DE102005022503A1 - Tool for producing or re-machining threads, has thread-forming teeth with thread-forming profiles that protrude outwards from carrier body - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren, jeweils zur Erzeugung eines Gewindes.The The invention relates to a tool and a method, each for Creation of a thread.
Zur spanlosen Gewindeerzeugung sind Gewindeerzeugungswerkzeuge bekannt, die auf einer Umformung des Werkstücks beruhen und durch Druck in dem Werkstück das Gewinde erzeugen. Unter diese spanlosen Gewindeerzeuger fallen die sogenannten Gewindefurcher, die einen Werkzeugschaft und einen an diesem ausgebildeten Arbeitsbereich aufweisen. Der Werkzeugschaft ist in der Regel wenigstens annähernd zylindrisch ausgeführt und mit seinem vom Werkstück abgewandten Ende im Spannfutter einer Gewindeerzeugungseinrichtung aufgenommen und gehalten. Der Arbeitsbereich ist mit einem entlang des Umfangs spiralförmig umlaufenden Gewinde versehen, das die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde darstellt, und weist in der Regel einen annähernd polygonalen Querschnitt auf, so dass entlang der Spirale zueinander versetzte weiter nach außen ragende Drückstollen oder Eckbereiche zur Umformung unter Verringerung der Klemmkräfte gebildet sind.to non-cutting threading are known thread forming tools, which are based on a deformation of the workpiece and by pressure in the workpiece create the thread. Fall under these non-cutting thread producers the so-called thread ladder, which has a tool shank and a have at this trained work area. The tool shank is usually at least approximate cylindrical and with his from the workpiece taken away end in the chuck of a threaded generating device and kept. The work area is one along the perimeter spirally provided circumferential thread, which is the counter-mold to be generated Thread represents, and usually has an approximately polygonal Cross-section on, so that along the spiral staggered further outward protruding pegs or corner regions for forming formed under reducing the clamping forces are.
Zur Erzeugung eines Gewindes in einer bereits vorhandenen Bohrung wird der Gewindefurcher mit dem Arbeitsbereich voran mit einem entsprechenden Vorschub axial zur Längsachse des Werkzeugschafts und unter Drehung um diese Längsachse in die Bohrung eingeführt. Dabei werden die Zähne bzw. Formkeile des Gewindes am Gewindefurcher in die Oberfläche des Werkstücks bzw. der Bohrung gedrückt. Der Werkstoff des Werkstücks wird dabei vorwiegend radial, also senkrecht zur der Längsachse der Bohrung weggedrückt. Ein Teil des so verformten Materials wird verfestigt, ein anderer Teil in die Vertiefungen bzw. Rillen zwischen den Formkeilen bzw. Zähnen des Gewindefurchers gedrängt, wodurch schließlich ein Gewinde im Werkstück erzeugt wird.to Creation of a thread in an existing hole is the Gewindefurcher with the work area ahead with a corresponding Feed axially to the longitudinal axis of the tool shank and introduced into the bore with rotation about this longitudinal axis. there become the teeth or wedges of the thread on the thread furrow in the surface of workpiece or the bore pressed. The material of the workpiece is predominantly radial, that is perpendicular to the longitudinal axis pushed away from the hole. Part of the deformed material is solidified, another part into the depressions or grooves between the shaped wedges or teeth of the Thrust thread crowded, finally a thread in the workpiece is produced.
Aus WO 02/094491 A1 sind ein Gewindeformwerkzeug und ein Verfahren zur spanlosen Gewindeerzeugung bekannt. Das langgestreckte Werkzeug umfasst einen Arbeitsbereich mit einem oder mehreren durch Ringnuten voneinander getrennten ringförmigen Umfangsbereich(en), der bzw. die im Zentrum nicht-kreisförmig ist bzw. sind, insbesondere Erhebungen nach Art eines Polygons aufweist. Dieses Werkzeug wird nun bei dem Verfahren gemäß WO 02/094491 A1 unter Drehung um seine eigene Achse in eine Bohrung mit größerem Durchmesser als das Werkzeug eingeführt und vollführt eine kreisförmige Bewegung entlang des Umfangs der Bohrung sowie zugleich eine Vorschubbewegung in die Bohrung und formt dadurch spanlos das Gewinde in der Bohrung. Das Gewinde wird gemäß WO 02/094491 A1 also nicht mittels einer spiralförmigen, der Gewindesteigung angepassten Formgebung des Gewindefurchers bei nur axialem Vorschub geformt, sondern mittels ringförmiger und damit steigungsloser und zugleich im Querschnitt polygonaler Formgebung und einer spiralförmigen Bewegung des Werkzeugs kombiniert mit einer Drehung um die eigene LängsachseOut WO 02/094491 A1 are a thread forming tool and a method for Chipless threading known. The elongated tool includes a work area with one or more annular grooves separated annular Peripheral region (s) that is non-circular in the center or are, in particular surveys in the manner of a polygon has. This tool is now in the process according to WO 02/094491 A1 under rotation around its own axis into a hole with a larger diameter than the tool introduced and performs a circular one Movement along the circumference of the bore and at the same time a feed movement into the bore and thereby formed without cutting the thread in the bore. The thread is according to WO 02/094491 A1 so not by means of a spiral, the thread pitch adapted shaping of the thread rolling with only axial feed shaped, but by means of annular and thus stepless and at the same time polygonal in cross-section Shaping and a spiral Movement of the tool combined with a rotation about its own longitudinal axis
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein neues Werkzeug und ein neues Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes anzugeben.It Now is the object of the invention, a new tool and a new one Method for producing a thread, in particular for generating an internal thread.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 38 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 38 jeweils abhängigen Ansprüchen.These Task is in terms of the tool with the features of the claim 1 and with regard to the method having the features of the claim 38 solved. Advantageous embodiments and further developments of the tool and of the method according to the invention emerge from the dependent claims of claim 1 and claim 38 respectively claims.
