DE102019124679A1

DE102019124679A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes

Info

Publication number: DE102019124679A1
Application number: DE102019124679.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Beer; Bernhard Borschert; Thomas Funk; Dietmar Hechtle; Manuel Leonhard; Lukas Pörner; Martin Steinbach
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-03-18
Also published as: MX2022003087A; KR20220062614A; US20220331894A1; WO2021048354A1; CN114728358A; EP4028192A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs (163, 263, 363), mit einer vorgegebenen Gewindesteigung (172, 272, 372) und mit einem vorgegebenen Gewindeprofil (171, 271, 371) mit wenigstens einer Ansenkung (164, 264, 364; 262) in einem Werkstück (150, 250, 350) mittels eines Werk-zeugs (100, 200, 300), bei dem das Werkzeug (100, 200, 300), insbesondere durch eine Drehvorrichtung, um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeug-achse (A) drehbar sowie axial zur Werkzeugachse bewegbar ist, wobei das Werkzeug in Richtung zu seiner Stirnseite (120, 220, 320) nacheinander einen Schaftbereich (211), insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung, wenigstens einen Halsbereich (112, 212, 312), insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen, einen Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) und einen Stirnbereich (117, 217, 317) mit der Stirnseite (120, 220, 320) aufweist, wobei zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) das Gewindeerzeugungsmittel in einer Einschraubbewegung in einer axialen Vorwärtsrichtung (VR) durch das Werkstück (150, 250, 350) von einer ersten Werkstückseite (151, 251, 351) bis zu einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite (152, 252, 352) hindurchbewegt wird, so dass die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, wobei das Gewindeerzeugungsmittel insbesondere entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist, wobei anschließend zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ansenkbewegung bewegt wird, ins-besondere entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterschei-denden Linie, und wobei zum anschließenden Ausfahren das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ausschraubbewegung durch das Werkstück hindurch in axialer Rückwärtsrichtung (RR) zurückbewegt wird, insbesondere zumindest im Wesentlichen entlang der ersten Linie, sowie ein Werkzeug.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs.
Ein Gewinde weist einen schraubenlinien- oder helixförmigen Gewindegang mit konstanter Gewindesteigung auf und kann als Innengewinde oder als Außengewinde erzeugt werden. Zum Erzeugen eines Innengewindes wird in aller Regel zunächst ein Kernloch (oder: eine Kernbohrung) im Werkstück erzeugt, das insbesondere ein Durchgangsloch sein kann, und dann in der Innenwandung des Kernloches der Gewindegang erzeugt. Das Kernloch mit Gewinde wird auch als Gewindeloch bezeichnet.
Zur Gewindeerzeugung oder Gewindenachbearbeitung sind sowohl spanabhebende als auch spanlose Verfahren und Gewindewerkzeuge bekannt. Spanabhebende Gewindeerzeugung beruht auf Materialabtrag des Materials des Werkstücks im Bereich des Gewindeganges. Spanlose Gewindeerzeugung beruht auf einer Umformung des Werkstücks und Erzeugung des Gewindeganges in dem Werkstück durch Druck. Einen Überblick über im Einsatz befindliche Gewindeerzeugungswerkzeuge und Arbeitsverfahren gibt das Handbuch der Gewindetechnik und Frästechnik, Herausgeber: EMUGE-FRANKEN, Verlag: Publicis Corporate Publishing, Erscheinungsjahr: 2004 (ISBN 3-89578-232-7), im Folgenden nur als „EMUGE-Handbuch“ bezeichnet.
Unter die spanabhebende oder spanende Gewindeerzeugung fallen die Gewindebohrer (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 8, Seiten 181 bis 298) und die Gewindefräser (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 10, Seiten 325 bis 372) sowie, nur für Außengewinde, die Schneideisen (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seiten 373 bis 404).
