DE102016009738A1

DE102016009738A1 - Verfahren sowie Werkzeug zur Erzeugung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung

Info

Publication number: DE102016009738A1
Application number: DE102016009738.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Kopton
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US20190176255A1; CN109562471B; WO2018028810A1; EP3471908B1; JP2019524466A; US10525542B2; ES2749609T3; JP6651055B2; HUE046927T2; EP3471908A1; CN109562471A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Innengewindes (7) in einer Werkstück-Vorbohrung (2) mit einem Gewinde-Außendurchmesser (dA) und einem Gewinde-Kerndurchmesser (dK), wobei in einem Gewindeerzeugungsschritt ein Gewindeerzeugungs-Werkzeug (9) an einer Vorbohrungs-Wand ein Innengewindeprofil (27) erzeugt, das den Gewinde-Außendurchmesser (dA) und einen Gewinde-Innendurchmesser (dI) aufweist. Erfindungsgemäß weist das Verfahren einen Endbearbeitungsschritt auf, bei dem, insbesondere in einer Spanbearbeitung, der Innendurchmesser (dI) des Innengewindeprofils (27) auf den Gewinde-Kerndurchmesser (dK) aufgeweitet, insbesondere aufgebohrt oder aufgeschliffen, wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Werkzeug zur Erzeugung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 5.
In einer Werkstück-Vorbohrung kann ein Innengewinde durch spanendes Gewindeschneiden oder durch ein spanloses Gewindeformen erzeugt werden. Beim Gewindeformen wird das Werkstück-Material an der Vorbohrungs-Wand plastisch verformt, und zwar unter Bildung des Innengewindes.
In einem herkömmlichen, gattungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Werkstück-Vorbohrung bereitgestellt, in der mittels eines Gewindeerzeugungs-Werkzeuges (das heißt Gewindeschneider oder Gewindeformer) ein Innengewinde erzeugt wird, das einen Gewinde-Außendurchmesser und einen Gewinde-Kerndurchmesser aufweist. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Gewindeerzeugungs-Werkzeug in einem Gewindeerzeugungs-Hub mit einem definierten Gewindeerzeugungs-Vorschub und einer damit synchronisierten Gewindeerzeugungs-Drehzahl bis zum Erreichen einer Soll-Gewindetiefe in die Werkstück-Vorbohrung eingefahren, wodurch sich das Innengewinde bildet. Anschließend erfolgt ein gegenläufiger Reversier-Hub, bei dem das Gewindeerzeugungs-Werkzeug aus dem Innengewinde der Werkstück-Vorbohrung herausgefahren wird, und zwar mit einem gegenläufigen Reversier-Vorschub sowie einer damit synchronisierten gegenläufigen Reversier-Drehzahl, so dass das Gewindeerzeugungs-Werkzeug im Wesentlichen belastungsfrei durch den Gewindegang des Innengewindes aus der Vorbohrung herausgeführt werden kann.
Das so in der Werkstück-Vorbohrung gebildete Innengewinde weist einen radial äußeren Gewindegrund und einen radial inneren Gewindescheitel auf, die in der Bohrungs-Radialrichtung um eine Profilhöhe voneinander beabstandet sind. Speziell bei einem spanlosen Gewindeform-Prozess können sich aufgrund der plastischen Verformung des Werkstück-Materials Fehlstellen bzw. Materialschwächungen im geformten Innengewinde bilden. Diese treten insbesondere am radial inneren Gewindescheitel des Innengewindes auf und beeinträchtigen das Setzverhalten eines in das Innengewinde verschraubten Schraubelementes.