Das Werkzeug zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes oder Außengewindes, gemäß Anspruch 1 ist ein Kombinationswerkzeug, das sowohl spanabhebend als auch spanlos arbeitet und dazu wenigstens einen spanabhebenden (oder: spanend arbeitenden) Bereich mit wenigstens einer Schneide und wenigstens einen Gewindeformbereich aufweist.The Tool for producing a thread, in particular for generating an internal thread or external thread, according to claim 1 is a combination tool that can be machined as well works without cutting and at least one cutting (or: working spanend) area with at least one cutting edge and at least one Has thread forming area.
In einer ersten Variante ist wenigstens ein spanabhebender Bereich zum Erzeugen oder Vorbereiten einer Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt und ist dann wenigstens ein Gewindeformbereich zum spanlosen Erzeugen des Gewindes durch Eindrücken oder Einformen in diese Werkstückoberfläche vorgesehen.In a first variant is at least one cutting area suitable for producing or preparing a workpiece surface for the thread and determines and is then at least one thread forming area for non-cutting Generating the thread provided by pressing or molding in this workpiece surface.
In einer zweiten, auch mit der ersten Variante kombinierbaren, Variante ist wenigstens ein spanabhebender Bereich zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes (oder: Rohgewindes) in der bzw. einer Werkstückoberfläche für das Gewinde geeignet und bestimmt und ist dann wenigstens ein Gewindeformbereich zum spanlosen Nachbearbeiten, insbesondere Glätten oder weiteren Ausformen, des Vorgewindes durch Eindrücken oder Einformen in die Werkstückoberfläche vorgesehen. Die Werkstückoberfläche weist hier also schon vor dem Formprozess ein Vorgewinde auf.In a second, also combinable with the first variant variant is at least one cutting area for machining a pilot thread (or: rough thread) in the or a workpiece surface for the thread suitable and determined and is then at least one thread forming area for non-cutting reworking, in particular smoothing or further shaping, the Vorgewindes by impressions or molding provided in the workpiece surface. The workpiece surface points So here before the molding process on a Vorgewinde.
Mit dem Werkzeug in der ersten Variante ist ein Erzeugen eines Gewindes auch in das Vollmaterial eines Werkstücks möglich, da der spanabhebende Bereich die Werkstückoberfläche für den Gewindeformbereich durch Materialabtrag aus dem Werkstück selbst herstellt. Es ist also eine Vorbearbeitung des Werkstücks, insbesondere das Vorerzeugen einer Bohrung (Kernlochbohrung) bei einem Innengewinde, nicht notwendig, wenn auch natürlich zusätzlich möglich.With the tool in the first variant, it is also possible to generate a thread in the solid material of a workpiece, since the cutting area produces the workpiece surface for the thread forming area by removing material from the workpiece itself. So it's a pre-editing the workpiece, in particular the Vorerzeugen a hole (core hole) in an internal thread, not necessary, although of course additionally possible.
Die Kombination der beiden Varianten beinhaltet insbesondere die Möglichkeit, dass ein erster spanabhebender Bereich die Werkstückoberfläche, insbesondere die, im Allgemeinen zylindrischen, Wandungsabschnitte des Werk stücks als Außenwandung für ein Außengewinde oder als Innenwandung für ein Innengewinde, durch Materialabtrag vorbereitet, ein zweiter spanabhebender Bereich in diese vom ersten spanabhebenden Bereich vorbereitete Werkstückoberfläche das Vorgewinde einarbeitet und schließlich wenigstens ein Gewindeformbereich das Vorgewinde spanlos nachbearbeitet oder fertig stellt.The Combination of the two variants involves in particular the possibility that a first cutting area the workpiece surface, in particular the, generally cylindrical, wall sections of the work piece as outer wall for a external thread or as inner wall for one internal thread, prepared by material removal, a second cutting area in this from the first cutting area prepared workpiece surface that Vorgewinde incorporated and finally at least one thread forming area Pre-thread without cutting reworked or finished.
Der spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen der Werkstückoberfläche in der ersten Variante ist vorzugsweise als Bohrer ausgebildet, insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt oder kontinuierlichem Eingriff der Schneide(n) ins Material des Werkstücks, kann aber auch als Fräser ausgebildet sein, also insbesondere mit diskontinuierlichem oder unterbrochenem Schnitt oder mit diskontinuierlichem Eingriff der Schneide(n) ins Material des Werkstücks.Of the Machining area for machining the workpiece surface in the first Variant is preferably designed as a drill, in particular with continuous cutting or continuous engagement of the cutting edge (s) into the material of the workpiece, but also as a router be formed, ie in particular with discontinuous or interrupted cut or with discontinuous engagement of Cut (n) into the material of the workpiece.
Analog ist der spanabhebende Bereich zum spanabhebenden Erzeugen des Vorgewindes in der zweiten Variante in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Gewindebohrer, arbeitet also insbesondere mit kontinuierlichem Schnitt, oder in einer anderen Ausführungsform ein Gewindefräser, arbeitet also mit unterbrochenem Schnitt.Analogous is the cutting area for machining the lead screw in the second variant in an advantageous embodiment a tap, so works especially with continuous Cut, or in another embodiment, a thread milling cutter works so with interrupted cut.
Insbesondere als Arbeitsverfahren für ein solches Werkzeug gemäß der Erfindung, insbesondere in der ersten Variante, wird gemäß Anspruch 38 ein Verfahren zum Erzeugen oder Herstellen eines Gewindes vorgeschlagen, bei dem
- a) ein Werkzeug gemäß der Erfindung um seine Werkzeugachse gedreht wird und zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung axial oder parallel zur Werkzeugachse relativ zu einem Werkstück bewegt wird,
- b) mit dem wenigstens einen spanabhebenden Bereich des Werkzeugs eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes hergestellt wird,
- c) mit dem wenigstens einen Gewindeformbereich spanlos das Gewinde durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs in die Werkstückoberfläche erzeugt wird.
