<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Rollen bzw. Walzen von Gewinden, wobei der Aussendurchmesser des zylindrischen Werkstückes geringer ist als der Aussendurchmesser des fertigen Gewindes und ferner ein Gewinderollwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens mit drei zueinander im Winkel von 120 angeordneten Gewinderollen und einem Tragzapfen zwischen den Gewinderollen. Die Erfindung dient insbesondere zur Herstellung dünnwandiger Bauteile, wie z. B. mit Gewinde versehene Füllansätze von Flaschen.
Üblicherweise werden Gewinde durch spanabhebende Bearbeitung oder plastische Formgebung hergestellt.
Ein spanabhebendes Verfahren ist z. B. händisches Gewindeschneiden an einer Drehbank. Dies ist jedoch ein langsames und nicht wirtschaftliches Verfahren und daher nur für kleine Stückzahlen wirtschaftlich.
Ein anderes Verfahren besteht im Schneiden von Gewinden mittels eines Gewindeschneideisens, das jedoch nur zum Schneiden von Gewinden geringerer Genauigkeit verwendet werden kann ; ferner ist die Gewindefläche in vielen Fällen nicht befriedigend ausgeführt.
Auch Gewindefräsen wird verwendet, doch bleibt dieses Verfahren bezüglich Genauigkeit und Oberflächenqualität hinter den nach den oben genannten Verfahren hergestellten Gewinden zurück.
Auch Wirbelfräsen von Gewinden ist bekannt, doch dessen Nachteile sind die gleichen wie beim normalen Fräsvorgang. Bei der Herstellung von Gewinden ohne spanabhebende Bearbeitung wird das zylindrische Werkstück zwischen gehärteten Werkzeugen gedreht, deren Aussendurchmesser geringer ist als der Aussendurchmesser des fertigen Gewindes. Das Werkzeug dringt in die Oberfläche des Werkstückes ein, wobei Vertiefungen bzw. Nuten ausgebildet werden und das Material radial nach aussen gedrückt wird. Da hier keinerlei Metall entfernt wird, geht dieses Verfahren ohne jeden Materialverlust vor sich. Die verwendeten Werkzeuge sind ebene Backen oder zylindrische Körper.
Hinsichtlich der Genauigkeit des Gewindes ist das ebene Backen verwendende Verfahren einem Gewindeschneiden mit mittlerer Toleranz und ein Verfahren mit zylindrischen Werkzeugen dem Gewindefräsen mit geringen Toleranzen äquivalent. Während hingegen das geschnittene Gewinde von geringerer Genauigkeit als das spanabhebende Werkzeug sein kann, wird nur beim Gewinderollen bzw. -walzen die Form des Gewindes am Werkzeug genau auf dem Werkstück reproduziert und ändert sich nicht über die gesamte Lebensdauer des Werkzeuges. Die Form des Gewindes wird nicht durch ein ungenaues Werkzeugschärfen verändert, da überhaupt kein Schärfen notwendig ist.
Herkömmliche Gewinderoll-bzw.-walzwerkzeuge weisen drei zueinander in einem Winkel von 1200 angeordnete Rollen bzw. Walzen auf. Die Rollen sind mit parallelen konzentrischen Nuten bzw. Einkerbungen versehen, weshalb die Rollen in bezug auf die Achse des Werkzeuges um einen Winkel, der der Steigung des Gewindes entspricht, geneigt sind. Das Gewindeprofil der zweiten Rolle bzw. Walze ist um 1/3, das Gewindeprofil der dritten Rolle um 2/3 der Gewindesteigung in bezug auf das Gewindeprofil der ersten Rolle in Richtung der longitudinalen Achse, die durch den Mittelpunkt geht, verschoben bzw. versetzt.
Beim Vergleich des Gewinderollens mit spanabhebenden Verfahren kann im allgemeinen festgestellt werden :
Eine Kaltbearbeitung durch Rollen erhöht die Festigkeit, insbesondere die Bruchfestigkeit und die Scherfestigkeit und die Grenze der Werkstückermüdung. Beim Gewindewalzen werden faserähnliche Materialbereiche bzw. texturierte Bereiche nicht durchgeschnitten sondern folgen ohne Unterbrechung der Form des Gewindes.
Demzufolge ist, verglichen mit den spanabhebenden Verfahren, das Rollen bzw. Walzen vorzuziehen, insbesondere hinsichtlich der Ermüdungsgrenze, die bis zu 50% höher liegt als bei spanabhebenden Verfahren.
