BE1025471B1 - Process for the preparation of an active element and corresponding active element - Google Patents
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Abstract
Dargestellt und beschrieben ist Verfahren zur Herstellung eines Aktivelements (1) mit einem Innengewinde (2), wobei ein Werkzeugrohling (3) in mindestens einem Umformschritt formgebend bearbeitet wird und wobei der Werkzeugrohling (3) in mindestens einem Gewindeherstellungsschritt mit einem Innengewinde (2) ausgestattet wird. Durch das Verfahren wird die Fertigungszeit dadurch reduziert, so dass die Produktivität insbesondere bei der maschinellen Herstellung von Aktivelementen erhöht werden kann, dass das Innengewinde (2) im Gewindeherstellungsschritt als Abschnittsgewinde (4) mit Gewindeabschnitten (5) ausgebildet wird, wobei das Innengewinde (2) keine vollumlaufenden Windungen (6) aufweist.Shown and described is method for producing an active element (1) with an internal thread (2), wherein a tool blank (3) is machined in at least one forming step, and wherein the tool blank (3) in at least one thread forming step with an internal thread (2) becomes. By the method, the production time is thereby reduced, so that the productivity can be increased, in particular in the machining of active elements that the internal thread (2) in the thread-forming step as a section thread (4) with threaded portions (5) is formed, wherein the internal thread (2 ) has no fully rotating turns (6).
Description
Verfahren zur Herstellung eines Aktivelements und entsprechendes AktivelementMethod for producing an active element and corresponding active element
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aktivelements mit einem Innengewinde, wobei ein Werkzeugrohling in mindestens einem Umformschritt formgebend bearbeitet wird und wobei der Werkzeugrohling in mindestens einem Gewindeherstellungsschritt mit einem Innengewinde ausgestattet wird. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Aktivelement zur Herstellung eines Halbzeugs oder Endprodukts aus einem Metallblech, mit einem Formabschnitt zum Formgeben des Halbzeugs oder Endprodukts und mit einem Befestigungsabschnitt, wobei der Befestigungsabschnitt mindestens ein Innengewinde aufweist.The invention relates to a method for producing an active element with an internal thread, wherein a tool blank is machined in at least one forming step and the tool blank is equipped with an internal thread in at least one thread production step. In addition, the invention relates to an active element for producing a semifinished product or end product from a metal sheet, with a shaped section for shaping the semifinished product or end product and with a fastening section, the fastening section having at least one internal thread.
Aktivelemente sind seit vielen Jahren in unterschiedlichen Ausführungsvarianten und für verschiedene Anwendungsfälle, beispielsweise bei Umform-, Stanz- oder Prägeprozessen, bekannt. Beim Umformen allgemein werden plastische Werkstoffe (Metalle und thermoplastische Kunststoffe) gezielt in eine andere Form gebracht, ohne dabei Material von den Rohteilen zu entfernen. Der Werkstoff behält seine Masse und seinen Zusammenhalt bei. Beim Trennen, wie zum Beispiel bei Stanzprozessen, oder beim Fügen wird die Masse und der Zusammenhalt dagegen vermindert beziehungsweise vermehrt. Eine besonders große Bedeutung haben das Umformen, Trennen und Fügen in der Metallindustrie, speziell in der blechverarbeitenden Industrie (z. B. im Karosseriebau) und in der Gusstechnik, in der Kunststoffverarbeitung (z. B. beim Spritzgießen) und in einigen Bereichen des Handwerks (z. B. im Schmiedehandwerk). Dabei nehmen Aktivelemente eine zentrale Stellung in vielen Bereichen der produzierenden und verarbeitenden Industrie ein. Nur mit Hilfe dieser Aktivelemente, die in die entsprechenden Maschinen eingebaut werden, ist es möglich, ein Rohmaterial derart maschinell zu bearbeiten, dass es den gewünschten Anforderungen entspricht.Active elements have been known for many years in different design variants and for different applications, for example in forming, stamping or embossing processes. In general, plastic materials (metals and thermoplastics) are deliberately brought into a different shape without removing material from the raw parts. The material maintains its mass and cohesion. In contrast, when separating, such as in punching processes, or when joining, the mass and the cohesion are reduced or increased. Forming, cutting and joining are particularly important in the metal industry, especially in the sheet metal processing industry (e.g. in body construction) and in casting technology, in plastics processing (e.g. in injection molding) and in some areas of the craft (e.g. in forging). Active elements play a central role in many areas of the manufacturing and processing industry. Only with the help of these active elements, which are installed in the corresponding machines, is it possible to machine a raw material in such a way that it meets the desired requirements.
Aus diesem Grund werden an Aktivelemente bzw. an die Herstellung von Aktivelementen besondere Ansprüche gestellt. In der Regel werden dafür qualitativ hochwertige Stähle verwendet, damit eine ausreichend gute Oberflächenbeschaffenheit, besonders an den Schneidkanten, erreicht werden kann. Dazu wird zunächst ein Werkzeugrohling aus Metall oder einem gesinterten keramischen Material für die weitere Verarbeitung genutzt.For this reason, special demands are made on active elements or on the production of active elements. As a rule, high-quality steels are used for this, so that a sufficiently good surface quality, especially at the cutting edges, can be achieved. For this purpose, a tool blank made of metal or a sintered ceramic material is used for further processing.