Aus der DE 2 058 991 ist ein Gewindeform-Werkzeug zum Formen von Innengewinden bekannt, das einen Schneidenkopf zur spanenden Feinbearbeitung bzw. zum Vorreiben einer Werkstück-Vorbohrung aufweist. Aus der DE 79 22 782 U1 ist ein kombiniertes Werkzeug zum Bohren und Gewindeformen bekannt, bei dem in einem Arbeitsgang ein Gewinde gebohrt und geformt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie ein Werkzeug zur Erzeugung eines Innengewindes in einer Werkstück-Vorbohrung bereitzustellen, mit dem eine dauerhaft betriebssichere Schraubverbindung gewährleistet ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem Patentanspruch 1 wird mit einem Gewindeerzeugungs-Werkzeug zunächst ein Innengewindeprofil an der Vorbohrungs-Wand erzeugt. Das Innengewindeprofil weist den endgültigen Gewinde-Außendurchmesser sowie einen Gewinde-Innendurchmesser auf, der kleiner ist als der Gewinde-Kerndurchmesser im Endbearbeitungszustand des Innengewindes. Anschließend erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ein Endbearbeitungsschritt, bei dem der Gewinde-Innendurchmesser des Innengewindeprofils auf den endgültigen Kerndurchmesser des Innengewindes aufgeweitet wird. Die Aufweitung des Innengewindeprofils erfolgt bevorzugt in einer Spanbearbeitung, zum Beispiel durch Schleifen oder Bohren, bei der das Innengewindeprofil auf den Gewinde-Kerndurchmesser geschliffen oder aufgebohrt wird.
Das Gewindeerzeugungs-Werkzeug kann bevorzugt ein Innengewindeformer sein, bei dem das Innengewindeprofil in einem spanlosen Gewindeform-Prozess, d. h. unter geringfügiger plastischer Verformung des Werkstück-Materials, an der Vorbohrungs-Wand gebildet wird. Die nachfolgenden Erfindungsaspekte sind mit Bezug auf einen spanlosen Gewindeform-Prozess erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen spanlosen Gewindeform-Prozess begrenzt, sondern kann bei beliebigen Gewindeerzeugungs-Prozessen genutzt werden.
Das Gewindeform-Werkzeug kann in einem Gewindeform-Hub in die Werkstück-Vorbohrung eingefahren werden, und zwar unter Bildung des Innengewindeprofils. Der Gewindeform-Vorschub sowie die Gewindeform-Drehzahl sind dabei aufeinander abgestimmt oder synchronisiert, um das beabsichtigte Innengewindeprofil bis zum Erreichen einer Soll-Gewindetiefe zu formen. Anschließend erfolgt ein Reversier-Hub, bei dem das Gewindeform-Werkzeug aus dem Innengewindeprofil der Vorbohrung herausgeführt wird. Im Reversier-Hub wird das Gewindeform-Werkzeug mit einem gegenläufigen Reversier-Vorschub sowie einer damit synchronisierten gegenläufigen Reversier-Drehzahl angetrieben. Dadurch ist gewährleistet, dass ein am Werkzeug ausgebildeter Gewindeformabschnitt im Wesentlichen belastungsfrei durch den Gewindegang des in der Werkstück-Vorbohrung erzeugten Innengewindeprofils herausgeführt wird.
Im oben angedeuteten Gewindeform-Prozess kann sich am radial inneren Gewindescheitel des geformten Innengewindeprofils eine Materialschwächung bzw. eine Material-Fehlstelle ausbilden, bei der Ausformkrallen vom Werkstück-Vollmaterial nach radial innen vorragen und einen Hohlraum einschließen. Zudem können sich Risse im Gewindescheitel ausbilden. Derartige Fehlstellen beeinträchtigen das Setzverhalten eines eingeschraubten Schraubelementes. Vor diesem Hintergrund werden im Endbearbeitungsschritt die am Gewindescheitel gebildeten Materialschwächungen bzw. Fehlstellen zumindest teilweise, bevorzugt vollständig abgetragen.
Das Gewindeform-Werkzeug kann so ausgebildet sein, dass der Endbearbeitungsschritt entweder gleichzeitig mit dem Gewindeform-Hub oder gleichzeitig mit dem Reversier-Hub erfolgt. In diesem Fall sind im Gewindeform-Werkzeug sowohl ein Gewindeformabschnitt als auch ein Bohr- oder Schleifabschnitt integriert. Alternativ dazu kann der Endbearbeitungsschritt auch mit einem separaten Schleif- oder Bohrwerkzeug erfolgen, mit dem das Innengewindeprofil auf den endgültigen Gewinde-Kerndurchmesser aufgeweitet werden kann.
