| Dokumentenidentifikation |
DE19958827B4 14.04.2005 |
| Titel |
Gewindefurcher und dessen Anwendung |
| Anmelder |
EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge, 91207 Lauf, DE |
| Erfinder |
Glimpel, Helmut, Dipl.-Ing., 91207 Lauf, DE; Maier, Dietmar, 91207 Lauf, DE; Liebau, Dietmar, 91224 Pommelsbrunn, DE; Fritsch, Rainer, 52074 Aachen, DE |
| Vertreter |
Meissner, Bolte & Partner, 90402 Nürnberg |
| DE-Anmeldedatum |
07.12.1999 |
| DE-Aktenzeichen |
19958827 |
| Offenlegungstag |
21.06.2001 |
| Veröffentlichungstag der Patenterteilung |
14.04.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
14.04.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
B23G 7/02
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft einen Gewindefuxcher, der einen Schaftteil
und einen Formgebungsteil bildet, bei dem der Formgebungsteil an einem Kern Gewindegänge
bildet und in einen Anlautbereich und einen Führungsbereich gegliedert ist, bei
dem im Anlaufbereich die Gewindegänge nahe dem Kern innere schräge Drückflanken
bilden und an diese radial nach außen anschließend äußere Drückflächen bilden, bei
dem im Führungsbereich die Gewindegänge im Querschnitt gesehen radial nach außen
im wesentlichen spitzwinkelig sind, bei dem der Anlaufbereich in der Wirkung der
Gewindegänge von einem Vorderende zu dem Führungsbereich zunimmt und bei dem im
Anlaufbereich die äußeren Drückflächen gegenüber dem Spitzwinkeligen im wesentlichen
radial wirkende verbreiterte Abflachungen sind.
Der Gewindefurcher dient zur spanlosen Innengewindeherstellung. Der
Schaftteil ist in der Regel zylindrisch, dient zur Werkzeugaufnahme in einem Spannfutter
und trägt in der Regel einen Vierkant zur Furchmomentübertragung. Der Führungsteil
hat auch die Funktion der Kalibrierung des herzustellenden Innengewindes. Der Formgebungsteil
ist z. B. einer Oberflächenbehandlung zur Erzeugung einer verschleißfesten Gewindefuxcher-Oberfläche
unterzogen. Beim Gewindefurchen erfolgt ein stufenweises Kaltumformen des Werkstoffes
verbunden mit einem Kalibrieren und Glätten der Gewindeflanken. Der Querschnitt
des Gewindeganges am Werkzeug ist ein Polygon.
Bei einem bekannten (DE 1847255
U) Gewindefurcher der eingangs genannten Art ist im Anlaufbereich die äußere
Drückfläche von im Querschnitt gesehen radial nach außen im wesentlichen spitzwinkeligen
Gewindegängen gebildet, d. h. von äußeren schrägen Drückflanken gebildet, welche
die inneren schrägen Drückflanken fortsetzen. Die Wirkungsrichtung der äußeren schrägen
Drückflächen bildet mit einer Radialen und einer Axialen des Gewindefurchers einen
Winkel. Die Zunahme der Wirkung der Gewindegänge im Anlaufbereich ist gegeben durch
eine sog. Anstrehlung, d. h. eine Zunahme des Kerndurchmessers von der Spitze zum
Führungsbereich bei gleichbleibender Höhe der Gewindegänge. Wird ein Werkstoff mit
hexagonaler Gitterstruktur im Gefüge mit dem bekannten Gewindefurcher bearbeitet,
weist das hergestellte Gewinde folgende negativen Eigenschaften auf: Der Mutterkerndurchmesser
ist ungenügend ausgeformt. Im Bereich des Mutterkerndurchmessers lösen sich Werkstoffpartikel.
Die Anwendung des bekannten Gewindefurchers für die Herstellung von Innengewinden
an Werkstoffen mit geringer Gleitebenenanzahl und Kaltumformbarkeit muss zumindest
bei hochbeanspruchten Schraubbefestigungen, wie sie unter anderem in der Automobilindustrie
üblich sind, abgelehnt werden.
US 3 295 154 A offenbart
einen Gewindefurcher mit radial wirkenden verbreiterten Abflachungen im Anlaufbereich,
deren in Umfangserstreckung der Gewindegänge verlaufende Kanten eckig sind. Für
den Einsatz bei einem äußerst harten Werkwerkstoff mit hexagonaler Gefüge-Gitterstruktur
ist dieser Gewindefurcher jedoch nicht geeignet. Die eckigen bzw. scharfen Kanten
der verbreiterten Abflachungen führen in dem äußerst harten Werkstoff zu Kerbwirkungen,
die ein Reißen des Werkstoffs verursachen können.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gewindefurcher der
eingangs genannten Art zu schaffen, der bei der Herstellung von Innengewinde in
Werkstoffe mit hexagonaler Gitterstruktur im Gefüge ein verbessertes Ausformen des
Mutterkerndurchmessers, ohne Lösen von Werkstoffpartikeln im Bereich des Mutterkerndurchmessers,
ergibt und bei dem eine Kerbwirkung im Werkstoff vermieden wird.