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Die EP 1 321 202 Bl zeigt zum Beispiel ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeugs. Dabei wird zunächst ein Bauteilrohling zwischen die Werkzeugteile eines Innenhochdruckumformwerkzeugs eingebracht. Das Innenhochdruckumformwerkzeug wird geschlossen und der Bauteilrohling in ein Umformwerkzeug mittels eines Druckmediums umgeformt. In einem nächsten Schritt wird dann eine Durchgangsöffnung in einer Wandung des Umformwerkzeugs ausgestanzt. Anschließend, in einem dritten Schritt, wird in der Durchgangsöffnung ein Innengewinde hergestellt.EP 1 321 202 B1 shows, for example, a method for producing a forming tool. First of all, a component blank is introduced between the tool parts of an internal high-pressure forming tool. The internal high-pressure forming tool is closed and the component blank is formed into a forming tool using a pressure medium. In a next step, a through opening is then punched out in a wall of the forming tool. Then, in a third step, an internal thread is produced in the through opening.
Das Innengewinde dient in der Regel der Befestigung des neu hergestellten Umformwerkzeugs an einem Maschinenelement. Es kann so auf einfache Weise an dem Maschinenelement festgeschraubt werden. Das Innengewinde wird im Stand der Technik durch weitere Werkzeuge eingearbeitet.The internal thread is usually used to attach the newly formed forming tool to a machine element. It can thus be screwed onto the machine element in a simple manner. The internal thread is incorporated in the state of the art by further tools.
Die EP 1 540 207 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Spindelmutter eines Kugelgewindetriebs. Dabei wird ein Stanzwerkzeug mit einem Lochstempel genutzt. Das Stanzwerkzeug umfasst zusätzlich noch einen Gewindedom, wobei der Lochstempel in dem Gewindedom radial verschieblich angeordnet ist. Der Lochstempel kann radial auswärts aus dem Gewindedom bewegt werden. Somit können nacheinander unterschiedliche Verfahrensschritte durchgeführt werden, um die Spindelmutter herzustellen.EP 1 540 207 B1 discloses a method for producing a spindle nut of a ball screw drive. A punching tool with a punch is used. The punching tool additionally comprises a thread dome, the punch being arranged radially displaceably in the thread dome. The punch can be moved radially outward from the thread dome. Different process steps can thus be carried out in succession in order to produce the spindle nut.
Zur Herstellung von Aktivelementen sind aus dem Stand der Technik Verfahren bekannt, bei denen mindestens drei Prozessschritte erforderlich sind. Ausgangspunkt ist dabei ein vorgefertigte Grundplatte, die aus einem gehärteten, wärmebehandelten Metall, insbesondere Stahl, besteht, und aus der mittels Umformen die Grundform des Aktivelements freigeschnitten wird. Anschließend wird das Werkstück umgespaimt, damit in einem zweiten Fertigungsschritt eine Bohrung in das Werkstück eingebracht werden kann. In einem nachfolgenden dritten Fertigungsschritt wird dann in die Bohrung ein Gewinde geschnitten, wozu zumindest ein erneuter Wechsel des Werkzeugs erforderlich ist.For the production of active elements, methods are known from the prior art in which at least three process steps are required. The starting point is a prefabricated base plate, which consists of a hardened, heat-treated metal, in particular steel, and from which the basic shape of the active element is cut out by means of shaping. The workpiece is then spun around so that a hole can be made in the workpiece in a second manufacturing step. In a subsequent third production step, a thread is then cut into the bore, for which purpose at least a new tool change is required.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren besteht darin, dass viele unterschiedliche Schritte notwendig sind, um das entsprechende Bauteil herzustellen. Dadurch ist das Herstellungsverfahren zeitaufwendig und damit die Herstellung eines Aktivelements relativ teuer.A disadvantage of the methods known from the prior art is that many different steps are necessary to produce the corresponding component. As a result, the production process is time-consuming and the production of an active element is therefore relatively expensive.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Aktivelements anzugeben, durch das die Fertigungszeit reduziert wird, so dass die Produktivität insbesondere bei der maschinellen Herstellung von Aktivelementen erhöht werden kann.The present invention is therefore based on the object of specifying a method for producing an active element, by means of which the production time is reduced, so that productivity can be increased, in particular in the mechanical production of active elements.