Ein Gewindeform-Werkzeug zur Durchführung des obigen Verfahrens kann bevorzugt einen Spannschaft und einen daran anschließenden Werkzeugkörper aufweisen. Entlang dessen Werkzeug-Achse kann das Werkzeug einen Gewindeformabschnitt und einen Bohr- oder Schleifabschnitt (nachfolgend vereinfacht als Bohrabschnitt bezeichnet) aufweisen. Mit dem Gewindeformabschnitt wird das Innengewindeprofil in der Vorbohrungs-Wand erzeugt, das noch den Gewinde-Innendurchmesser aufweist. Mit dem Bohrabschnitt kann der Gewinde-Innendurchmesser des Innengewindeprofils bis auf den endgültigen Gewinde-Kerndurchmesser aufgeweitet werden.
Der Gewindeformabschnitt kann zumindest einen Profilzahn aufweisen, der mit einem radial äußeren Profilzahn-Scheitel und einem radial inneren Profilzahn-Grund ausgebildet ist, der über eine Zahnhöhe vom Profilzahn-Scheitel beabstandet ist. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der radial äußere Profilzahn-Scheitel auf einer Kreislinie, deren Durchmesser größer als der Vorbohrungs-Durchmesser ist. Zudem liegt der radial innere Profilzahn-Grund auf einer Kreislinie, deren Durchmesser kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser ist.
Der am Gewindeform-Werkzeug ausgebildete Bohrabschnitt bewirkt ein Aufbohren des Innengewindeprofils auf den Gewinde-Kerndurchmesser. Hierzu kann der Bohrabschnitt zumindest eine Längsschneide mit einer radial äußeren Längsschneidkante aufweisen, die geradlinig oder spiralförmig entlang der Werkzeug-Achse verläuft. Die Längsschneidkante kann auf einem Kantendurchmesser liegen, der kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser, jedoch größer als der Innendurchmesser des Innengewindeprofils ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Bohrabschnitt unmittelbar an der Werkzeugspitze ausgebildet sein und in Richtung auf den Werkzeug-Spannschaft in den Gewindeformabschnitt übergehen. In diesem Fall kann der Bohrabschnitt während des Gewindeform-Hubes belastungsfrei in die noch unbearbeitete Werkstück-Vorbohrung eingeführt werden. Im anschließenden Reversier-Hub wird das Innengewindeprofil mit Hilfe des Bohrabschnittes auf den Gewinde-Kerndurchmesser aufgebohrt, wodurch das Innengewinde fertiggestellt ist.
In der obigen Werkzeug-Geometrie kann die Längsschneidkante an einer, von der Werkzeugspitze abgewandten Schneidecke in eine Querschneide übergehen, die quer zur Werkzeug-Achse verläuft. Der Aufbohr-Vorgang erfolgt somit bevorzugt mit Hilfe von sowohl der Querschneide als auch der Längsschneide, wodurch die Belastung der Längsschneide beim Aufbohrvorgang reduzierbar ist.
Zudem ist es bevorzugt, wenn sich die Längsschneidkante entlang der Werkzeug-Achse nicht linear geradlinig zwischen zwei Schneidecken erstreckt, sondern vielmehr einen radial nach innen gebogenen Kantenverlauf aufweist. Dadurch können die beim Aufbohrvorgang gebildeten Schnittflächenkanten am erzeugten Innengewinde entgratet werden.
Für ein einwandfreies Innengewinde ist es von Bedeutung, dass einerseits die beim Gewindeformen gebildeten Materialschwächungen bzw. Fehlstellen am Innengewindescheitel beim Endbearbeitungsschritt vollständig abgetragen werden. Der Materialabtrag erfolgt unter Reduzierung der Innengewindeprofil-Höhe. Andererseits ist es von Bedeutung, dass die nach dem Materialabtrag noch verbleibende Innengewindeprofil-Höhe noch ausreichend groß ist, um eine einwandfreie Schraubverbindung mit einem Schraubelement zu gewährleisten.