Der erfindungsgemäße Gewindefurcher ist, diese Aufgabe lösend, dadurch
gekennzeichnet, dass von radial wirkenden Abflachungen (im Anlaufbereich) gebildete,
in Umfangserstreckung der Gewindegänge verlaufende Kanten abgerundet sind.
Der erfindungsgemäße Gewindefurcher stellt in Werkstoffen mit hexagonaler
Gitterstruktur im Gefüge Innengewinde her, bei denen der Mutterkerndurchmesser gut
ausgeformt ist und das Lösen von Werkstoffpartikeln im Bereich des Mutterkerndurchmessers
vermieden ist. Es wird durch das Eindringen der breiten bzw. großen Abflachungs-Drückflächen
bzw. Wirkflächen in den Werkstoff Reibung erzeugt. Die dadurch entstehende Wärme
und der Druck selbst verbessern das Formänderungsvermögen des Werkstoffes und bewirken
eine Materialverdrängung (Gleiten) entlang den werkstoffspezifischen Gitterebenen.
Eine Zerstörung der Werkstoffgefügestruktur ist beim Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen
Gewindefurcher nicht feststellbar. Der Gewindefurcher ist besonders für Werkstoffe
geeignet, die infolge ihrer hexagonalen Gitterstruktur über eine geringe Anzahl
von Gleitebenen und/oder bei Raumtemperatur über eine geringe Kaltumformbarkeit
verfügen.
Durch die Abrundungen der in Umfangserstreckung der Gewindegänge verlaufenden
Kanten der radial wirkenden Abflachungen sind scharfe Kanten vermieden und ist die
mit dem erfindungsgemäßen Gewindefurcher angestrebte Wirkung verbessert. Der Radius
der Abrundung ist z. B. 0,1 mm.
Die beim erfindungsgemäßen Gewindefurcher vorgesehenen verbreiterten
Abflachungen sind zu unterscheiden von Spitzenverrundungen, die bei Gewindefurchern,
bisher auch im Anlaufbereich an Gewindegängen vorgesehen sind, um eine scharfe Spitze
am radial freien Ende der Gewindegänge zu vermeiden. Die verbreiterten Abflachungen
sind merklich breiter als eventuell am Führungsbereich vorhandene Spitzenverrundungen.
Die verbreiterten Abflachungen sind nämlich merklich breite plane bzw. ebene Gebilde,
deren Breite in der Regel mindestens P/10 beträgt. Die verbreiterten Abflachungen
sind derart, dass sie beim Gewindefurchen im Werkstoff derartige Druckspannungen
erzeugen, dass bei einer zur Bildung von Gleitebenen geeigneten Gefüge-Gitterstruktur
zwei oder mehr Gleitebenen gebildet werden, d. h. dass das Furchen primär durch
Druck erfolgt, wobei die Temperatur des Werkstoffes unter 250 °C, sogar unter
200 °C bleibt.
Es liegt eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung vor, wenn die verbreiterten Abflachungen von Gewindegang zu Gewindegang
gleich breit sind. Diese Ausführungsform wird z. B. angewendet, wenn der Anlaufbereich
mit einer Anstrehlung versehen ist. Wichtig sind die verbreiterten Drückflächen-Abflachungen,
welche Reibung und damit Werkstofferwärmung bewirken.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die radial
wirkenden Abflachungen in axialer Richtung entlang den Gewindegängen zum Führungsbereich
hin auf ein Minimum abnehmen. Diese zweitgenannte Ausführungsform wird in der Regel
angewendet, wenn der Kern bis zum Vorderende gleichbleibenden Durchmesser aufweist.
Es führen die Abflachungen zu einer Zunahme der radialen Abmessung der Gewindegänge
in Richtung von dem Vorderende zu dem Führungsbereich.