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs genannten Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, dass das Innengewinde im Gewindeherstellungsschritt als Abschnittsgewinde mit Gewindeabschnitten ausgebildet wird, so dass das Innengewinde keine vollumlaufenden Windungen aufweist. Als Abschnittsgewinde wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gewinde verstanden, bei dem der Verlauf der Windungen teilweise unterbrochen ist. Dabei weist das Gewinde teilweise Aussparungen auf, oder das Gewindeprofil ist teilweise anderweitig unterbrochen. Die Aussparungen oder Unterbrechungen erstrecken sich in tangentialer Richtung.This object is achieved in the method mentioned at the outset according to claim 1 in that the internal thread is formed in the thread production step as a section thread with thread sections, so that the internal thread has no fully revolving turns. In the context of the present invention, a section thread is understood to be a thread in which the course of the turns is partially interrupted. The thread partially has recesses, or the thread profile is partially interrupted in some other way. The recesses or interruptions extend in the tangential direction.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich zunächst dadurch aus, dass es durch die Ausbildung eines Abschnittsgewindes nicht notwendig ist, das Gewinde in einer zuvor ausgebildeten Bohrung zu formen oder zu schneiden. Das Abschnittsgewinde kann somit auch unabhängig von rotierenden Werkzeugen wie Gewindeformem, Gewindeschneidem oder auch Werkzeugen, die beispielsweise beim Bohren oder Fräsen verwendet werden, ausgebildet werden.The method according to the invention is initially characterized in that, by forming a section thread, it is not necessary to form or cut the thread in a previously formed bore. The section thread can thus also be formed independently of rotating tools such as thread formers, thread cutting tools or tools that are used, for example, when drilling or milling.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher vorgesehen, dass der Umformschritt und der Gewindeherstellungsschritt in einem gemeinsamen Arbeitsschritt durchgeführt werden. Da das Ausbilden des Abschnittsgewindes nicht auf herrkömmliches Gewindeformen bzw. Gewindeschneiden beschränkt ist, ist es auch nicht notwendig, dass der Werkzeugrohling für das Bohren einer Öffnung und das anschließende Ausbilden des Innengewindes umgespannt wird. Auf diese Weise kann das Aktivelement geformt und mit einem Innenewinde versehen werden, ohne dass das Herstellungsverfahren unterbrochen werden muss. In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist daher vorgesehen, dass die Formgebung und das Ausbilden des Innengewindes in einem Programmablauf einer Fertigungsmaschine realisiert werden, ohne dass der Vorgang durch Umspannen des Werkzeugrohlings unterbrochen werden muss.In a preferred embodiment of the method according to the invention it is therefore provided that the forming step and the thread production step are carried out in a common work step. Since the formation of the section thread is not limited to conventional thread forming or thread cutting, it is also not necessary for the tool blank to be reclamped for the drilling of an opening and the subsequent formation of the internal thread. In this way, the active element can be shaped and provided with an internal thread without the production process having to be interrupted. In a preferred embodiment of the method it is therefore provided that the shaping and the formation of the internal thread are implemented in a program sequence of a production machine without the process having to be interrupted by reclamping the tool blank.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht folglich darin, dass eine deutliche Zeiteinsparung zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erzieltAn advantage of this configuration is therefore that significant time savings are achieved compared to methods known from the prior art
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BE2017/5558 wird. Zuvor waren drei Schritte notwendig, um ein Aktivelement mit Innengewinde herzustellen. Dazu musste zunächst die Kontur des Aktivelements ausgebildet werden. Anschließend musste, nach Umspannen des Werkzeugsrohlings, eine Bohrung eingebracht und darauf folgend ein Gewinde geformt werden. Bei dem hier beanspruchten Verfahren können die letzten Schritte entfallen und die gesamte Kontur des Aktivelements, einschließlich des Abschnittsgewindes kann in einem Arbeitsschritt gefertigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nicht nur die Fertigungszeit insgesamt, sondern auch die Durchlaufzeit deutlich verbessert wird. Dadurch, dass nur ein Arbeitsgang zur Fertigung benötigt wird, entfallen Wartezeiten an anderen Betriebsmitteln wie z. B- an einer Fräsmaschine.BE2017 / 5558 will. Previously, three steps were necessary to produce an active element with an internal thread. To do this, the contour of the active element had to be formed first. After reclamping the tool blank, a hole had to be drilled and a thread subsequently formed. In the method claimed here, the last steps can be omitted and the entire contour of the active element, including the section thread, can be manufactured in one work step. Another advantage is that not only the overall manufacturing time but also the throughput time is significantly improved. The fact that only one work step is required for production eliminates waiting times for other equipment such as B- on a milling machine.
Vorteilhafterweise ist in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass der Umformschritt mittels Funkenerodieren durchgeführt wird. Das Funkenerodieren ist ein thermisches, abtragendes F ertigungs verfahr en für leitfähige Materialien, das auf elektrischen Entladevorgängen (Funken) zwischen einer Elektrode (Werkzeug) und einem leitenden Werkstück beruht. Das Elektrodenwerkzeug wird dabei auf einen so schmalen Spalt (beispielsweise 0,004 - 0,5 mm) an das Werkstück herangeführt, bis ein Funken überschlägt, welcher das Material punktförmig aufschmilzt und verdampft. Je nach Intensität, Frequenz, Dauer, Länge, Spaltbreite und Polung der Entladungen entstehen die unterschiedlichen Abtragsergebnisse. Selbst komplizierte geometrische Formen sind so mittels Funkenerodieren herstellbar. Dabei gibt es verschiedene Varianten die für das beanspruchte Verfahren in Frage kommen. Man unterscheidet zwischen dem funkenerosiven Bohren (Bohrerodieren), dem funkenerosiven Schneiden (Drahterodieren), bei dem ein Draht die Elektrode bildet, und dem funkenerosiven Senken (Senkerodieren), bei dem die Elektrode als negative Form mit Hilfe einer Funkenerodiermaschine in das Werkstück gerückt wird.In a further embodiment of the method, it is advantageously provided that the shaping step is carried out by means of spark erosion. Spark erosion is a thermal, ablative manufacturing process for conductive materials that is based on electrical discharge processes (sparks) between an electrode (tool) and a conductive workpiece. The electrode tool is brought to the workpiece in such a narrow gap (for example 0.004-0.5 mm) until a spark strikes, which melts and evaporates the material in a punctiform manner. Depending on the intensity, frequency, duration, length, gap width and polarity of the discharges, the different removal results arise. Even complex geometric shapes can be produced using spark erosion. There are different variants that come into question for the claimed method. A distinction is made between EDM drilling (EDM drilling), EDM cutting (wire EDM), in which a wire forms the electrode, and EDM sinking (EDM sinking), in which the electrode is moved into the workpiece as a negative form with the help of an EDM machine.