Vor diesem Hintergrund kann die folgende Maßnahme getroffen werden: So kann am Profilzahn-Grund des werkzeugseitigen Gewindeformabschnitts eine taschenförmige Ausnehmung vorgesehen sein, wodurch der beim Gewindeformen verfügbare Verdrängungsraum für das Werkstück-Material nach radial innen vergrößert ist. Durch den radial nach innen vergrößerten Verdrängungsraum werden die am Gewindescheitel gebildeten Materialschwächungen/Fehlstellen weiter nach radial innen verlagert (bei gleichzeitiger Reduzierung des Innendurchmessers des Innengewindeprofils). Dies führt dazu, dass im Endbearbeitungsschritt einerseits die Materialschwächungen/Fehlstellen vollständig abgetragen werden können und andererseits eine ausreichend große Innengewindeprofil-Höhe verbleibt, um eine zuverlässige Schraubverbindung mit dem Schraubelement zu gewährleisten.
Zudem kann der Vorbohrungs-Durchmesser – im Vergleich zu üblichen Gewindeform-Verfahren – reduziert werden. Dadurch wird beim Gewindeform-Prozess zusätzliches Werkstück-Material plastisch verformt und verdrängt.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 in einer Teilschnittansicht eine Werkstück-Vorbohrung mit einem Innengewinde;
2 und 3 ein Gewindeform-Werkzeug in unterschiedlichen Ansichten;
4 bis 8 jeweils Ansichten, die Prozessschritte zur Erzeugung des in der 1 gezeigten Innengewindes veranschaulichen; und
9 ein Gewindeform-Werkzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In der 1 ist eine fertiggestellte Gewindesackloch-Bohrung 1 gezeigt. Die Bohrung 1 ist mit ihrem Bohrungsgrund 3 bis zu einer Soll-Bohrtiefe in ein Werkstück 5 eingearbeitet. Zudem weist die Bohrung 1 ein Innengewinde 7 auf, das sich entlang einer Bohrungs-Achse A bis zu einer nutzbaren Soll-Gewindetiefe t_G erstreckt. Das Innengewinde 7 weist einen Gewinde-Außendurchmesser d_A sowie einen Gewinde-Kerndurchmesser d_k auf.
Das in der 1 gezeigte Innengewinde 9 wird mit Hilfe des nachfolgend anhand der 2 und 3 beschriebenen Gewindeform-Werkzeugs 9 durchgeführt. Demzufolge weist das Werkzeug 9 einen Gewindeformabschnitt 11 und einen Bohrabschnitt 13 auf, dessen Funktion später erläutert wird. Der Gewindeformabschnitt 11 ist mit einer Reihe von Profilzähnen 15 realisiert, die jeweils einen radial äußeren Profilzahn-Scheitel 17 (6) und einen davon über eine Zahnhöhe beabstandeten radial inneren Profilzahn-Grund 19 (6) aufweisen. Der Profilzahn-Scheitel 17 liegt in der 6 auf einer Kreislinie, dessen Durchmesser d_S größer als ein Vorbohrungs-Durchmesser d_V einer Werkstück-Vorbohrung 2 (4) ist. Der Profilzahn-Grund 19 liegt dagegen auf einer Kreislinie, deren Durchmesser d_G kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser d_V ist. Der Aufbau sowie die Geometrie der in den Figuren gezeigten Profilzähne 15 des Gewindeformabschnitts 11 sind von herkömmlicher Machart und aus dem Stand der Technik bekannt.
Gemäß den 2, 4 oder 6 ist der Bohrabschnitt 13 unmittelbar an der Werkzeugspitze ausgebildet und geht dieser in Richtung auf einen Werkzeug-Spannschaft 21 (1) in den Gewindeformabschnitt 11 über. Der Bohrabschnitt 13 weist in der 4 beispielhaft drei gleichmäßig umfangsverteilte Längsschneiden 23 auf. Jede der Längsschneiden 23 ist mit einer Längsschneidkante 25 (6) ausgebildet, die auf einem Kantendurchmesser d_L liegt, der kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser d_V sowie größer als der Gewinde-Innendurchmesser d_I eines später beschriebenen Innengewindeprofils 27 (6) ist.