Ein Gewindebohrer ist ein Gewindeschneidwerkzeug, dessen Schneiden oder Gewindeschneidzähne entlang eines Außengewindes unter der Gewindesteigung des zu erzeugenden Gewindes angeordnet sind. Beim Erzeugen des Gewindes wird der Gewindebohrer mit zur Werkzeugachse axialem Vorschub und unter Drehung um seine Werkzeugachse mit von der axialen Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der Gewindesteigung abhängiger Drehgeschwindigkeit in ein zylindrisches Kernloch in einem Werkstück bewegt, wobei die Werkzeugachse des Gewindebohrers koaxial zur Mittelachse des Kernloches ausgerichtet wird und seine Schneiden permanent mit dem Werkstück an der Kernlochwandung in Eingriff sind (kontinuierlicher Schnitt), so dass ein durchgehender Gewindegang an der Kernlochwandung entsteht. Typische Geometrien eines Gewindebohrers mit dem üblichen Anschnittbereich sind im EMUGE-Handbuch, Kapitel 8, Seiten 250 und 251 und 284 und 285, beschrieben. Die Gewindeschneidzähne weisen in der Schneidrichtung im Querschnitt senkrecht zur Helix am Außenrand ein Schneidprofil oder Wirkprofil und nach innen anschließend eine Spanfläche auf und am entgegengesetzt zur Schneidrichtung anschließenden Zahnrücken Freiflächen oder Freiwinkel auf, so dass dort keine Berührung und damit keine Reibung mit dem Werkstück stattfindet. Eine typische Verteilung der einzelnen Gewindewirkprofile der im Anschnittsbereich schräg angeschliffenen Gewindeschneidzähne mit der entsprechenden Spanaufteilung ist im EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seite 322, gezeigt.
Ein Gewindeschneidvorgang mit einem Gewindebohrer ist zusammen mit einem typischen Drehmomentverlauf im EMUGE-Handbuch, Kapitel 8, Seite 255, erläutert.
Unter die spanlosen Gewindeerzeugungswerkzeuge fallen die sogenannten Gewindefurcher (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seiten 299 bis 324) und, nur für Außengewinde, die Gewindewalzwerkzeuge (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seiten 373 bis 404)
Gewindefurcher sind Gewindewerkzeuge mit einem annähernd spiral- oder schraubenförmig umlaufenden Gewindeprofil, entlang dem mehrere Drückstollen (auch als Formzähne, Furchzähne oder Formkeile bezeichnet) angeordnet sind, die durch zueinander versetzte weiter nach außen ragende und im Allgemeinen abgerundete Polygon-Eckbereiche eines annähernd polygonalen Querschnittes des Gewindefurchers gebildet sind.
Beim Erzeugen des Gewindes wird der Gewindefurcher ähnlich wie der Gewindebohrer mit zur Werkzeugachse axialem Vorschub und unter Drehung um seine Werkzeugachse in ein zylindrisches Kernloch in einem Werkstück bewegt, wobei die Werkzeugachse des Gewindebohrers koaxial zur Mittelachse des Kernloches ausgerichtet wird. Die Drehgeschwindigkeit und die axiale Vorschubgeschwindigkeit werden entsprechend der Gewindesteigung aufeinander abgestimmt.
Die Drückstollen des Gewindefurchers sind permanent mit dem Werkstück an der Kernlochwandung in Eingriff und drücken den Gewindegang durch plastische Verformung in die Kernlochwandung, so dass ein durchgehender Gewindegang an der Kernlochwandung entsteht. Typische Geometrien eines Gewindefurchers mit dem üblichen Anfurchbereich sind im EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seiten 308 und 309 beschrieben.
Eine typische Verteilung der einzelnen Gewindewirkprofile der im Anfurchbereich ansteigenden Gewindefurchzähne ist im EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seite 322, gezeigt. Der Gewindefurchvorgang mit einem Gewindefurcher ist zusammen mit einem typischen Drehmomentverlauf im EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seite 310, erläutert.
Gewindebohrer und Gewindefurcher arbeiten mit einer ausschließlich axialen Voschub- oder Arbeitsbewegung mit gemäß der Gewindesteigung synchronisierter Drehbewegung um die eigene Werkzeugachse. Der Drehsinn von Gewindebohrer und Gewindefurcher beim Erzeugen des Gewindes entspricht dem Windungssinn des zu erzeugenden Gewindes. Wenn der Gewindegang erzeugt ist oder am Ende der Erzeugung des Gewindeganges wird das Werkzeug abgebremst und an einem Umkehrpunkt zum Stillstand gebracht. Die Abbremsung vor dem Erreichen des Reversier- oder Umkehrpunkts wird normalerweise durch gemäß der konstanten Gewindesteigung synchronisierte Reduzierung von axialer Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl bis auf jeweils einen Wert 0 bewirkt.