Zur Vereinfachung des Verfahrens ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass auch der Gewindeherstellungsschritt mittels Funkenerodieren durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, dass beide Schritte, also der Umformschritt und der Gewindeherstellungsschritt, mit demselbe Verfahren durchgeführt werden. Dadurch vereinfacht sich der Ablauf des Verfahrens weiter, da an einem eingespannten Werkzeugrohling nicht zwei unterschiedliche Bearbeitungsschritte ausgeführt werden. Durch das Funkenerodieren als gemeinsamer ArbeitsschrittTo simplify the method, a further advantageous embodiment of the method provides that the thread production step is also carried out by means of spark erosion. In this way it is possible for both steps, that is to say the forming step and the thread production step, to be carried out using the same method. This further simplifies the sequence of the method, since two different machining steps are not carried out on a clamped tool blank. By spark eroding as a common step
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BE2017/5558 können der Umformschritt und der Gewindeherstellungsschritt nacheinander durchgeführt werden.BE2017 / 5558 the forming step and the threading step can be carried out one after the other.
Zur Vereinfachung des Verfahrensablaufs ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass das Funkenerodieren nach der Methode des Drahterodierens durchgeführt wird. Dabei werden in einer Folge von elektrischen Spannungspulsen Funken erzeugt, die Material vom Werkzeugrohling (Anode) auf einen durchlaufenden dünnen Draht (Kathode) sowie in das trennende Medium, das Dielektrikum übertragen. Der Erodierdraht ist auf einer Spule aufgewickelt und wird von dort über Umlenkrollen und die Bremsrolle zur oberen Drahtführung geführt. Durch zwei gegenüberliegende Antriebsrollen wird der Draht mit einer definierten Drahtspannung und einer definierten Geschwindigkeit durch das Werkstück und durch die untere Drahtführung gezogen und danach entsorgt. Übliche Drahtspannungen liegen dabei im Bereich von 5 bis 25 Newton und übliche Drahtgeschwindigkeiten im Bereich bis zu 25 m/min. Die Drahtführungen ober- und unterhalb des Werkstücks führen und stützen den Draht und dienen dazu, Schwingungen zu unterdrücken. Des Weiteren dienen die Drahtführungen dazu, einen definierten Umlenkpunkt zu haben. Das Drahterodieren bietet den Vorteil, dass es automatisiert durchgeführt werden kann. Ein Werkzeugrohling muss folglich nur einmalig in die Maschine eingespannt werden und kann anschließend als fertiges Aktivelement entnommen werden.In order to simplify the procedure, a further preferred embodiment of the method provides for spark eroding to be carried out using the wire eroding method. Sparks are generated in a sequence of electrical voltage pulses, which transfer the material from the tool blank (anode) to a continuous thin wire (cathode) and into the separating medium, the dielectric. The eroding wire is wound on a spool and is guided from there via deflection rollers and the brake roller to the upper wire guide. Two opposite drive rollers pull the wire through the workpiece and through the lower wire guide at a defined wire tension and speed and then dispose of it. Usual wire tensions are in the range from 5 to 25 Newtons and usual wire speeds in the range up to 25 m / min. The wire guides above and below the workpiece guide and support the wire and serve to suppress vibrations. The wire guides also serve to have a defined deflection point. Wire EDM has the advantage that it can be carried out automatically. A tool blank therefore only has to be clamped once in the machine and can then be removed as a finished active element.
Dadurch, dass das Innengewinde im Gewindeherstellungsschritt als Abschnittsgewinde ausgebildet ist, weist das Innengewinde keine vollumlaufenden Windungen auf. Der Radius dieser Kreisbögen muss daher nicht zwangsläufig kleiner als die halbe Dicke des Aktivelements sein, wie dies bei einem vollumlaufenden Gewinde zwingend der Fall ist. Jeder Gewindeabschnitt für sich kann einen Kreisbogen beschreiben, dessen Radius größer oder sogar deutlich größer ist als die halbe Dicke des Aktivelements. Das so hergestellte Innengewinde weist dann einen Durchmesser auf, der größer als die Dicke des Aktivelements ist. Das Abschnittsgewinde weist, wie für Gewinde üblich, eine Gewindesteigung auf, also den parallel zur Achse gemessenen Abstand zweier benachbarter gleichgerichteter Gewindeflanken desselben Gewindeganges. Die Gewindesteigung gibt an, um wie viele Millimeter eine Schraube in das Abschnittsgewinde eingebracht wird, wenn man sie um eine Umdrehung anzieht. Bei dem Verfahren ist die Herstellung der Gewindesteigung des Abschnittsgewindes frei einstellbar. Beim DrahterodierenBecause the internal thread is designed as a section thread in the thread production step, the internal thread has no fully revolving turns. The radius of these arcs therefore does not necessarily have to be less than half the thickness of the active element, as is absolutely the case with a fully rotating thread. Each threaded section can describe an arc of a circle, the radius of which is larger or even significantly larger than half the thickness of the active element. The internal thread thus produced then has a diameter that is greater than the thickness of the active element. As usual for threads, the section thread has a thread pitch, that is to say the distance, measured parallel to the axis, of two adjacent, rectified thread flanks of the same thread. The thread pitch indicates how many millimeters a screw is inserted into the section thread when it is tightened by one turn. In the method, the production of the thread pitch of the section thread is freely adjustable. When wire EDM
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BE2017/5558 kann diese beispielsweise durch Verschränken der Achsen entsprechend angepasst werden.BE2017 / 5558, this can be adjusted accordingly, for example, by crossing the axes.