Bei gerollten bzw. gewalzten Gewinden ist so wie bei mit Schneideisen geschnittenen Gewinden die Kante des Gewindes scharf bzw. sie läuft in einen Grat aus, d. h. es besteht das Risiko einer Verletzung. Dies kommt daher, da das das Gewinde rollende Werkzeug unter dem Steigungswinkel auf die Vorderfläche des Werkstückes trifft.
Zur Beseitigung der scharfenKante werden gegenwärtig eine Anzahl von Verfahren verwendet. So wird z. B.
Feilen, Schleifen oder Fräsen verwendet. Besonders vorteilhaft ist selbstverständlich ein Verfahren, bei dem der scharfe Gewindeteil gänzlich entfernt wird bis zu jenem Punkt, an dem das Gewindeprofil noch nicht seinen vollen Querschnitt erreicht hat. Das kann im wesentlichen auf einer Fräsmaschine erreicht werden, indem die mit einem Gewinde versehene Spindel in eine passende Mutter bzw. Nuss geschraubt wird, wobei diese mittlerweile an einen geeignet gewähltenFräskopf am Ende der Spindel herangeführt wird und so der unerwünschte gegratete Gewindeteil entfernt wird. Diese und ähnliche Verfahren sind äusserst aufwendig und schwierig durchzuführen, benötigen ein eigenes Einspannen, sind ungenau und auch die erreichte Oberflächenqualität ist nicht ausreichend.
Die Entfernung von Graten, d. h. das Vermeiden von scharfen Teilen wird jedoch in vielen Fällen notwendig, insbesondere wenn Gegenstücke aus Plastik mit Gewinde versehenen Metallteilen zusammengepasst werden sollen. In diesen Fällen sind insbesondere Plastikteile einer Beschädigung ausgesetzt.
Bei den Werkzeugen, die gegenwärtig zur Verkleinerung bzw. Verringerung des Gewindeauslaufes verwendet werden, wird das Gewindeprofil konisch abgeflacht bzw. abgestumpft. Nachteilig ist es dabei, dass die abgestumpfte Gewindekante schwer in das Material eindringt und das Nachgeben des Materials ungünstig wird, ein Formen hohe Kräfte erfordert und die Oberfläche des Gewindes uneben und stratifiziert bzw. schichtig wird. Aus der deutschenOffenlegungsschrift 2046287 sind derartige Gewindewalzrollen bekannt, die an beiden Enden ihrer zylindrischen Gewindeteile eine konische Anfasung aufweisen, wodurch das Gewindeprofil seine Querschnitts-
<Desc/Clms Page number 2>
form erhält. Ferner wird um gute Festigkeitseigenschaften zu erzielen die Querschnittsform des Gewindeprofils beibehalten.
Es bleibt aber die Anfasung entlang mehrerer Gewindegänge ; dementsprechend beginnen und enden die Gewinde ohne vollständiges Gewindeprofil und das Werkstück weist weiterhin einen konischen Endteil auf.
Ein bekanntes Verfahren ist es auch, den Profilwinkel des ersten Gewinderollringes grösser zu wählen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Herstellung solcher Ringe mühevoll ist, da beim Schleifen der Ringe die Form des Schleifsteines entsprechend den Ringen verändert werden soll.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu erstellen, bei dem die Herstellung von Gewinden durch. Rollen bzw. Walzen bei dünnwandigen Werkstücken, insbesondere am Füllansatz von Flaschen, so gelöst wird, dass der Gewindeauslauf nur eine einzige Umdrehung erfordert und der zusätzliche Arbeitsgang, der gegenwärtig zum Entfernen der scharfen Kante des Gewindeanfanges nötig ist, entfallen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Werkzeug zu erstellen, mit dem das oben genannte Verfahren durchgeführt werden kann.
Das Ziel der Erfindung wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass nach dem Rollen des Gewindes im gleichen Arbeitsgang der hergestellte Anfangsteil des Gewindes durch einen zylindrischen Abschnitt, der an der letzten Gewinderolle ausgebildet ist, auf Kerndurchmesser, vorzugsweise auf einen Durchmesser der etwa um 0, 1 mm kleiner ist, zusammengedrückt wird. Dadurch wird der Anfangsteil des Gewindes entsprechend dem Durchmesser des zylindrischen Teiles der Rolle abgeflacht. Nach Erreichen der gewünschten Gewindelänge wird die Maschine verkehrt laufen gelassen und die zurücklaufenden Rollen kalibrieren das Gewinde.