Bei dem erfindungsgemäßen Gewindefurcher nehmen die Radien der Drückflächen-Abflachungen
in Richtung von dem Vorderende zu dem Führungsbereich von Gewindegang zu Gewindegang
zu, wodurch die Wirkung der Anlaufbereich-Gewindegänge zunimmt. Die in axialer Richtung
gesehene Breite der Drückflächen-Abflachungen nimmt bei der zweitgenannten Ausführungsform
in Richtung vom Vorderende zu dem Führungsbereich vom Gewindegang zu Gewindegang
ab. Das Minimum der Abflachung ist erreicht, wenn die Gewindegänge im Führungsbereich
das Minimum des konstruktiv errechneten Werkzeugaußendurchmessers erreichen. Das
Minimum der Abnahme kann jedoch auch einer sehr schmalen Verrundung der Gewindegänge
des Führungsbereichs entsprechen, wenn diese Gewindegänge radial außen verrundet
sind. Die Abflachungen sind allgemein in der Regel an maximal drei Gewindegängen
vorgesehen.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Abnahme
der Abflachungen von Gewindegang zu Gewindegang stetig ist. Diese Abflachungen bewirken
beim Gewindefurchen eine günstigere Verformung des Materials und haben in Achsrichtung
gesehen eine zur Gewindefurcher-Mittelachse schräg geneigte Anordnung.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist auch die Anwendung des erfindungsgemäßen
Gewindefurchers zur Herstellung von Innengewinde in einem Werkstoff mit einer hexagonalen
Gefüge-Gitterstruktur, die eine oder mehr, z. B. zwei Gleitebenen bildet. Hierdurch
sind die für den erfindungsgemäßen Gewindefurcher besonders geeigneten Werkstoffe
gegeben. Als Werkstoffe mit nur einer Gleitebene sind Mg, Zn und Be zu nennen. Siehe
hierzu "Werkstoffkunde und Werkstoffprüfung", 10. Auflage, Wolfgang Weißbach, Friedr.
Vieweg & Sohn, Abschnitt 2.2, S. 31.
Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist dabei die Anwendung des erfindungsgemäßen
Gewindefurchers zur Herstellung von Innengewinde in einem Werkstoff mit einer hexagonalen
Gefüge-Gitterstruktur, dessen Spanmaterial durch eine bei spanender Bearbeitung
auftretende Erhitzung ab 500°C entzündbar ist. Dieser entzündbare Werkstoff
ist in der Praxis primär Magnesium oder eine Magnesiumlegierung. Der erfindungsgemäße
Gewindefurcher macht die Herstellung genauer Innengewinde in Magnesium und Magnesiumlegierung
praktisch brauchbar möglich.
Die Erfindung wird in der Praxis in Verbindung mit dem Werkstoff Stahl
nicht verwendet, sondern primär in Verbindung mit den Werkstoffen verwendet, welche
die Gefüge-Gitterstruktur-Gleitebenen besitzen und deren Spanmaterial sich bei spanender
Bearbeitung entzünden würden. In der Regel ist das Formgebungsteil, insbesondere
der Anlaufbereich, mit einer verschleißfesten Oberflächenschicht versehen, die zumindest
die verbreiterten Abflachungen und deren abgerundeten Kanten bedeckt. Es wird ein
Verfahren zur Herstellung von Gewinde im Werkstoff Magnesium mittels Furchen vorgesehen,
bei dem der Werkstoff nicht direkt oder indirekt erhitzt wird, sondern allein unter
Druck gefurcht wird.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt
und zeigt
1 eine perspektivische Darstellung eines
ersten Gewindefurchers,
2 den Anlaufbereich des Gewindefurchers
gemäß 1, in einem gegenüber 1
vergrößerten Maßstab,
3 eine perspektivische Darstellung eines
zweiten Gewindefurchers,
4 den Anlaufbereich des Gewindefurchers
gemäß 3, in einem gegenüber 3
vergrößerten Maßstab,
5 eine perspektivische Darstellung eines
dritten Gewindefurchers,
6 den Anlaufbereich des Gewindefurchers
gemäß 5, in einem gegenüber 5
vergrößerten Maßstab,
7 und 8,
9 und 10 sowie
11 und 12 jeweils
eine Seitenansicht und eine Vorderansicht des ersten, zweiten und dritten Gewindefurchers,
13 und 14,
15 und 16 sowie
17 und 18 jeweils
eine Seitenansicht und eine Vorderansicht eines vierten, fünften und sechsten Gewindefurchers,
19 im Schnitt den Anlaufbereich des Gewindefurchers
gemäß 2, in einem gegenüber 2
vergrößerten Maßstab, und
20 im Schnitt den Anlaufbereich des Gewindefurchers
gemäß 4, in einem gegenüber 4
vergrößerten Maßstab.
Die Gewindefurcher gemäß Zeichnung weisen jeweils einen Schaftteil
1 und einen Formgebungsteil 2 auf. Der Formgebungsteil
2 umfasst einen Kern 3, an dem Gewindegänge 4 vorgesehen
sind, und ist in einen Führungsbereich 5 und einen vorne liegenden Anlaufbereich
6 gegliedert, der in einem Vorderende 7 frei ausläuft. Die Gewindegänge
4 im Führungsbereich 5 sind im Querschnitt gesehen im wesentlichen
spitzwinkelig, wobei der außenliegende Grat 8 z. B. abgerundet ist. Im
Anlaufbereich 6 bilden die Gewindegänge 4 nahe dem Kern
3 innere schräge Drückflanken 9 und radial nach außen weisende
verbreiterte Drückflächen-Abflachungen 10. Jede dieser Abflachungen
10 ist von zwei umlaufenden Kanten 11 begrenzt, die gemäß
19 und 20 abgerundet
sind.