Wie aus der 7 hervorgeht, erstreckt sich die Längsschneidkante 25 entlang der Werkzeug-Achse W zwischen zwei Schneidecken 29, 31. Die Längsschneidkante 25 weist einen radial nach innen gebogenen Kantenverlauf auf, dessen Wirkung später beschrieben ist. Zudem geht die Längsschneidkante 25 an ihrer, von der Werkzeugspitze abgewandten Schneidecke 29 in eine Querschneide 33 über.
Nachfolgend wird anhand der 4 bis 8 das Verfahren zur Erzeugung der in der 1 gezeigten Gewindesackloch-Bohrung 1 beschrieben:
Demzufolge wird in der 4 das Gewindeform-Werkzeug 9 in einem Gewindeform-Hub G bis zum Erreichen der Soll-Gewindetiefe t_G in die Werkstück-Vorbohrung 2 eingefahren, wobei die Werkzeug-Achse W koaxial zur Bohrungs-Achse B ausgerichtet ist. Im Gewindeform-Hub G ist der Werkzeug-Vorschub f_G und eine Gewindeform-Drehzahl n_G so aufeinander abgestimmt, dass sich ein Innengewindeprofil 27 (5 oder 6) bildet. Das Innengewindeprofil 27 weist in der 6 einen radial äußeren Gewindegrund 37 und einen radial inneren Gewindescheitel 39 auf, die in der Radialrichtung um eine Profilhöhe voneinander beabstandet sind. Wie aus der 6 hervorgeht, sind am Gewindescheitel 39 des Innengewindeprofils 27 Materialschwächungen bzw. Fehlstellen 41 mit Ausformkrallen 43 ausgebildet, die vom Werkstück-Vollmaterial radial nach innen vorragen und einen Hohlraum 45 einschließen. Während des obigen Gewindeform-Hubes G wird der an der Werkzeugspitze ausgebildete Bohrabschnitt 13 belastungsfrei in die Werkstück-Vorbohrung 1 eingefahren.
Im anschließenden Reversier-Hub R (7) wird der werkzeugseitige Gewindeformabschnitt 11 mit einem gegenläufigen Reversier-Vorschub f_R und einer damit synchronisierten gegenläufigen Reversier-Drehzahl n_R belastungsfrei entlang des Gewindegangs des Innengewindeprofils 35 aus der Vorbohrung 2 herausgeführt. Während des Reservier-Hubes R erfolgt ein Endbearbeitungsschritt, bei dem der Bohrabschnitt 13 den Gewinde-Innendurchmesser d_I bis auf den Gewinde-Kerndurchmesser d_K aufbohrt. Der Materialabtrag ist dabei so gewählt, dass die Fehlstellen 41 am Gewindescheitel 39 komplett abgetragen werden. Durch den in der 6 angedeuteten, radial nach innen gebogenen Kantenverlauf der Längsschneidenkante 25 können zugleich auch die Schnittflächenkanten 42 (8) am bearbeiteten Gewindescheitel 39 des Innengewindes 7 entgratet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, bilden sich die Fehlstellen 41 während des Gewindeform-Hubes G unmittelbar am radial inneren Gewindescheitel 39 des Innengewindeprofils 27 aus. Damit gewährleistet ist, dass nach dem Endbearbeitungsschritt die noch verbleibende Innengewinde-Profilhöhe ausreichend groß ist, sind gemäß der 9 folgende Maßnahmen getroffen: So ist der Vorbohrungs-Durchmesser d_V – im Vergleich zu herkömmlichen Gewindeform-Verfahren – reduziert. Dadurch wird beim Gewindeform-Prozess zusätzliches Werkstück-Material plastisch verformt und verdrängt. Zusätzlich ist am Profilzahn-Grund 19 des werkzeugseitigen Gewindeformabschnitts 11 eine taschenförmige Ausnehmung 22 (6) vorgesehen, wodurch der beim Gewindeformen verfügbare Verdrängungsraum für das Werkstück-Material nach radial innen vergrößert ist. Durch den radial nach innen vergrößerten Verdrängungsraum werden die am Gewindescheitel 39 gebildeten Materialschwächungen/Fehlstellen 41 weiter nach radial innen verlagert, und zwar bei gleichzeitiger Reduzierung des Innendurchmessers d_I des Innengewindeprofils 27. Dies führt dazu, dass im Endbearbeitungsschritt einerseits die Materialschwächungen/Fehlstellen 41 vollständig abgetragen werden können und andererseits eine ausreichend große Innengewindeprofil-Höhe verbleibt, um eine zuverlässige Schraubverbindung mit dem Schraubelement zu gewährleisten.