Die zuvor genannte Aufgabe ist bei einem eingangs beschriebenen Aktivelement mit einem Formabschnitt und mit einem Befestigungsabschnitt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 dadurch gelöst, dass das Innengewinde als Abschnittsgewinde mit Gewindeabschnitten ausgebildet ist, so dass das Innengewinde keine vollumlaufenden Windungen aufweist. Unter einem Abschnittsgewinde ist auch hier zu verstehen, dass der Verlauf der Windungen teilweise in Umfangsrichtung unterbrochen ist.The above-mentioned object is achieved in the case of an active element described at the outset with a shaped section and with a fastening section with the features of patent claim 7 in that the internal thread is designed as a section thread with threaded sections, so that the internal thread does not have any all-round turns. A section thread is also to be understood here that the course of the turns is partially interrupted in the circumferential direction.
Vorzugsweise ist das Aktivelement dabei nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt. Um das Aktivelement schneller und einfacher herstellen zu können ist bei einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass die einzelnen Windungen bzw. Windungsabschnitte der Gewindeabschnitte jeweils einen Kreisbogen beschreiben, und dass der Radius R der Kreisbögen größer als die halbe Dicke des Aktivelements ist. Da das Innengewinde keine vollumlaufenden Windungen aufweist, sind die Windungsabschnitte der Gewindeabschnitte nicht miteinander verbunden, so dass zwischen den Gewindeabschnitten eine Aussparung ausgebildet ist. Die Aussparung erstreckt sich in axialer Richtung, so dass sich die Gewindeabschnitte ohne Verbindung zueinander in axialer Richtung erstrecken. Durch die so entstehenden Lücken im Innengewinde, kann jeder Gewindeabschnitt für sich einen Kreisbogen beschreiben, dessen Radius deutlich größer ist als die halbe Dicke des Aktivelements. Der Radius der Gewindeabschnitte und damit auch der Durchmesser des Innengewindes ist somit weitestgehend unabhängig von der Dicke des Aktivelements.The active element is preferably produced by the previously described method. In order to be able to manufacture the active element more quickly and easily, it is provided in a preferred embodiment that the individual turns or turn sections of the threaded sections each describe an arc, and that the radius R of the circular arcs is greater than half the thickness of the active element. Since the internal thread does not have all-round turns, the turn sections of the threaded sections are not connected to one another, so that a recess is formed between the threaded sections. The recess extends in the axial direction, so that the threaded sections extend in the axial direction without being connected to one another. Due to the resulting gaps in the internal thread, each threaded section can describe an arc of a circle, the radius of which is significantly larger than half the thickness of the active element. The radius of the threaded sections and thus also the diameter of the internal thread is therefore largely independent of the thickness of the active element.
Vorzugsweise ist bei einer weiteren Ausgestaltung des Aktivelements vorgesehen, dass das Innengewinde zwei Gewindeabschnitte aufweist, die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind. Somit ist auf die einfache Art sichergestellt, dass eine Schraube zu Sicherung des Aktivelements in der Maschine eingeschraubt werden kann. In der Praxis kann das Aktivelement auf der Werkzeugseite der entsprechenden Maschine in eine Ausnehmung eingesteckt und auf der anderen Seite durch eine Schraube fixiert werden, die auf der anderen Seite durch die Ausnehmung in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Dadurch, dass nur zwei einander gegenüberliegende, nicht miteinander verbundene Gewindeabschnitte vorgesehen sind, spreizen sich dieIn a further embodiment of the active element, it is preferably provided that the internal thread has two threaded sections which are arranged opposite one another. This ensures in a simple manner that a screw can be screwed into the machine to secure the active element. In practice, the active element can be inserted into a recess on the tool side of the corresponding machine and fixed on the other side by a screw which can be screwed into the internal thread through the recess on the other side. The fact that only two mutually opposite, non-interconnected threaded sections are provided expands the
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Gewindeabschnitte beim Einschrauben einer Schraube in radialer Richtung. Auf diese Weise entsteht eine zusätzlich Sicherung des Aktivelements in der Maschine, da durch die Spreizung das Aktivelement noch stärker mit der Maschine verbunden wird. Die beiden schenkelartigen Gewindeabschnitte werden durch die eingesetzte Schraube an die Wandung der Ausnehmung gedrückt.Thread sections when screwing in a screw in the radial direction. In this way, the active element is additionally secured in the machine, since the active element is connected to the machine even more by the spreading. The two leg-like threaded sections are pressed against the wall of the recess by the screw used.
