heißt Durchgangsbohrung, aufweist, in der Zerspanungsvorrichtung, so ist die Zugänglichkeit der Bohrung von beiden Seiten nutzbar, um den Wirbeldom während der Zerspanung mit hoher Wirksamkeit mechanisch zu unterstützen und das Werkstück sowohl mit hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit als auch präzise zu bearbeiten. Die Zerspanungsvorrichtung ist für die Herstellung eingängiger Gewinde ebenso wie für die Herstellung mehrgängiger Gewinde oder sonstiger strukturierter Innenoberflächen verwendbar, wobei eine Eignung insbesondere für kleine Durchmesser und große Bohrungstiefen, verglichen mit dem Bohrungsdurchmesser, gegeben ist.
Was die Art des Zerspanungswerkzeugs betrifft, existieren verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten. So kann es sich bei dem Zerspanungswerkzeug beispielsweise um einen Schneidkopf handeln, welcher ein integraler Bestandteil des Wirbeldoms ist. Statt eines einstückig mit dem Wirbeldom ausgebildeten Schneidkopfes kann auch ein austauschbar an einem Schaft des Wirbeldoms befestigter Schneidkopf vorhanden sein. Ebenso sind Ausgestaltungen realisierbar, in welchen das Zerspanungswerkzeug in Form mindestens einer austauschbaren, am Wirbeldom befestigten Schneidplatte vorliegt. In allen Fällen kann das Zerspanungswerkzeug entweder eine einzige Schneide oder eine Mehrzahl an Schneiden, beispielsweise drei Schneiden, aufweisen.
Die genannten Mittel zur Ausrichtung des Wirbeldoms in Relation zum Führungsteil lassen eine Relativverdrehung zwischen dem Wirbeldom und dem Führungsteil zu und sind zum Beispiel durch einen Zapfen und eine zugehörige Bohrung gebildet, wobei sich der Zapfen an einem der beiden Teile Wirbeldom und Führungsteil und die Bohrung stirnseitig im anderen Teil befindet. Auch eine lediglich segmentartige Ausbildung von Konturen zur Ausrichtung des Wirbeldoms gegenüber dem Führungsteil bei der spanabhebenden Bearbeitung ist möglich.
Liegt eine Zapfen-Bohrung-Kombination vor, so befindet sich der Zapfen beispielsweise am Wirbeldom in einem über das Zerspanungswerkzeug hinausragenden Abschnitt, während der Führungsabschnitt mit einer korrespondierenden Bohrung versehen ist. Umgekehrt kann auch der Führungsabschnitt mit einer zapfenförmigen Verlängerung versehen sein, welche in eine stirnseitige Bohrung im Wirbeldom eingreift. Mit der gleichen Funktionalität kann auch eine Zusammenwirkung zwischen dem Wirbeldorn und dem Führungsteil über eine gesonderte Lagerung vorgesehen sein.
Das Verfahren zur Herstellung eines Innengewindes durch Wirbeln umfasst allgemein die folgenden Schritte:
- Breitstellung eines rohrförmigen, das heißt eine Durchgangsbohrung aufweisenden, mit dem Innengewinde zu versehenden Werkstücks,
- Aufspannung des Werkstücks mittels einer Mittenantriebsspindel einer Werkzeugmaschine, so dass die Durchgangsbohrung von beiden Seiten her zugänglich ist,
- Bereitstellung eines Wirbeldoms und eines langgestreckten Führungsteils, wobei an den Stirnseiten des Wirbeldoms sowie des Führungsteils Ausrichtkonturen ausgebildet sind, die eine definierte Relativpositionierung der Längsachsen von Wirbeldom und Führungsteil bei gleichzeitiger Relativverdrehung zwischen dem Wirbeldom und dem Führungsteil ermöglichen,
- Zuführung des Wirbeldoms zum Werkstück von der ersten Seite der Durchgangsbohrung aus und Zuführung des Führungsteils von der gegenüberliegenden Seite aus, wobei das Werkstück, der Wirbeldom und das Führungsteil zunächst zumindest näherungsweise konzentrisch zueinander angeordnet sind,
- Verfahren des Wirbeldoms in radialer Richtung und Zusammenführen der Ausrichtkonturen von Wirbeldom und Führungsteil, wobei ein Führungsabschnitt des Führungsteils in der Durchgangsbohrung geführt, das heißt in Radialrichtung abgestützt, wird,
- spanabhebende Herstellung des Innengewindes durch Vorschieben der Anordnung aus Wirbeldom und Führungsteil durch die Durchgangsbohrung, wobei hierbei keine Axialverschiebung zwischen dem Wirbeldom und dem Führungsteil auftritt, das Führungsteil nicht rotiert, der Wirbeldom mit definierter, hoher Drehzahl rotiert und gleichzeitig das Werkstück mit vergleichsweise geringer Drehzahl rotiert. Während des Wirbelns, das heißt der spanabhebenden Bearbeitung, können der Wirbeldorn und das Werkstück entweder gleichläufig, beispielsweise beide im Uhrzeigersinn, oder gegenläufig rotieren. Die Funktionalität einer Mittenantriebsspindel kann auch durch eine Endbearbeitungsmaschine übernommen werden, in welcher das Werkstück fest eingespannt ist, während die Drehachse des Werkzeugs und die Ausrichtkontur des Führungsteils in übereinstimmender Weise zirkular bewegt wird.