In der 9 ist das Gewindeform-Werkzeug 9 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Im Unterschied zum vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist in der 11 der Bohrabschnitt 13 nicht unmittelbar an der Werkzeugspitze ausgebildet, sondern vielmehr um einen Axialabstand von der Werkzeugspitze versetzt. Der Gewindeformabschnitt 11 erstreckt sich dagegen bis unmittelbar an die Werkzeugspitze. Auf diese Weise wird beim Gewindeform-Hub G nicht nur das Innengewindeprofil 27 geformt, sondern mit dem nacheilenden Bohrabschnitt 13 zugleich auch der Endbearbeitungsschritt durchgeführt, bei dem das erzeugte Innengewindeprofil 27 bis auf den Gewinde-Kerndurchmesser d_K aufgebohrt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2058991 [0005]
DE 7922782 U1 [0005]

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Innengewindes (7) in einer Werkstück-Vorbohrung (2) mit einem Gewinde-Außendurchmesser (d_A) und einem Gewinde-Kerndurchmesser (d_K), wobei in einem Gewindeerzeugungsschritt ein Gewindeerzeugungs-Werkzeug (9) an einer Vorbohrungs-Wand ein Innengewindeprofil (27) erzeugt, das den Gewinde-Außendurchmesser (d_A) und einen Gewinde-Innendurchmesser (d_I) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Endbearbeitungsschritt aufweist, bei dem, insbesondere in einer Spanbearbeitung, der Innendurchmesser (d_I) des Innengewindeprofils (27) auf den Gewinde-Kerndurchmesser (d_K) aufgeweitet, insbesondere aufgebohrt oder aufgeschliffen, wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gewindeerzeugungsschritt das Innengewindeprofil (27) spanfrei geformt wird, und/oder das Gewindeerzeugungs-Werkzeug (9) in einem Gewindeerzeugungs-Hub (G) mit einem Gewindeerzeugungs-Vorschub (f_G) und einer damit synchronisierten Gewindeerzeugungs-Drehzahl (n_G) bis zum Erreichen einer Soll-Gewindetiefe (t_G) in die Werkstück-Vorbohrung (2) eingefahren wird, und in einem gegenläufigen Reversier-Hub (R) das Gewindeerzeugungs-Werkzeug (9) aus dem Innengewindeprofil (27) herausgeführt wird, und zwar mit einem gegenläufigen Reversier-Vorschub (f_R) und einer damit synchronisierten gegenläufigen Reversier-Drehzahl (n_R), wodurch ein werkzeugseitiger Gewindeerzeugungsbereich (11) im Wesentlichen belastungsfrei aus der Vorbohrung (2) herausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewindeprofil (27) einen radial äußeren Gewindegrund (37) und einen radial inneren Gewindescheitel (39) aufweist, die in der Radialrichtung um eine Profilhöhe voneinander beabstandet sind, und dass insbesondere das Innengewindeprofil (27) am inneren Gewindescheitel (39) bearbeitungsbedingt, insbesondere aufgrund der Gewindeformung, eine Materialschwächung oder Fehlerstelle (41) aufweist, bei der insbesondere Ausformkrallen (43) vom Werkstück-Vollmaterial nach radial innen vorragen und einen Hohlraum (45) einschließen, und dass insbesondere im Endbearbeitungsschritt die Materialschwächung (41) bevorzugt vollständig abgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (9) so ausgebildet ist, dass der Endbearbeitungsschritt entweder während des Gewindeerzeugungs-Hubes (G) oder während des Reservier-Hubes (R) erfolgt, oder dass der Endbearbeitungsschritt mit einem separaten Endbearbeitungs-Werkzeug erfolgt, mit dem das Innengewindeprofil (27) auf den Gewinde-Kerndurchmesser (d_K) aufgeweitet wird.