Um eine Schraube besser mit dem Innengewinde verschrauben zu können ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Überschneidungswinkel zwischen einer einzuschraubenden Schraube und einem einen Kreisbogen beschreibenden Gewindeabschnitt zwischen 45° und 90°, vorzugsweise zwischen 60° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 70° und 75° liegt. Auf diese Weise ist der Winkel klein genug, damit die Herstellung des Aktivelements durch das oben beschriebene Verfahren einfach durchgeführt werden kann. Der Winkel ist aber auch groß genug, damit eine in das Gewinde eingeschraubte Schraube sicher in dem Aktivelement gehalten wird. Um den Traganteil einer in das Abschnittsgewinde eingeschraubten Schraube und damit auch die Auszugskräfte zu erhöhen, kann in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass der Kemdurchmesser des Abschnittsgewindes, das heißt der Abstand von zwei gegenüberliegenden Windungen der Gewindeabschnitte, jeweils um etwa 0,1 mm verkleinert ist. Die Funktion der Schraube ist trotz dieser Maßnahme uneingeschränkt gegeben.In order to be able to better screw a screw to the internal thread, it is preferably provided that the overlap angle between a screw to be screwed in and a threaded section describing a circular arc is between 45 ° and 90 °, preferably between 60 ° and 80 °, particularly preferably between 70 ° and 75 ° lies. In this way, the angle is small enough that the production of the active element can be carried out easily by the method described above. The angle is also large enough so that a screw screwed into the thread is held securely in the active element. In order to increase the load-bearing component of a screw screwed into the section thread and thus also the pull-out forces, it can also be provided in this connection that the core diameter of the section thread, that is to say the distance between two opposite turns of the thread sections, is reduced by about 0.1 mm in each case is. Despite this measure, the function of the screw is unrestricted.
Um die Herstellung des Aktivelements weiter zu vereinfachen ist bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Gewindeabschnitte in tangentialer Richtung flach ausgestaltet sind, so dass der Radius R des beschriebenen Kreisbogens wesentlich größer als die halbe Dicke des Aktivelements ist. Die Gewindeabschnitte können dabei so ausgestaltet sein, dass der Radius der Kreisbögen gegen unendlich geht. Die Herstellung des Aktivelements vereinfacht sich insofern, als dass nur sehr leicht gekrümmte oder sogar keine gekrümmten Oberflächen erzeugt werden müssen.In order to further simplify the manufacture of the active element, it is provided in a further embodiment of the invention that the threaded sections are flat in the tangential direction, so that the radius R of the circular arc described is substantially greater than half the thickness of the active element. The threaded sections can be designed so that the radius of the arcs goes towards infinity. The production of the active element is simplified in that only very slightly curved or even no curved surfaces have to be produced.
Im Einzelnen gibt es mehrere Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Aktivelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 7 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigenIn particular, there are several options for designing and developing the method according to the invention and the active element according to the invention. For this purpose, reference is made both to the claims subordinate to claims 1 and 7 and to the following description of a preferred embodiment in conjunction with the drawing. Show in the drawing
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Innengewinde 2 als Abschnittsgewinde 4 ausgestaltet, so dass das Einbringen einer Bohrung und ein anschließendes Gewindeformen oder -schneiden nicht notwendig sind. Das Abschnittsgewinde 4 weist mehrere Windungen 6 auf, die jedoch nicht vollumlaufen ausgebildet sind. Das Abschnittsgewinde 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in zwei voneinander getrennte Gewindeabschnitte 5 aufgeteilt.Internal thread 2 is designed as a section thread 4, so that the introduction of a hole and a subsequent thread forming or cutting are not necessary. The section thread 4 has a plurality of turns 6, which, however, are not designed to run all the way round. The section thread 4 is divided in this embodiment into two separate thread sections 5.
Insgesamt lässt sich das Aktivelement 1 in einen Formabschnitt 7 und in einen Befestigungsabschnitt 8 aufteilen. Das Innengewinde 2 ist am Befestigungsabschnitt 8 angeordnet, damit das Aktivelement 1 mittels einer Schraube an einer Maschine befestigt werden kann. Der Formabschnitt 7 hat eine gerade Kantfläche 9, die als Auflage des als Biegestempel ausgebildeten Aktivelements 1 auf ein zu bearbeitendes Werkstück dient. In einem Biegeprozess, beispielsweise beim maschinellen Abkanten von Metallteilen, wird das Aktivelement 1 am Befestigungsabschnitt 8 an der Maschine befestigt, wohingegen der Formabschnitt 7 in Richtung des Werkstücks, das bearbeitet werden soll, orientiert ist.Overall, the active element 1 can be divided into a shaped section 7 and a fastening section 8. The internal thread 2 is arranged on the fastening section 8 so that the active element 1 can be fastened to a machine by means of a screw. The shaped section 7 has a straight edge surface 9, which serves as a support for the active element 1 designed as a bending punch on a workpiece to be machined. In a bending process, for example in the mechanical folding of metal parts, the active element 1 is fastened to the fastening section 8 on the machine, whereas the shaped section 7 is oriented in the direction of the workpiece that is to be machined.
Das Aktivelement 1 ist aus einer vorgefertigten Grundplatte bzw. Erodierplatte hergestellt. Daher ist die Grundform des dargestellten Aktivelements 1 weitestgehend quaderförmig mit abgerundeten Kanten. In Längserstreckung dieser Quaderform ist das Innengewinde 2 auf der gegenüberliegenden SeiteThe active element 1 is made from a prefabricated base plate or eroding plate. Therefore, the basic shape of the active element 1 shown is largely cuboid with rounded edges. In the longitudinal extent of this cuboid shape, the internal thread 2 is on the opposite side
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BE2017/5558 der geraden Kantfläche 9 in das Aktivelement 1 eingebracht. Die zwei Gewindeabschnitte 5 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet, so dass die Gewindeabschnitte 5 an zwei Seitenflächen des Aktivelements 1 angeordnet sind und zwischen den Gewindeabschnitten 5 eine Aussparung 10 ausgebildet ist, so dass das Aktivelement 1 insgesamt eine U-Form aufweist. Dabei ist der Formabschnitt 7 als U-Rücken anzusehen, wohingegen die U-Schenkel durch die Gewindeabschnitte 5 gebildet werden.BE2017 / 5558 introduced the straight edge surface 9 in the active element 1. The two threaded sections 5 are arranged opposite one another, so that the threaded sections 5 are arranged on two side surfaces of the active element 1 and a recess 10 is formed between the threaded sections 5, so that the active element 1 has a U-shape overall. The shaped section 7 is to be regarded as a U-back, whereas the U-legs are formed by the threaded sections 5.