- a) a tool according to the invention is rotated about its tool axis and at least with a feed movement along a feed direction is moved axially or parallel to the tool axis relative to a workpiece,
- b) with the at least one cutting area of the tool a predetermined or predefinable workpiece surface of a workpiece is produced,
- c) with the at least one thread forming area without cutting the thread is produced by pressing or molding the thread forming area in the workpiece surface.
Eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Erzeugen eines Gewindes gemäß Anspruch 38 ist insbesondere als Arbeitsverfahren für ein Werkzeug gemäß der Erfindung, insbesondere in der zweiten Variante, geeignet und umfasst die Verfahrensschritte:
- a) Drehen eines Werkzeuges gemäß der Erfindung um seine Werkzeugachse und Bewegen des Werkzeugs relativ zu einem Werkstück zumindest mit einer Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung axial oder parallel zur Werkzeugachse,
- b) Erzeugen eines Vorgewindes in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes mit dem wenigstens einen (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) spanabhebenden Bereich des Werkzeugs,
- c) Nachbearbeiten des Vorgewindes mit dem wenigstens einen (sich um die Werkzeugachse drehenden und mit der Vorschubbewegung bewegten) Gewindeformbereich durch Eindrücken oder Einformen des Gewindeformbereichs in die Werkstückoberfläche im Vorgewinde.
- a) rotating a tool according to the invention about its tool axis and moving the tool relative to a workpiece at least with a feed movement along a feed direction axially or parallel to the tool axis,
- b) generating a preliminary thread in a workpiece surface of a workpiece with the at least one cutting tool (rotating about the tool axis and moving with the feed movement) of the tool,
- c) reworking of the preliminary thread with the at least one (rotating about the tool axis and moving with the feed motion) thread forming area by pressing or molding the thread forming area in the workpiece surface in Vorgewinde.
Das Werkzeug kann nun in einer ersten grundsätzlichen Ausführungsform nur mit der axialen oder linearen Vorschubbewegung in der Vorschubrichtung relativ zum Werkstück bewegt werden.The Tool can now in a first basic embodiment only with the axial or linear feed motion in the feed direction relative to the workpiece to be moved.
In dieser Ausführungsform mit ausschließlich axialem Vorschub weist der Gewindeformbereich vorzugsweise eine Gestalt auf, die bei der aus Drehbewegung und Vorschubbewegung zusammengesetzten Bewegung des Gewindeformbereichs sich auf das Gewinde im Werkstück abbildet, insbesondere also eine um die Werkzeugachse spiralförmig oder schraubenförmig (oder: helixförmig) laufende Grundgestalt mit gleicher Steigung wie das erzeugte oder zu erzeugende Gewinde. Dieses Formgebungsgewinde des Gewindeformbereichs am Werkzeug stellt annähernd die Gegenform zu dem zu er zeugenden Gewinde im Werkstück dar und umfasst in der Regel mehrere Gewindegänge. Ein Gewindegang entspricht dabei einem Umlauf bzw. einer Windung der Spirale oder Schraubenlinie um das Werkzeug. Im Längsschnitt bzw. im Gewindeprofil weist der Gewindeformbereich also im Wesentlichen eine Zackenform auf mit sich abwechselnden Zähnen und Rillen. Diese Ausführungsform des Gewindeformbereichs entspricht einem (axialen) Gewindefurchbereich.In this embodiment with axial only Feed, the thread forming area preferably has a shape on, which is composed of the rotational movement and feed movement Movement of the thread forming area is reflected on the thread in the workpiece, in particular a helical or helical (or: helically) ongoing basic shape with the same slope as the generated or to generating threads. This forming thread of the thread forming area on the tool approximates the counter-mold to the testifying thread in the workpiece and usually includes several threads. A thread corresponds doing a revolution or a turn of the spiral or helix around the tool. In longitudinal section or in the thread profile, the thread forming region thus essentially a serrated shape on alternating teeth and grooves. This embodiment the thread forming area corresponds to an (axial) thread pitch area.
In einer anderen grundsätzlichen Ausführungsform wird zusätzlich zu der axialen oder linearen Vorschubbewegung das Werkzeug auch mit einer Zirkularbewegung oder zirkularen Vorschubbewegung um eine zentrale Drehachse bewegt, wobei diese Drehachse parallel zur Werkzeugachse gerichtet ist und von dieser kreisförmig umkreist wird. Es ergibt sich also insbesondere eine schraubenförmige Bewegung auf einem Zylinder mit der Drehachse als Zylinderachse.In another fundamental embodiment will be added to the axial or linear feed motion, the tool also with a circular motion or circular feed motion around one moved central axis of rotation, said axis of rotation parallel to the tool axis directed and is circled by this circular. It results So in particular a helical movement on a cylinder with the axis of rotation as the cylinder axis.
In dieser Ausführungsform weist jeder Gewindeformbereich wegen der bereits helixförmigen Bewegung des Werkzeugs im Allgemeinen eine ringfömige Grundgestalt um die Werkzeugachse auf, also einen Verlauf im Wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse und ohne Steigung mit Umfangsrillen und -erhebungen oder -zähnen oder dergleichen. Es können dann ein oder mehrere parallele oder nebeneinander angeordnete Gewindeformbereich(e) vorgesehen sein. Eine gewünschte Anzahl von Gewindewindungen oder Gewindeumläufen des zu formenden Gewindes wird durch die Zahl der axial hintereinander angeordneten Gewindeformbereiche und die Zahl der Umläufe des Werkzeugs bei der Zirkularbewegung oder entlang der Helix oder Spirale erzeugt. Diese Ausführungsform entspricht dem Zirkularformen (oder: Zirkularfurcher) und der zugehörige Gewindeformbereich soll als Zirkulargewindeformbereich oder kurz Zirkularformbereich bezeichnet werden.In this embodiment indicates each thread forming area because of the already helical movement of the tool generally a ringfömige basic shape around the tool axis on, so a course substantially perpendicular to the tool axis and without pitch with circumferential grooves and ridges or teeth or like. It can then one or more parallel or juxtaposed thread forming area (s) provided be. A desired Number of thread turns or thread turns of the thread to be formed is determined by the number of axially successively arranged thread forming areas and the number of rounds of the tool in the circular motion or along the helix or Spiral generated. This embodiment corresponds to the circular forms (or: circular furrow) and the associated thread forming area is intended as a circular thread forming area or short circular forming area be designated.