Mit dem anmeldungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise ein Innengewinde einer Mutter eines Gewindetriebs erzeugt werden. Im einfachsten Fall handelt es sich bei dem Gewindetrieb um ein einfaches Bewegungsgewinde. Ansonsten kann der Gewindetrieb insbesondere als Wälzgewindetrieb ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass durch das Wirbeln Laufbahnen für Wälzkörper, insbesondere Kugeln eines Kugelgewindetriebs, hergestellt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 ausschnittsweise eine Vorrichtung zum Wirbeln eines Innengewindes,
Fig. 2 Komponenten der Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Positionierung vor Beginn des Zerspanungsvorgangs, das heißt des Gewindewirbelns.
Eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnete Fertigungsmaschine ist als Werkzeugmaschine mit Mittenantrieb aufgebaut. Dies bedeutet, dass ein rohrförmiges Werkstück 2 von beiden Seiten her bearbeitet werden kann. Die Fertigungsmaschine 1 wird als Vorrichtung zum Wirbeln eines Innengewindes 3 genutzt. Was die Fertigungstechnologie des Gewindewirbelns im Allgemeinen betrifft, wird auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen. Ein Wirbeldorn 4 der Vorrichtung 1 umfasst einen Schneidkopf 5 sowie einen Schaft 6. Der Schneidkopf 5 wird allgemein als Zerspanungswerkzeug bezeichnet. Im vorliegenden Fall ist der Schneidkopf 5 einstückig mit dem Schaft 6 verbunden. Alternativ könnte das Zerspanungswerkzeug 5 beispielsweise in Form von Schneidplatten vorliegen, die direkt oder indirekt am Schaft 6 befestigt sind. Die Mittelachse des Wirbeldorns 4 einschließlich Schneidkopf 5 ist mit MA4 bezeichnet.
Weiter ist der Vorrichtung 1 , das heißt Fertigungsmaschine zum Innengewindewirbeln, ein stabförmiges Führungsteil 7 zuzurechnen. Am Ende des Führungsteils 7 befindet sich ein zylindrischer Führungsabschnitt 8 mit einem im Vergleich zum übrigen Führungsteil 7 vergrößerten Durchmesser. Der Durchmesser des Führungsabschnitts 8 entspricht annähernd dem Innendurchmesser des Werkstücks 2. Der Schaft des Führungsteils 7 ist mit 9 bezeichnet. Ist das Führungsteil 7 in das Werkstück 2 eingeschoben, wie in der Konstellation nach Fig. 1 der Fall, so ist zwischen der Außenumfangsfläche des Schaftes 9 und der mit 10 bezeichneten Innenumfangsfläche des Werkstücks 2 ein ringförmiger Spalt gebildet. Das Werkstück 2 wird hierbei durch den an der Innenumfangsfläche 10 anliegenden Führungsabschnitt 8 abgestützt. Die mit MA7 bezeichnete Mittelachse des Führungsteils 7 fällt in diesem Zustand mit der Mittelachse des Werkstücks 2 zusammen.