Bei dem Gewindefurcher gemäß 1 und
2 sowie 7 und
8 ist der Querschnitt des Formgebungsteils
ein Polygon (Profilhinterschliff) und ist eine gestufte Zunahme der Abflachungen
vorgesehen, wie es auch in 19 angegeben ist; der Kern
weist zum Vorderende hin gleichbleibenden Querschnitt auf. Bei dem Gewindefurcher
gemäß 3 und 4
sowie 9 und 10
ist der Querschnitt des Formgebungsteils ein Polygon (Profilhinterschliff) und ist
eine kegelige bzw. stetige Zunahme der Abflachungen vorgesehen, wie es auch in
20 angegeben ist; der Kern weist zum Vorderende hin
gleichbleibenden Querschnitt auf. Bei dem Gewindefurcher gemäß 5
und 6 sowie 11
und 12 ist der Querschnitt des Formgebungsteils
kreisrund und ist eine gleich breite Gestaltung der Abflachungen vorgesehen; der
Kern weist zum Vorderende hin abnehmenden, gestrehlten Querschnitt auf.
Bei dem Gewindefurcher gemäß 13 und
14 ist der Querschnitt des Formgebungsteils
kreisrund und ist eine gestufte Zunahme der Abflachungen vorgesehen, wie es auch
in 19 angegeben ist; der Kern weist zum Vorderende
hin gleichbleibenden Querschnitt auf. Bei dem Gewindefurcher gemäß 15
und 16 ist der Querschnitt des Formgebungsteils
kreisrund und ist eine kegelige bzw. stetige Zunahme der Abflachungen vorgesehen,
wie es auch in 20 angegeben ist; der Kern weist zum
Vorderende hin gleichbleibenden Querschnitt auf. Bei dem Gewindefurcher gemäß
17 und 18 ist
der Querschnitt des Formgebungsteils ein Polygon und ist eine gleich breite Gestaltung
der Abflachungen vorgesehen; der Kern weist zum Vorderende hin abnehmenden, gestrehlten
Querschnitt auf.
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| Anspruch[de] |
- Gewindefurcher,
der einen Schaftteil und einen Formgebungsteil bildet, bei dem der Formgebungsteil
an einem Kern Gewindegänge bildet und in einen Anlaufbereich und einen Führungsbereich
gegliedert ist,
bei dem im Anlaufbereich die Gewindegänge nahe dem Kern innere schräge Drückflanken
bilden und an diese radial nach außen anschließend äußere Drückflächen bilden,
bei dem im Führungsbereich die Gewindegänge im Querschnitt gesehen radial nach außen
im wesentlichen spitzwinkelig sind,
bei dem der Anlaufbereich in der Wirkung der Gewindegänge von einem Vorderende zu
dem Führungsbereich zunimmt und
bei dem im Anlaufbereich (6) die äußeren Drückflächen gegenüber dem Spitzwinkeligen
im wesentlichen radial wirkende verbreiterte Abflachungen (10) sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß von den radial wirkenden Abflachungen (10) gebildete, in Umfangerstreckung
der Gewindegänge (4) verlaufende Kanten (11) abgerundet sind.
- Gewindefurcher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verbreiterten
Abflachungen (10) von Gewindegang (4) zu Gewindegang gleich breit
sind.
- Gewindefurcher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial
wirkenden Abflachungen (10) in axialer Richtung entlang den Gewindegängen
(4) zum Führungsbereich (5) hin auf ein Minimum abnehmen.
- Gewindefurcher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die verbreiterten Abflachungen (10) bei jedem Gewindegang breiter als
ca. 1/10 × P sind.
- Gewindefurcher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Abnahme der Abflachungen (10) von Gewindegang (4) zu Gewindegang
stetig ist.
- Anwendung des Gewindefurchers nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur
Herstellung von Innengewinde in einem Werkstoff mit einer hexagonalen Gefüge-Gitterstruktur,
die unter Temperatur eine oder mehr Gleitebenen bildet.
- Anwendung des Gewindefurchers nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur
Herstellung von Innengewinde in einem Werkstoff mit einer hexagonalen Gefüge-Gitterstruktur,
dessen Spanmaterial durch eine bei spanender Bearbeitung auftretende Erhitzung ab
500° C entzündbar ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen
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