Der spanabhebende Bereich kann nun die Werkstückoberfläche oder das Vorgewinde in einem gesonderten Arbeitschritt oder auch simultan mit derselben Arbeitsbewegung wie der Gewindeformbereich erzeugen. Bei einer gesonderten Arbeitsbewegung in einem eigenen Arbeitsschritt kann der spanabhebende Bereich zunächst unabhängig von der Arbeitsbewegung des Gewindeformbereichs beim Gewindeformen axial oder auch zirkular arbeiten. Bei einer einzigen Arbeitsbewegung bewegen sich spanabhebender Bereich und Gewindeformbereich synchron. Beispielsweise kann der spanabhebende Bereich als axialer Bohrbereich eine Bohrung oder Werkstückoberfläche durch eine ausschließlich axiale Vorschubbewegung erzeugen oder als zirkular arbeitender Bohrbereich durch eine zirkulare Vorschubbewegung jeweils unter Drehung des Werkzeugs in dem Schneidsinn des Bohrbereichs.Of the Machining area can now be the workpiece surface or the preload in a separate step or simultaneously with the same Create working movement such as the thread forming area. In a separate Work movement in its own step can be the cutting Area first independently from the working movement of the thread forming area during thread forming working axially or circularly. In a single work movement The cutting area and tapping area move synchronously. For example, the cutting area may be an axial drilling area a hole or workpiece surface one exclusively generate axial feed motion or as a circular working drilling area by a circular feed movement in each case under rotation of the Tool in the cutting sense of the drilling area.
In einer Weiterbildung kann auch als einziger oder zusätzlicher spanabhebender Bereich ein entgegengesetzt zur Vorschubrichtung zum Gewindeformbereich benachbarter spanabhebender Bereich zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes vorgesehen sein.In a further education can also as sole or additional cutting area opposite to the feed direction to the thread forming area adjacent cutting area for generating one, especially opposite a threaded core, enlarged, in particular stepped or chamfered, entrance area or mouth area be provided of the thread.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der oder die spanabhebenden Bereich(e) und der oder die Gewindeformbereich(e) so miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass sie gemeinsam um eine Werkzeugachse drehbar oder drehend sind. Dabei ist im Allgemeinen eine Drehrichtung oder ein Drehsinn ausgezeichnet, in dem das Werkzeug betrieben wird oder für den wenigstens ein spanabhebender Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide ausgelegt ist. Der wenigstens eine Gewindeformbereich arbeitet ebenfalls bei diesem Drehsinn. In einer symmetrischen Ausführungsform wäre es auch möglich, dass das Werkzeug in beiden Drehsinnen verwendbar wäre.In In a particularly advantageous embodiment, the one or more Cutting area (s) and the thread forming area (s) so coupled or connected together that they are common are rotatable or rotating about a tool axis. It is generally a direction of rotation or sense of rotation in which the tool is operated or for the at least one machining area or the arrangement of whose at least one cutting edge is designed. The at least one Thread forming area also works in this direction of rotation. In a symmetrical embodiment would it be also possible that the tool would be usable in both turning senses.
Vorzugsweise ist für das Werkzeug, insbesondere dessen wenigstens einen spanabhebenden Bereich oder die Anordnung von dessen wenigstens einer Schneide und dessen wenigstens einen Gewindeformbereich, eine vorgegebene Vorschubrichtung axial zur Werkzeugachse ausgezeichnet. In der Regel bewegt sich ein freies oder stirnseitiges Ende des Werkzeugs in die Vorschubrichtung.Preferably is for the tool, in particular its at least one cutting area or the arrangement of its at least one cutting edge and its at least one thread forming area, a predetermined feed direction axially awarded to the tool axis. As a rule, a free moves or frontal end of the tool in the feed direction.
Als Drückstollen oder Formkeile oder Formzähne werden im Folgenden die Bereiche des Gewindeformbereiches bezeichnet, die wenigstens teilweise in die Werkstückoberfläche eindringen, um das Gewinde auszuformen. Die Drückstollen oder Formkeile nehmen dabei meist in ihrem Querschnitt nach außen ab oder verjüngen sich radial nach außen. Ein Gewindeformbereich kann mehrere Drückstollen bzw. Formkeile umfassen. Die Drück- oder Wirkprofile aufeinander folgender Drückstollen oder Formkeilen können variieren, beispielsweise in den Breiten und/oder Höhen und/oder in Abstufungen sich ändern und sich insbesondere zu einem gemeinsamen oder überlagerten Wirkprofil ergänzen, das sich auf das Gewindeprofil im Werkstück abbildet.When pressing lands or molded wedges or molded teeth the following are the areas of the thread forming area, which at least partially penetrate into the workpiece surface to the thread to mold. The press studs or mold wedges usually take in their cross-section from the outside or rejuvenate radially outward. A thread forming area may comprise a plurality of press studs or mold wedges. The pressing or impact profiles of successive press studs or mold wedges may vary, For example, in the latitudes and / or heights and / or in gradations change and complement each other in particular to a common or superimposed profile of action is reflected on the thread profile in the workpiece.