Das mit der Fertigungsmaschine 1 durchgeführte Zerspanungsverfahren zur Erzeugung des Innengewindes 3 zeichnet sich besonders dadurch aus, dass der Wirbeldom 4 und das Führungsteil 7 von entgegengesetzten Seiten aus in das Werkstück 2 eingeführt werden, was sowohl aus Fig. 1 als auch aus Fig. 2 hervorgeht. In der in Fig. 2 dargestellten Konstellation, die einen vorbereitenden Schritt zum Gewindewirbeln zeigt, befindet sich der Wirbeldorn 4 zentrisch im Werkstück 2. Auch eine leicht exzentrische Anordnung des Wirbeldorns 4 wäre in dieser Phase möglich, solange der Schneidkopf 5 die Innenumfangsfläche 10 nicht berührt. Der Wirbeldorn 4 wird, bezogen auf die Anordnung nach Fig. 2, von rechts nach links verschoben. Axiale Verschiebungen des Wirbeldoms 4 sind allgemein mit AV4 bezeichnet. Der Wirbeldorn 4 weist einen über den Schneidkopf 5 hinausragenden Zapfen 11 auf, welcher in Zusammenwirkung mit einer als Sacklochbohrung ausgeführten Ausnehmung 12 an der Stirnseite des Führungsabschnitts 8 ein Mittel zur Ausrichtung des Wirbeldorns 4 in Relation zum Führungsteil 7 darstellt. Die Ausnehmung 12 befindet sich exzentrisch im Führungsabschnitt 8. Um den Zapfen 11 in die Ausnehmung 12 einschieben zu können, muss somit der ursprünglich bestehende Radialversatz zwischen dem Zapfen 11 und der Ausnehmung 12 aufgehoben werden. Dies geschieht durch eine mit RV4 bezeichnete Radialverschiebung des Wirbeldoms 4.
Die spanabhebende Erzeugung des Innengewindes 3 kann entweder von rechts nach links oder von links nach rechts, bezogen auf die Anordnungen nach den Fig. 1 und 2, erfolgen. Während des Zerspanungsvorgangs stimmt die mit AV7 bezeichnete Axialverschiebung des Führungsteils 7 mit der Axialverschiebung AV4 des Wirbeldoms 4 überein. Dies heißt, dass sich der axiale Abstand zwischen dem Führungsabschnitt 8 und dem Schneidkopf 5 während des Wirbelns nicht ändert. Ebenso verbleibt das Führungsteil 7 einschließlich Führungsabschnitt 8 während des Gewindewirbelns in unveränderter Winkelposition. Während des Wirbelns führt der Wirbeldom 4 einschließlich des Schneidkopfes 5 eine schnelle Rotation RS aus. Zugleich erfolgt eine relativ langsame Rotation RW des Werkstücks 2, welche auf die Axialverschiebungen AV4 und AV7 abgestimmt ist.
Bezuqszeichenliste
1 Fertigungsmaschine
2 Werkstück
3 Innengewinde
4 Wirbeldom
5 Schneidkopf, Zerspanungswerkzeug
6 Schaft des Wirbeldorns
7 Führungsteil
8 Führungsabschnitt
9 Schaft des Führungsteils
10 Innenumfangsfläche
11 Zapfen
12 Ausnehmung, Sacklochbohrung
AV4 Axialverschiebung des Wirbeldoms
AV7 Axialverschiebung des Führungsteils
MA4 Mittelachse des Wirbeldoms
MA7 Mittelachse des Führungsteils
RS Rotation des Schneidkopfes
RV4 Radialverschiebung des Wirbeldorns
RW Rotation des Werkstücks

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Wirbeln eines Innengewindes (3), mit einem Wirbeldorn (4), an welchem sich ein zur Erzeugung des Innengewindes (3) vorgesehenes Zerspanungswerkzeug (5) befindet, sowie mit einem langgestreckten, den Wirbeldorn (4) abstützenden Führungsteil (7), an dessen Ende ein Führungsabschnitt (8) ausgebildet ist, welcher als Abschnitt mit in Relation zum angrenzenden Bereich des Führungsteils (7) vergrößertem Durchmesser zur Kontaktierung einer Innenumfangsfläche (10) eines Werkstücks vorgesehen ist, wobei der Wirbeldorn (4) exzentrisch zum Führungsabschnitt (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbeldom (4) dem Führungsteil (7) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei Mittel (11 , 12) zur Ausrichtung des Wirbeldoms (4) in Relation zum Führungsteil (7) an den Stirnseiten des Wirbeldoms (4) sowie des Führungsabschnitts (8) ausgebildet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (5) in Form eines Schneidkopfes als integraler Bestandteil des Wirbeldoms (4) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (5) in Form mindestens einer austauschbaren, am Wirbeldorn (4) befestigten Schneidplatte vorliegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zerspanungswerkzeug (5) als Schneidkopf lösbar mit einem Schaft (6) des Wirbeldorns (4) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (11 , 12) zur Ausrichtung des Wirbeldoms (4) in Relation zum Führungsteil (7) als Zapfen (11 ) eines der beiden Teile Wirbeldom (4) und Führungsteil (7), welcher in eine stirnseitige Bohrung (12) des anderen Teils (7, 4) eingreift, vorliegen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zapfen (11 ) am Wirbeldom (4) befindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (11 ) durch das Führungsteil (7) gebildet ist.