Fig. 2 zeigt das Aktivelement 1 gemäß Fig. 1 von vorne, aus der in Fig. 1 mit II gekennzeichneten Richtung. Dargestellt ist der Blick auf den Befestigungsabschnitt 8 bzw. in das Abschnittsgewinde 4. Erkennbar sind die beiden als U-Schenkel ausgebildeten Gewindeabschnitte 5 und die Windungen 6 des Abschnittsgewindes 4. Das Gewinde ist derart flach ausgestaltet, dass die Windungen 6 bzw. die Gewindeabschnitte 5 eine Gerade bilden und keinen Kreisbogen beschreiben. In anderen Worten geht die Abmessung des Radius der von den Gewindeabschnitten 5 (normalerweise) beschriebenen Kreisbögen gegen unendlich.FIG. 2 shows the active element 1 according to FIG. 1 from the front, from the direction marked II in FIG. 1. The view of the fastening section 8 or into the section thread 4 is shown. The two thread sections 5 formed as U-legs and the windings 6 of the section thread 4 can be seen. The thread is designed so flat that the windings 6 or the thread sections 5 form a straight line and do not describe an arc. In other words, the dimension of the radius of the arcs described by the threaded sections 5 (normally) goes towards infinity.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Aktivelements 1 von vorne, aus der in Fig. 1 mit II gekennzeichneten Richtung. Dargestellt ist der Blick auf den Befestigungsabschnitt 8 bzw. in das Abschnittsgewinde 4. Das hier dargestellte Aktivelement 1 wird mittels Senkerodieren, einer Form des Funkenerodierens, hergestellt. Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich, dass der Radius R der von den Gewindeabschnitten 5 beschriebenen Kreisbögen größer ist, als die halbe Dicke des Aktivelements 1. Der Radius R der Gewindeabschnitte 5 ist folglich weitestgehend unabhängig von der Dicke D des Aktivelements 1. Das Aktivelement 1 kann auf diese Weise mittels einer viel größeren Schraube befestigt werden, als es bei einer Bohrung mit einem vollumlaufenden Gewindes, das mit einem herkömmlichen Gewindeformer- oder Gewindeschneider hergestellt wurde, möglich wäre. So können auch relativ kleine Aktivelemente 1, mit einer Schraube mit einem genormten Durchmesser an einer Maschine angebracht werden, ohne dass eine besondere Auswahl an Befestigungsmitteln bereitstehen muss.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an active element 1 from the front, from the direction marked II in FIG. 1. The view of the fastening section 8 or into the section thread 4 is shown. The active element 1 shown here is produced by means of die sinking, a form of spark eroding. 3 also shows that the radius R of the arcs described by the threaded sections 5 is greater than half the thickness of the active element 1. The radius R of the threaded sections 5 is consequently largely independent of the thickness D of the active element 1. The active element 1 can be fastened in this way by means of a much larger screw than would be possible with a bore with a full circumferential thread, which was produced with a conventional thread former or thread cutter. In this way, even relatively small active elements 1 can be attached to a machine with a screw with a standardized diameter without a special selection of fastening means having to be available.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Darstellung des Aktivelements 1 während der Herstellung mittels Drahterodieren. Dargestellt ist die Kontur des Aktivelements 1 mit einem Innengewinde 2, welches aus einem Werkzeugrohling 3 mittels Drahterodieren hergestellt wird. Der Werkzeugrohling 3 dient dabeiFIG. 4 shows a perspective view of the active element 1 during the manufacture by means of wire EDM. The contour of the active element 1 is shown with an internal thread 2, which is produced from a tool blank 3 by means of wire EDM. The tool blank 3 is used
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BE2017/5558 als Anode, wohingegen der dünne Draht 11 die Kathode bildet. Der Draht 11 wird durch zwei gegenüberliegende Antriebsrollen 12, 13 mit einer definierten Drahtspannung und einer vorgegebenen Geschwindigkeit durch das den Werkzeugrohling 3 gezogen. Dabei kann die Kontur des Aktivelements 1 inklusive des Innengewindes 2 sehr genau durch das Drahterodieren in einem Schritt hergestellt werden. Das Drahterodieren geschieht automatisiert, so dass eine vorher erstellte 3D Zeichnung des gewünschten Aktivelements 1 in die Vorrichtung zum Drahterodieren eingelesen werden kann. Diese fährt automatisch die Koordinaten der zu erstellenden Kontur ab, so dass für den eigentlichen Herstellungsprozess keine zusätzliche Person benötigt wird. Auf diese Weise kann das Aktivelement 1 sehr zeitsparend und dadurch günstig hergestellt werden, im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen mehrere Schritte inklusive Umspannen des Werkzeugrohlings nötig sind.BE2017 / 5558 as an anode, whereas the thin wire 11 forms the cathode. The wire 11 is pulled through the tool blank 3 by two opposite drive rollers 12, 13 with a defined wire tension and a predetermined speed. The contour of the active element 1, including the internal thread 2, can be produced very precisely by wire EDM in one step. The wire EDM is automated so that a previously created 3D drawing of the desired active element 1 can be read into the device for wire EDM. This automatically travels the coordinates of the contour to be created, so that no additional person is required for the actual manufacturing process. In this way, the active element 1 can be produced in a very time-saving and therefore inexpensive manner, in comparison to known methods in which several steps, including reclamping of the tool blank, are necessary.