Bei einem spanabhebenden Bereich zum Erzeugen eines Vorgewindes können sich auch die Gewindefräszahn-Wirkprofile benachbarter Fräszähne unterscheiden und zu einem gemeinsamen Wirkprofil überlagern. Durch geeignete Abstimmung der Wirkprofile von Gewindefräszähnen eines Gewindefräsbereichs und der Wirkprofile von Gewindeformzähnen eines nachfolgenden Gewindeformbereichs kann auch gezielt eine selektive Erzeugung des Gewindeprofils mit nur gefrästen oder nur geformten Abschnitten erreicht werden. So können beispielsweise beim schneidenden Erzeugen des Vorgewindes bereits die Flanken des fertigen Gewindeprofils und beim nachfolgenden Formen nur noch der Gewindegrund weiter eingeformt werden.at a cutting area for generating a Vorgewindes may also the thread milling tooth profiles distinguish between adjacent cutting teeth and overlap to a common profile of action. By suitable Matching the effective profiles of thread milling teeth of a thread milling area and the knitting profiles of thread forming teeth of a subsequent thread forming area can also targeted selective generation of the thread profile with only milled or only shaped sections can be achieved. For example, when cutting the Vorgewindes already produced the flanks of the finished Thread profile and the subsequent forms only the thread root be formed further.
Im Allgemeinen weist der Gewindeformbereich im Querschnitt annähernd eine polygonale oder von einem Polygon abgeleitete Gestalt auf. Dadurch wird erreicht, dass der Gewindeformbereich lediglich mit den Eckbereichen des Polygons in die Werkstückoberfläche eindringt, wodurch die Klemmreibung bei der Drehbewegung stark reduziert wird.in the Generally, the thread forming area has approximately one cross section polygonal or polygon-derived shape. This will achieved that the thread forming area only with the corner areas the polygon penetrates into the workpiece surface, whereby the clamping friction is greatly reduced during the rotational movement.
In den meisten Anwendungen wird das Werkzeug, meist nach Erzeugen des Gewindes, in einer entgegen der Vorschubrichtung gerichteten Rückholrichtung wieder aus dem Werkstück zurückgeholt oder zurückgefahren, um ein neues Werkstück oder ein neues Gewinde bearbeiten zu können. Dabei wird das Werkzeug meist weiterhin um seine Werkzeugachse gedreht, um keine Bearbeitungszeit für das Anfahren des Drehantriebs zu verlieren.In most applications, the tool, usually after generating the thread, in a direction opposite to the feed direction return direction again retrieved from the workpiece or retracted to edit a new workpiece or a new thread can. There In most cases, the tool continues to be rotated about its tool axis so as not to lose any machining time for starting the rotary drive.
Bei der Rückholbewegung darf aber das bereits erzeugte Gewinde nicht durch den wenigstens einen spanabhebenden Bereich, insbesondere den axial vorgelagerten Bohr- oder Fräsbereich, beschädigt werden. Dies kann durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen verhindert werden.at the return movement But the thread already created must not by the at least one cutting area, in particular the axial upstream drilling or milling area, damaged become. This can be done by one or more of the following measures be prevented.
Vor allem auch in den Fällen, in denen ein spanabhebender Bereich größere radiale (Abstand von Werkzeugachse) Abmessungen aufweist als der Gewindeformbereich, ist eine erste Maßnahme vorteilhaft, den spanabhebenden Bereich oder dessen Schneide(n), insbesondere dessen Umfangsschneiden, in der axialen Ausdehnung kleiner als die Drückstollen oder Formzähne des Gewindeformbereichs auszubilden und/oder so (schlank) auszubilden, dass die Schneide(n) oder zumindest die Umfangsschneide(n) in die Gewinderillen oder den Gewindegang des oder eines vom Gewindeformbereich erzeugten Gewindes passt bzw. passen. Es kann dann der spanabhebende Bereich, insbesondere beim Zirkularformen, insbesondere durch eine zirkulare oder auch eine axiale Rückholbewegung unter Drehung um die Werkzeugachse praktisch durch das erzeugte Gewinde „ausgefädelt" werden, ohne den Gewindegang zu zerstören. Bei einer (ausschließlich) axialen Rückholbewegung wird das Werkzeug mit seiner Werkzeugachse koaxial zur Mittelachse des Gewindes oder zentralen Drehachse ausgerichtet und mit jeweils an die Gewindesteigung angepasster Drehung um die Werkzeugachse und axialer Rückholgeschwindigkeit aus dem Gewinde bewegt. Bei einer zirkularen Rückholbewegung wird die Werkzeugachse parallel und unter einem vorgegebenen Abstand (einer vorgegebenen Exzentrizität) zur zentralen Drehachse oder Gewindeachse ausgerichtet und das Werkzeug in einer Zirkularbewegung schraubenförmig aus dem Gewinde ggf. unter Drehung um die Werk zeugachse herausbewegt. Der Drehsinn oder Umlaufsinn der Zirkularbewegung ist dann insbesondere beim Zirkulargewindeformen entgegengesetzt zur Zirkularbewegung bei der Gewindeerzeugung.In front especially in the cases in which a cutting area larger radial (distance from tool axis) Dimensions than the thread forming area is a first measure Advantageously, the cutting area or its cutting edge (s), in particular its peripheral cutting, in the axial extent smaller than the push lugs or form teeth form the thread forming area and / or form (slim), that the cutting edge (s) or at least the peripheral cutting edge (s) in the Thread grooves or the thread of or one of the thread forming area created thread fits or fit. It can then be the cutting Area, in particular in the circular forms, in particular by a circular or axial return movement with rotation around the tool axis can be practically "threaded" through the thread created, without the To destroy the thread. At one (only) axial return movement The tool with its tool axis is coaxial with the central axis aligned with the thread or central axis of rotation and with each adapted to the thread pitch rotation about the tool axis and axial return speed moved out of the thread. In a circular return movement, the tool axis parallel and at a predetermined distance (a predetermined Eccentricity) aligned to the central axis of rotation or thread axis and the tool in a circular motion helical from the thread if necessary below Rotation moved around the tool axis. The sense of rotation or direction of rotation the circular motion is then especially in circular thread forming opposite to the circular motion during thread generation.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser Beschränkung der axialen Ausdehnung des spanabhebenden Bereichs unterhalb der Innenabmessung des Gewindegangquerschnitts kann auch folgende weitere vorteilhafte Maßnahme vorgesehen sein. Die radiale Ausdehnung oder der Durchmesser des spanabhebenden Bereichs wird nur so groß gewählt, dass er maximal dem Kerndurchmesser des vom Gewindeformbereich zu formenden Gewindes entspricht, so dass der spanabhebende Bereich axial aus dem Gewinde herausgezogen werden kann und dabei immer innerhalb des von dem Gewindegang umlaufenen Kernbereich (Mutterkern) des Gewindes bleibt. Auch hierdurch kann ein ungewollter Eingriff der Schneide(n) des spanabhebenden Bereichs in das bereits erzeugte Gewinde vermieden werden.alternative or additionally to this restriction the axial extent of the cutting area below the Inner dimension of the thread cross-section can also follow the following advantageous measure be provided. The radial extent or the diameter of the cutting area is chosen only so large that it is at most the core diameter of the thread forming area to be formed thread corresponds, so that the cutting area are pulled axially out of the thread can and always within the core area of the thread (Parent) of the thread remains. This can also make an unwanted Engaging the cutting edge (s) of the cutting area in the already generated Thread can be avoided.