8. Verfahren zum Wirbeln eines Innengewindes (3), mit folgenden Schritten:
- Breitstellung eines rohrförmigen, das heißt eine Durchgangsbohrung aufweisenden, Werkstücks (2),
- Aufspannung des Werkstücks (2) mittels einer Mittenantriebsspindel einer Werkzeugmaschine, so dass die Durchgangsbohrung von beiden Seiten her zugänglich ist,
- Bereitstellung eines Wirbeldoms (4) und eines langgestreckten Führungsteils (7), wobei an den Stirnseiten des Wirbeldoms (4) sowie des Führungsteils (7) Ausrichtkonturen (11 , 12) ausgebildet sind, die eine definierte Relativpositionierung der Längsachsen (MA4, MA7) von Wirbeldom (4) und Führungsteil (7) bei gleichzeitiger Relativverdrehung zwischen den genannten Teilen (4, 7) ermöglichen,
- Zuführung des Wirbeldoms (4) zum Werkstück (2) von der ersten Seite der Durchgangsbohrung und Zuführung des Führungsteils (7) von der gegenüberliegenden Seite aus, wobei das Werkstück (2), der Wirbeldom (4) und das Führungsteil (7) zunächst konzentrisch zueinander angeordnet sind,
- Verfahren des Wirbeldoms (4) in radialer Richtung und Zusammenführen der Ausrichtkonturen (11 , 12) von Wirbeldom (4) und Führungsteil (7), wobei ein Führungsabschnitt (8) des Führungsteils (7) in der Durchgangsbohrung geführt, das heißt in Radialrichtung abgestützt, wird,
- spanabhebende Herstellung des Innengewindes (3) durch Vorschieben der Anordnung aus Wirbeldom (4) und Führungsteil (7) durch die Durchgangsbohrung, wobei das Führungsteil (7) nicht rotiert, der Wirbeldom (4) mit definierter, hoher Drehzahl rotiert und das Werkstück (2) mit vergleichsweise geringer Drehzahl rotiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirbeldom (4) und das Werkstück (2) gegenläufig rotieren.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass damit ein Innengewinde (3) einer Mutter eines Gewindetriebs erzeugt wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1280638B (de) 1966-04-30 1968-10-17 Burgsmueller Karl Vorrichtung zum Wirbeln von Innengewinden
DE19922891C2 (de) 1999-05-19 2002-02-28 Gfe Ges Fuer Fertigungstechnik Werkzeughalter zum Gewindewirbeln
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017130056A1 (de) * 2017-12-14 2019-06-19 Mirko Flam Wirbelapparat

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1280638B (de) 1966-04-30 1968-10-17 Burgsmueller Karl Vorrichtung zum Wirbeln von Innengewinden
DE19922891C2 (de) 1999-05-19 2002-02-28 Gfe Ges Fuer Fertigungstechnik Werkzeughalter zum Gewindewirbeln
EP1820592A2 (de) 2006-02-21 2007-08-22 Burgsmüller GmbH Vorrichtung zur zerspanenden Herstellung von gewindeartigen Profilen
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