Das erfindungsgemässe Werkzeug mit drei im Winkel von 1200 zueinander angeordneten Gewinderollen und einem Tragzapfen zwischen den Gewinderollen ist dadurch gekennzeichnet, dass längs der Steigung an der zuletzt angeordneten Gewinderolle, welche den volles Profil aufweisenden Ringen folgt, ein glatter zylindrischer Abschnitt ausgebildet ist. In bevorzugter Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Durchmesser des schmalen zylindrischen Abschnittes um etwa das 0, 2- bis 0, 4fache der Gewindetiefe grösser ist als der Arbeitsdurchmesser der Gewinderollen. Zweckmässig ist es, wenn der glatte zylindrische Abschnitt eine Breite aufweist, die das 1, 5- bzw. 2fache der Steigung beträgt.
Besonders vorteilhaft ist es bei einem Werkzeug, bei dem der Durchmesser der Anfangsringe der Gewinderollen kleiner ist als der Durchmesser der Ringe mit vollem Profil, und diese Ringe mit entsprechend der Betätigung der Rollen zunehmendem Durchmesser angeordnet sind, wenn erfindungsgemäss tatsächlich drei Anfangsringe vorhanden sind, die jedoch innerhalb einer Windung gelegen sind, die auf die drei Rollen aufgeteilt ist.
Dabei ist der Aussendurchmesser des ersten Ringes reduziert, wodurch-unter unveränderter Beibehaltung des Profilwinkels - die Steigung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring auf dem Kerndurchmesser der Rolle erhöht wird. Dadurch wird einerseits die Gewindekante nicht abgeflacht und das Gewindeprofil nicht verändert und anderseits z. B. ein überflüssiges Formen von Material vermieden.
Die gesamteGewindetiefe des zu rollenden Gewindes wird zwischen den Rollen aufgeteilt, wodurch sich bei den drei Rollen verschiedene Durchmesser der ersten Ringe ergeben.
Das Profil des ersten Ringes ist daher durch Verringerung des Durchmessers diametral verschoben. Dies wird auf den drei Rollen schrittweise vorgenommen und es sind tatsächlich drei Anfangsringe vorhanden, die innerhalb einer Windung gelegen sind, die auf die drei Rollen aufgeteilt ist. Es wird daher der Gewindeauslauf auf eine Windung beschränkt, da nur die ersten Ringe der Gewinderollringe verringerten Durchmesser aufweisen.
Um hohle Werkstücke konzentrisch zwischen den Gewinderollringen anzuordnen, wird zwischen den Rollen ein Tragzapfen angeordnet, der darüber hinaus eine Deformation dünnwandiger Teile bzw. Werkstücke vermeidet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen Fig. l einen Schnitt durch eine Gewinderolle I, Fig. la das Profil der Rolle gemäss Fig. l in vergrössertem Massstab, Fig. 2 einen Schnitt durch
EMI2.1
eine Rolle III und Fig. 3a das Profil der Ringe der Rolle in Fig. 3 in vergrössertem Massstab.
In Fig.1 und la ist eine Gewinderolle-I--ersichtlich. Dererste Ring istmit diametral verschobenem Profil ausgeführt, was dadurch zum Ausdruck kommt, dass der Aussendurchmesser dg geringer ist als der Aussendurchmesser d der zentralen Ringe und der Innendurchmesser dc kleiner als der Kerndurchmesser dm der zentralen Ringe ist. Demzufolge ist die Steigung h grösser und die Steigung h6 kleiner als die Steigung h der zentralen Ringe, die gleich der Steigung des zu rollenden Gewindes ist. Demzufolge weisen die zentralen Ringe das gesamte Gewindeprofil mit dem Hauptdurchmesser dk und dem Profilwinkel a auf.
Das Rollen des Gewindes wird mit dieser Rolle begonnen. Fortgeführt wird das Rollen mit der Rolle-II-, die in den Fig. 2 und 2a gezeigt ist. Der erste Ring dieser Rolle ist ebenfalls mit diametral verschobenem Profil ausgeführt, jedoch abweichend von der Rolle -I--ist der erste Ring axial um den Wert b verschoben. Die Verschiebung entspricht im wesentlichen einem Drittel der Steigung h, wodurch die Aufteilung des ersten Ganges bzw. der ersten Windung auf die drei Rollen bewirkt wird. Im Vergleich mit der Rolle-I-ist der Aussendurch-
EMI2.2
<Desc/Clms Page number 3>
--II-- grösserRolle-II-dringt tiefer in das zu rollende Gewinde ein als der der Rolle so dass dadurch eine Aufteilung der ersten Windung bzw. des ersten Ganges auf die drei Rollen bewirkt wird.