Diese zweite Maßnahme ist besonders vorteilhaft bei einem Bohrbereich oder Stirnfräsbereich als spanabhebendem Bereich, der die Bohrung für das Gewinde mit einem dem Kerndurchmesser des Gewindes entsprechenden Durchmesser erzeugt, vorzugsweise als axialer Bohrbereich oder Stirnfräsbereich durch eine axiale Bewegung des Werkzeugs entlang seiner Werkzeugachse koaxial zur Gewindeachse und unter Drehung um die Werkzeugachse im Drehsinn des Bohrbereichs. Bei einem axialen Gewindefurchbereich als axial auf den spanabhebenden Bereich folgendem Gewindeformbereich wird dann vorzugsweise das Gewinde mit derselben axialen Vorschubbewegung oder einer weiteren axialen Bewegung in die Kernbohrung gedrückt. Bei einem axial auf den spanabhebenden Bereich folgenden Zirkulargewindeformbereich wird dagegen vorzugsweise das Werkzeug radial nach außen zur Bohrungsinnenfläche zugestellt im Anschluss an die axiale Bohr- oder Fräsbewegung und dann wird durch Zirkularbewegung des Werkzeugs das Gewinde erzeugt. Allerdings müssen nun die Formkeile des Gewindeformbereichs die gesamte Gewindegangtiefe in das Material des Werkstücks eindrücken und nicht wie normalerweise beim Gewindeformen nur bis zum Flankendurch messer bei etwa der Hälfte der Formzähne. Nun steht aber zwischen den Formzähnen bei einer gängigen Gestaltung eventuell nicht mehr genug Zwischenraum für das beim Formen durch die eindrückenden Formzähne verdrängte Material des Werkstücks zur Verfügung.These second measure is particularly advantageous in a drilling area or Stirnfräsbereich than cutting area, which has the hole for the thread with a Core diameter of the thread corresponding diameter generated, preferably as an axial drilling area or end milling area by an axial Movement of the tool along its tool axis coaxial with Thread axis and with rotation about the tool axis in the direction of rotation of the drilling area. For an axial thread ridge area as axial The thread forming area following the cutting area becomes then preferably the thread with the same axial feed movement or a further axial movement in the core hole pressed. at a circular thread forming area following axially on the cutting area On the other hand, the tool is preferably radially outward to Bore inner surface delivered following the axial drilling or milling movement and then the thread is created by circular movement of the tool. However, you have to now the mold wedges of the thread forming area the entire thread turn depth in the material of the workpiece push in and not as usual when threading only up to the edge diameter at about half of the form teeth. But now stands between the teeth in a common design possibly no longer enough space for the molding by the impressing forming teeth displaced Material of the workpiece to disposal.
Aus diesem Grund werden in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform zwischen den benachbarten Formzähnen oder Formkeilen insbesondere in axialer Richtung Vertiefungen oder Freistiche oder zusätzliche Aufnahmeräume im Werkzeug vorgesehen, um das verdrängte Material aufzunehmen. Die entsprechenden nach innen in den Gewindeinnenraum ragenden Vorsprünge des Werkstückmaterials, die sich als Komplement der Vertiefungen im Werkzeug ergeben, werden nun vorzugsweise anschließend entfernt, vorzugsweise mit einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs, der als Kernreibbereich oder Kernschneide(n) ausgebildet ist und einen glatten sauberen Gewindekern erzeugt.Out For this reason, in a particularly advantageous embodiment between the adjacent teeth or shaped wedges in particular in the axial direction recesses or Under cuts or additional housing spaces provided in the tool to receive the displaced material. The corresponding inwardly projecting into the internal thread projections of the Workpiece material, which arise as the complement of the recesses in the tool now preferably afterwards removed, preferably with a cutting area of the tool, which is designed as Kernreibbereich or core cutting (s) (s) and a smooth clean thread core produced.