Fig. 5 zeigt eine Schnittdarstellung eines als Biegestempel ausgebildeten Aktivelements 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2, das mit einer Schraube 14 an einer teilweise dargestellten Maschine 15 befestigt ist. Dabei ist das Aktivelement 1 mit dem Befestigungsabschnitt 8 in einer durchgehenden Ausnehmung 16 in der Maschine 15 angeordnet. Die Ausnehmung 16 verjüngt sich sprunghaft an einer Stelle, so dass ein Anschlag 17 gebildet ist. Das Aktivelement 1 kann mit dem Befestigungsabschnitt 8 dadurch nur so weit in die Ausnehmung 16 eingebracht werden, bis es an dem Anschlag 17 anstößt. Von der anderen Seite der durchgehenden Ausnehmung 16 ist die Schraube 14 eingesetzt. Die Schraube 14 kann auf diese Weise in das Abschnittsgewinde 4 des Aktivelements 1 eingeschraubt werden und schlägt letztlich an dem Anschlag 17 an, wenn sie vollständig in das Abschnittsgewinde 4 eingeschraubt ist.FIG. 5 shows a sectional illustration of an active element 1 in the form of a bending punch according to FIGS. 1 and 2, which is fastened with a screw 14 to a partly shown machine 15. The active element 1 with the fastening section 8 is arranged in a continuous recess 16 in the machine 15. The recess 16 tapers suddenly at one point, so that a stop 17 is formed. As a result, the active element 1 can only be introduced into the recess 16 with the fastening section 8 until it abuts the stop 17. The screw 14 is inserted from the other side of the continuous recess 16. In this way, the screw 14 can be screwed into the section thread 4 of the active element 1 and ultimately strikes the stop 17 when it is completely screwed into the section thread 4.
Die beiden Gewindeabschnitte 5 des Aktivelements 1, die die U-Schenkel des U-förmigen Aktivelements 1 bilden, werden dabei von der Schraube 14 etwas nach außen gegen die Bewandung der Ausnehmung 16 gedrückt. Durch diese Spreizwirkung ist das Aktivelement 1 nicht nur durch die formschlüssige Verbindung mit der Schraube 14 an der Maschine 15 befestigt, sondern auch durch einen Kraft- bzw. Reibschluss zwischen den Gewindeabschnitten 5 des Aktivelements 1 und der Wandung der Ausnehmung 16. Auf diese Weise ist das Aktivelement 1 sicher mit der Maschine 15 verbunden. Die Schraube 14 weist einen runden Querschnitt mit vollumlaufenden Windungen auf Da das Abschnittsgewinde 4 des Aktivelements 1 keine vollum2017/5558The two threaded sections 5 of the active element 1, which form the U-legs of the U-shaped active element 1, are pressed slightly outwards by the screw 14 against the wall of the recess 16. As a result of this spreading action, the active element 1 is fastened to the machine 15 not only by the positive connection with the screw 14, but also by a force or frictional connection between the threaded sections 5 of the active element 1 and the wall of the recess 16 the active element 1 is securely connected to the machine 15. The screw 14 has a round cross-section with fully revolving windings, since the section thread 4 of the active element 1 does not completely
- 11 BE2017/5558 laufenden Windungen hat, gibt es auch keine vollständige Überschneidung zwischen dem Innengewinde 2 des Aktivelements 1 und dem Außengewinde der Schraube 14. Der Überschneidungswinkel zwischen den Windungen 6 der beiden Gewindeabschnitte 5 und dem Außengewinde der Schraube 14 5 beträgt jeweils etwas mehr als 70°, so dass der Überschneidungswinkel zwischen dem Innengewinde 2 des Aktivelements 1 und dem Außengewinde der Schraube 14 bei dem Ausfürhungsbeispiel ca. 140° bis 150° beträgt. Dies ist ausreichend, um eine sicher Befestigung des Aktivelements 1 durch die Schraube 14 an der Maschine 15 zu gewährleisten.- 11 BE2017 / 5558 running turns, there is also no complete overlap between the internal thread 2 of the active element 1 and the external thread of the screw 14. The overlap angle between the turns 6 of the two threaded sections 5 and the external thread of the screw 14 5 is slightly more in each case than 70 °, so that the overlap angle between the internal thread 2 of the active element 1 and the external thread of the screw 14 is approximately 140 ° to 150 ° in the exemplary embodiment. This is sufficient to ensure that the active element 1 is securely attached to the machine 15 by the screw 14.
ioio
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- 12BE2017/5558- 12BE2017 / 5558
Bezugszeichenreference numeral
Aktivelementactive element
Innengewindeinner thread
Werkzeugrohlingtool blank
4 Abschnittsgewinde4 section threads
Gewindeabschnittthreaded portion
Windungenturns
Formabschnittmold section
Befestigungsabschnitt io 9 KantflächeFastening section io 9 edge surface
Aussparungrecess
Drahtwire
Antriebsrollecapstan
Antriebsrollecapstan
14 Schraube14 screw
Maschinemachine
Ausnehmungrecess
Anschlagattack
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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FG | Patent granted |
Effective date: 20190318 |
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MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20200831 |