Werkzeug zur Erzeugung eines Innengewindes (7) in einer Werkstück-Vorbohrung (2) mit einem Gewinde-Außendurchmesser (d_A) und einem Gewinde-Kerndurchmesser (d_K), insbesondere in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches Werkzeug (9) einen Gewindeformabschnitt (11) aufweist, mit dem ein Innengewindeprofil (27) in einer Vorbohrungs-Wand erzeugbar ist, das den Gewinde-Außendurchmesser (d_A) und einen Gewinde-Innendurchmesser (d_I) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (9) einen Bohrabschnitt (13) aufweist, mit dem der Gewinde-Innendurchmesser (d_I) des Innengewindeprofils (27) bis auf den Gewinde-Kerndurchmesser (d_K) aufweitbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeformabschnitt (11) zumindest einen Profilzahn (15) mit einem radial äußeren Profilzahn-Scheitel (17) und einem davon über eine Zahnhöhe beabstandeten, radial inneren Profilzahn-Grund (19) aufweist, und dass insbesondere der Profilzahn-Scheitel (17) auf einer Kreislinie liegt, deren Durchmesser (d_S) größer als der Vorbohrungs-Durchmesser (d_V) ist und der Profilzahn-Grund (19) auf einer Kreislinie liegt, deren Durchmesser (d_G) kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser (d_V) ist.
Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrabschnitt (13) zumindest eine Längsschneide (23) mit einer radial äußeren Längsschneidkante (25) aufweist, die auf einer Kreislinie liegt, deren Durchmesser (d_L) liegt, der kleiner als der Vorbohrungs-Durchmesser (d_V) und/oder größer als der Innendurchmesser (d_I) des Innengewindeprofils (27) ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrabschnitt (13) an der Werkzeugspitze ausgebildet ist und in Richtung auf einen Werkzeug-Spannschaft (21) in den Gewindeformabschnitt (11) übergeht, und dass während des Gewindeerzeugungs-Hubes (G) der Bohrabschnitt (13) belastungsfrei in die Werkstück-Vorbohrung (1) eingeführt wird und im anschließenden Reversier-Hub (R) der Bohrabschnitt (13) das Innengewindeprofil (27) unter Fertigstellung des Innengewindes (7) auf den Gewinde-Kerndurchmesser (d_K) aufbohrt.
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschneidkante (25) an einer von der Werkzeugspitze abgewandten Schneidecke (29) in eine Querschneide (33) übergeht, und dass mittels der Querschneide (33) und der Längsschneide (23) beim Reversier-Hub (R) der Materialabtrag erfolgt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeformabschnitt (11) unmittelbar an die Werkzeugspitze ausgebildet ist und der Bohrabschnitt (13) um einen Axialversatz von der Werkzeugspitze versetzt ist, und dass der Bohrabschnitt (13) während des Gewindeerzeugungs-Hubes (G) das Innengewindeprofil (27) auf den Gewinde-Kerndurchmesser (d_K) aufbohrt und im anschließenden Reversier-Hub (R) belastungsfrei aus dem Innengewinde (7) herausgeführt wird.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Längsschneidkante (25) in der Werkzeug-Axialrichtung zwischen zwei Schneidecken (29, 31) erstreckt, und dass insbesondere die Längsschneidkante (25) einen radial nach innen gebogenen Kantenverlauf aufweist, wodurch Schnittflächenkanten am erzeugten Innengewinde (7) entgratet werden können.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeerzeugungsbereich (11) in der Axialrichtung zumindest zwei Profilzähne (15) aufweist, deren einander zugewandten Zahnflanken (18) eine Formkammer bilden, in die beim Gewindeformen das Werkstück-Material unter plastischer Verformung hinein verdrängt wird, und dass insbesondere die Formkammer am Profilgrund (19) radial nach innen in eine taschenförmige Ausnehmung (22) übergeht, wodurch der beim Gewindeformen verfügbare Verdrängungsraum für das Werkstück-Material vergrößert ist und insbesondere der Gewinde-Innendurchmesser (d_I) des geformten Innengewindeprofils (27) reduziert wird.