Die Werkzeugachse ist in der Regel eine Längsachse und/oder Hauptträgheitsachse des Werkzeugs und/oder eine zentral durch das Werkzeug verlaufende Achse. Ein Werkzeugschaft des Werkzeugs ist in der Regel im Wesentlichen zylindrisch, also im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig, geformt, und ist an einem Ende in eine Einspannvorrichtung oder einen Werkzeughalter oder ein Werkzeugfutter einer Werkzeugmaschine gehaltert oder eingespannt oder einspannbar. Der Werkzeugschaft kann neben der Kreisform auch beliebige andere Querschnittsformen aufweisen. Der Werkzeugschaft kann entlang der Werkzeugachse einen sich vergrößernden oder verkleinernden und/oder einen sich in seiner Form verändernden Querschnitt aufweisen.As a rule, the tool axis is a longitudinal axis and / or main axis of inertia of the tool and / or an axis running centrally through the tool. A tool shank of the tool is generally substantially cylindrical, that is substantially circular in cross section, shaped, and is supported at one end in a jig or a tool holder or a tool chuck of a machine tool Tert or clamped or clamped. The tool shank can also have any other cross-sectional shapes in addition to the circular shape. The tool shank can have an enlarging or reducing and / or a cross section that changes in shape along the tool axis.
Spanabhebende(r) Bereich(e) und/oder Gewindeformbereich(e) können einstückig mit dem Werkzeugschaft ausgebildet sein oder auch als vorgefertigte(s) Teil(e) mit diesem verbunden sein, beispielsweise aufgeschrumpft oder aufgelötet oder aufgeschweißt oder aufgeklebt oder aufgeschraubt werden. Ferner können zusätzliche Verschleißschutzschichten auf das Werkzeug oder dessen Arbeitsbereichen aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Werkzeugschaft aus einem Werkzeugstahl, insbesondere einem Schnellarbeitsstahl gefertigt ist. Das kann beispielsweise eine Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl) oder ein cobaltlegierter Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) sein. Die Arbeitsbereiche sind vorzugsweise aus Hartmetall oder aus einer Hartmetalllegierung, insbesondere P-Stahl oder K-Stahl oder Cermet, oder aus Sinterhartmetall, insbesondere aus Wolframkarbid oder Titannitrid oder Titankarbid oder Titankarbonitrid oder Aluminiumoxid, oder aus einer Schneidkeramik, insbesondere polykristallines Bornitrid (PKB), oder aus polykristallinem Diamant (PKD) gefertigt.Machining (r) Area (s) and / or thread forming area (s) may be integral with the tool shank be formed or as a prefabricated (s) part (s) with this be connected, for example, shrunk or soldered or welded or glued or screwed on. Furthermore, additional Wear-resistant coatings be applied to the tool or its work areas. It is particularly advantageous if the tool shank consists of a Tool steel, in particular made of a high-speed steel is. This can be, for example, a high-speed steel (HSS steel) or cobalt-alloyed high-speed steel (HSS-E-steel) be. The work areas are preferably made of carbide or made of a hard metal alloy, in particular P-steel or K-steel or cermet, or of cemented carbide, in particular of tungsten carbide or titanium nitride or titanium carbide or titanium carbonitride or aluminum oxide, or from a cutting ceramic, in particular polycrystalline boron nitride (PKB), or made of polycrystalline diamond (PCD).
Wenigstens ein Gewindeformbereich weist in einer besonderen Ausführungsform vorzugsweise zumindest in einem Teilbereich einen entgegen der Vorschubrichtung, vorzugsweise konisch oder linear, zunehmenden Außendurchmesser auf. Dass sich der Gewindeformbereich in Vorschubrichtung verjüngt, hat zum Beispiel den Vorteil, dass das Eindringen der ersten Drückstollen in die Werkstückoberfläche bzw. die Innenwand der Bohrung erleichtert wird. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich einen entgegen einer Vorschubrichtung gleichbleibenden Außendurchmesser aufweist.At least a thread forming area has in a particular embodiment preferably at least in a partial area opposite to the feed direction, preferably conical or linear, increasing outer diameter. That the Tapered area tapered in the feed direction, for example, has the advantage that the penetration of the first pressure lugs into the workpiece surface or the inner wall of the bore is facilitated. It can be advantageous also be if at least one thread forming area counter Having a feed direction constant outside diameter.
Besonders bevorzugt ist es, wenn wenigstens ein Gewindeformbereich entgegen der Vorschubrichtung einen Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser, auch als Formgebungsbereich oder Anlaufbereich bezeichnet, und anschließend einen Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser, auch als Führungsbereich oder Kalibrierbereich bezeichnet, aufweist. Der Führungsbereich dient vornehmlich zur Führung des Werkzeugs in dem Gewinde, so dass die für die Gewindeerzeugung bereitgestellte Kraft im Formgebungsbereich gleichmäßig und dadurch möglichst verlustfrei auf die Oberfläche des Werkstücks übertragen wird. Gleichzeitig kann der Führungsbereich die Funktion haben, die erzeugte Gewindeoberfläche bzw. die Gewindeflanken zu glätten und zu kalibrieren. Dadurch kann das Gewinde sehr genau gefertigt werden.Especially it is preferred if at least one thread forming area opposes the feed direction a region with increasing outer diameter, also referred to as a shaping area or starting area, and then a Area with constant outer diameter, also as a management area or calibration range denoted. The management area primarily serves as a guide of the tool in the thread so that provided for threading Force in the shaping area evenly and thereby as possible lossless on the surface of the Transfer workpiece becomes. At the same time, the management area have the function, the generated thread surface or the thread flanks to smooth and to calibrate. As a result, the thread can be made very accurately become.