Auch an der Rolle-H-ist der Anstieg hl des ersten Ringes grösser und der Anstieg h kleiner als der Anstieg h der im naturgetreuen Massstab ausgeführten mittleren Ringe. Demzufolge sind die diametralen Abweichungen zwischen dem ersten Ring der Rolle-II-und den das volle Profil aufweisenden Ringen kleiner als bei der Rolle -1- und auch die oben erwähnten Steigungen h1 und h weichen weniger von der Steigung h ab.
In denFig. 3 und 3a ist die Rolle-III-gezeigt, deren erster Ring axial um den Wert a verschoben ist, der etwa 2/3 der Steigung h beträgt. Der Aussendurchmesser d4 des ersten Ringes ist grösser als der Durchmesser d1 des ersten Ringes der Rolle-II-und der Innendurchmesser ds ist grösser als dessen Durchmesser d. Demzufolge ist die Steigung zwischen den volles Profil aufweisenden Ringen und der Steigung h3 des ersten Ringes-obwohl diese grösser als die Steigung h ist-kleiner als die Steigung h1 der Rolle-II-und die Steigung h des ersten Ringes - obwohl dieser kleiner als die Steigung h ist - grösser als die Steigung h2 der Rolle --11--.Ander Rolle-III-ist anschliessend an die volles Profil aufweisenden
Ringe ein glatter zylindrischer Abschnitt mit einer Breite C und einem Durchmesser dv ausgebildet, um die Anfangswindung bzw. den Anfangsgang zusammenzudrücken. Die Abmessung dv ist um das 0, 2- bis 0, 4fache der Gewindetiefe grösser als der Aussendurchmesser d und die Breite C beträgt das 1, 5- bis 2fache der Steigung.
Als Beispiel werden die Abmessungen der drei Rollen angeführt, die verwendet werden, um das Gewinde am Füllansatz einer Siphonflasche herzustellen :
Rollen I - III
EMI3.1
<tb>
<tb> d <SEP> = <SEP> 48,058 <SEP> mm <SEP> gleich <SEP> an <SEP> allen <SEP> drei <SEP> Rollen
<tb> dk <SEP> = <SEP> 46,25 <SEP> mm <SEP> gleich <SEP> an <SEP> allen <SEP> drei <SEP> Rollen
<tb> d <SEP> = <SEP> 44,55 <SEP> mm <SEP> gleich <SEP> an <SEP> allen <SEP> drei <SEP> Rollen
<tb> h <SEP> = <SEP> 2,822 <SEP> mm <SEP> gleich <SEP> an <SEP> allen <SEP> drei <SEP> Rollen
<tb> dc <SEP> = <SEP> 44, <SEP> 20 <SEP> mm <SEP>
<tb> d <SEP> = <SEP> 47,358 <SEP> mm
<tb> h <SEP> = <SEP> 2,913 <SEP> mm
<tb> h <SEP> = <SEP> 2,64 <SEP> mm
<tb>
Rolle II
EMI3.2
<tb>
<tb> d <SEP> = <SEP> 44, <SEP> 35 <SEP> mm
<tb> d1 <SEP> = <SEP> 47, <SEP> 658 <SEP> mm
<tb> hl <SEP> = <SEP> 2,
<SEP> 874 <SEP> mm <SEP>
<tb> h2 <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 718 <SEP> mm <SEP>
<tb> b <SEP> = <SEP> 0, <SEP> 901 <SEP> mm <SEP>
<tb>
Rolle III
EMI3.3
<tb>
<tb> ds <SEP> = <SEP> 44, <SEP> 45 <SEP> mm
<tb> d4 <SEP> = <SEP> 47, <SEP> 858 <SEP> mm
<tb> hs <SEP> = <SEP> 2, <SEP> 848 <SEP> mm <SEP>
<tb> h4=2,77mm
<tb> a=1,815mm
<tb> dv <SEP> = <SEP> 48, <SEP> 3 <SEP> mm
<tb> C <SEP> = <SEP> 4. <SEP> 142 <SEP> mm <SEP>
<tb>
Gewinde, die mit dem erfindungsgemässen Verfahren und dem erfindungsgemässen Werkzeug hergestellt werden, sind frei von Graten, von scharfen Anfangswindungen und der Gewindeauslauf erstreckt sich nur über eine einzige Windung.
Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung können Gewinde an Flascheneinfullansätzen. insbesondere, wenn sie mit Plastikgegenstücken vereinigt werden, besonders gut ausgebildet werden. Selbstverständlich können das erfindungsgemässe Verfahren und das erfindungsgemässe Werkzeug auch beim Ausarbeiten anderer Bauteile verwendet werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.