Dabei ist es auch denkbar den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser und den Bereich mit gleichbleibendem Außendurchmesser aus unterschiedlichen Werkstoffen zu fertigen. Beispielsweise kann für den Bereich mit zunehmendem Außendurchmesser ein härteres und damit verschleißfesteres Material verwendet werden und für den Führungsbereich ein kostengünstigeres, weniger hartesthere it is also conceivable the area with increasing outer diameter and the area of constant outer diameter of different To produce materials. For example, for the area with increasing outer diameter a harder one and thus more wear-resistant Material to be used and for the management area a cheaper, less hard
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind am Umfang wenigstens eines Gewindeformbereichs und/oder wenigstens eines spanabhebenden Bereichs eine oder mehrere Nuten oder im Werkzeug Kanäle vorgesehen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels und/oder Luft wie Druckluft oder Kaltluft, um die Reibung und/oder die Wärmeentwicklung zu reduzieren und die entstehende Wärme abzuführen, und/oder zur Abführung der erzeugten Späne (Spannuten). Die Nuten oder Kanäle können gerade und/oder parallel oder axial zur Werkzeugachse und/oder oder schräg zur Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs verlaufen oder auch um die Werkzeugachse gedrallt oder schraubenförmig (Drallnuten), also verdrillt bzw. mit einer Drehung um den Umfang des Werkzeugs oder de Werkzeugachse, ausgebildet sein.In a particularly advantageous embodiment are at least on the circumference a thread forming area and / or at least one cutting Area one or more grooves or provided in the tool channels to the leadership a fluid medium, in particular a coolant and / or lubricant and / or air such as compressed air or cold air to reduce friction and / or the heat development too reduce and the resulting heat dissipate, and / or for removal the generated chips (flutes). The grooves or channels can straight and / or parallel or axial to the tool axis and / or or aslant to the tool axis and / or in the longitudinal direction of the tool or even twisted around the tool axis or helical (Twist grooves), so twisted or with a rotation around the circumference of the tool or tool axis, be formed.
In den Spannuten können nun zumindest die Schneide(n) des oder jedes spanabhebenden Bereichs und/oder der oder die Drückstollen des oder jedes Gewindeformbereichs von der Nut zurückversetzt sein zum Schutz vor einer Beschädigung oder Abnutzung durch die Späne.In the flutes can now at least the cutting edge (s) of the or each cutting area and / or the pressing lug (s) the or each thread forming portion of the groove set back to protect against damage or wear by the chips.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenThe Invention will also be described below with regard to further features and Advantages based on the description of exemplary embodiments and with reference explained in more detail in the accompanying drawings. Show it
Einander
entsprechende Teile und Größen sind
in
Der
Arbeitskopf
Die
Nuten
In
der Ausführungsform
nach
Eine
Befestigungsalternative zeigen
In
dem in
Den
spanenden Bereich
Mit
diesem Werkzeug
Der
Zirkularfasbohrgewindefurcher nach
Zunächst wird,
wie in
Der
Aufbau des Arbeitskopfes
Der
Unterschied der Werkzeuge
Als
weitere Besonderheit, die ebenfalls in
Das
Verfahren gemäß
Wie
aus
- 22
- WerkzeugTool
- 33
- spanender Bereich, spanabhebender Bereichchipping Area, metal cutting area
- 44
- GewindeformbereichTapping area
- 55
- freies bzw. stirnseitiges Werkzeugendefree or frontal tool end
- 66
- Bohrbereichdrilling
- 77
- Fräsbereichmilling
- 88th
- Stirnschneideend cutting edge
- 99
- Umfangsschneideperipheral cutting edge
- 1010
- Zwischenbereichintermediate area
- 1111
- KernreibbereichKernreibbereich
- 1212
- Kernschneidecore cutting
- 1313
- Werkzeugschaft, SchaftTool shank, shaft
- 1414
- Formkeil, Drückstollen, FurchzähneForm wedges, Pressing lands, forming teeth
- 1717
- Arbeitskopfworking head
- 1818
- Nutgroove
- 1919
- Verbindungsflächeinterface
- 20a, 20b20a, 20b
- Bohrungdrilling
- 2121
- Schraubescrew
- 2222
- Gewindeformabschnitt, -unterbereich, -bereichThread section, sub-area, area
- 2323
- Zirkular-FasschneideCircular chamfer cutting blade
- 2424
- VorschneidzahnVorschneidzahn
- 2525
- ZirkularfasbohrteilZirkularfasbohrteil
- 2626
- Fase, FasenschneidenbereichChamfer, Fasenschneidenbereich
- 26a26a
- FasenschneideFasenschneide
- 2727
-
äußerer Bereich
der Fase
26 outer area of the chamfer26 - 2828
- zusätzliche Faseadditional chamfer
- 2929
- SpiralbohrteilSpiralbohrteil
- 3030
- Bohrschneidedrilling edge
- 3131
- Werkzeugkerntool core
- 3232
-
Außenradius
des Werkzeugs
2 Outer radius of the tool2 - 3333
- Entlastungsnut, Schutznutrelief, inhibiting groove
- 3434
- Austrittsöffnung einer innere KühlmittelzufuhrOutlet opening of a internal coolant supply
- 3535
- FreistichFreeway
- 3636
- KernreibteilKernreibteil
- 5050
- Gewindethread
- 5151
- Gewindekernthread core
- 5252
- Eingangsbereichentrance area
- 5353
- Gewindegangthread
- 5555
- Werkstückworkpiece
- 5656
- DurchgangslochThrough Hole
- 5757
- Fasechamfer
- 5858
- Gewindebohrungthreaded hole
- 5959
- Ausgangsbereichoutput range
- 6060
- Sacklochblind
- 6161
- Überständesupernatants
- AA
- Werkzeugachse, WerkzeuglängsachseTool axis, tool longitudinal axis
- BB
- zentrale Drehachsecentral axis of rotation
- VV
- Vorschubrichtungfeed direction
- LL
- Längenmaßmeasure of length
- x, bx, b
- AbmessungenDimensions
- e1 e 1
- Exzentrizitäteccentricity
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| DE102004044610.5 | 2004-09-13 | ||
| DE102005022503.9A DE102005022503B4 (en) | 2004-09-13 | 2005-05-11 | Tool and method for producing a thread |
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| DE102005022503B4 DE102005022503B4 (en) | 2019-10-17 |
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