Nun wird zum Zurückholen des Werkzeugs aus dem Werkstück eine Rückwärts- oder Reversierbewegung eingeleitet, bei der die axiale Vorschubrichtung und die Drehrichtung genau entgegengesetzt zur Arbeitsbewegung sind und die axialen Vorschubbewegung und Drehbewegung wieder gemäß der Gewindesteigung synchronisiert sind, um das Gewinde nicht zu beschädigen.
Grundlagen zu dem Programmaufbau für CNC-Maschinen hinsichtlich Gewindeerzeugung sind in EMUGE-Handbuch, Kapitel 8, Seite 281, und Kapitel 10, Seiten 357 bis 359 angegeben.
Das Kernlochbohren wird im EMUGE-Handbuch, Kapitel 7, Seiten 161 bis 179 beschrieben.
Ferner sind in verschiedenen Ausführungen Kombinationswerkzeuge bekannt, mit denen mit demselben Werkzeug in einem Arbeitsschritt ein Gewindeloch im Vollmaterial des Werkstückes, also ohne vorherige Bohrung eines Kernloches, erzeugt wird.
Hierunter zählen die ausschließlich spanabhebend arbeitenden Bohrgewindefräser (BGF) (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 10, Seite 354) und der sogenannte Zirkularbohrgewindefräser (ZBGF) ((vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 10, Seite 355).
Nach Herstellung eines Durchgangsgewindes können jedoch an dessen Anfang und Ende an den Werkstückseiten Kanten, insbesondere scharfe Kanten, Überstände und Grate entstehen, die die gewünschte ordnungsgemäße Funktion und Benutzung des Gewindes beeinträchtigen, sodass zum Beispiel Beschädigungen von Gewinde, Werkstück oder einer einzuschraubenden Schraube auftreten können.
Um diese Kanten, insbesondere scharfe Kanten, Überstände und Grate zu beseitigen und/oder ein leichteres stabileres Einfädeln einer einzuschraubenden Schraube zu erleichtern und das Gewinde insgesamt robuster zu bekommen, kann eine Ansenkung, insbesondere als Fase oder Freistich, an den Werkstückseiten oder an zumindest einer Werkstückseite hinzugefügt werden. Hierzu ist jedoch ein separater Arbeitsgang und/oder ein separates Werkzeug erforderlich.
Die Erfindung beruht somit auf der Erkenntnis, dass bei bekannten Verfahren und Werkzeugen zur Beseitigung dieser Kanten, insbesondere scharfen Kanten, Überstände und Grate zusätzliche Arbeitsgänge und/oder ein separates Werkzeug erforderlich sind, welche zu einem erhöhten Arbeits- und Werkzeugaufwand führen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs, anzugeben, wobei das Durchgangsgewinde zusammen mit einem Gewindeloch im Vollmaterial oder auch in einem bereits erzeugten Kernloch im Werkstück erzeugt werden kann.
Insbesondere soll bei dem Verfahren bevorzugt auch die Belastung auf das Werkzeug durch axiale Kräfte während des Ansenkens, bei dem zum Beispiel eine Umlaufnut gebildet werden kann, weiter verringert oder zumindest möglichst gering werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe geeignete Ausführungsformen und Gegenstände gemäß der Erfindung sind insbesondere in den Patentansprüchen angegeben, die auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs, insbesondere mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1, sowie ein Werkzeug gerichtet sind.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Patentansprüchen.
Die beanspruchbaren Merkmalskombinationen und Gegenstände gemäß der Erfindung sind nicht auf die gewählte Fassung und die gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche beschränkt. Vielmehr kann jedes Merkmal einer Anspruchskategorie, beispielsweise eines Verfahrens, auch in einer anderen Anspruchskategorie, beispielsweise einer Vorrichtung, beansprucht werden.
Ferner kann jedes Merkmal in den Patentansprüchen, auch unabhängig von deren Rückbeziehungen, in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en) in den Patentansprüchen beansprucht werden. Außerdem kann jedes Merkmal, das in der Beschreibung oder Zeichnung beschrieben oder offenbart ist, für sich, unabhängig oder losgelöst von dem Zusammenhang, in dem es steht, allein oder in jeglicher Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen, das oder die in den Patentansprüchen oder in der Beschreibung oder Zeichnung beschrieben oder offenbart ist oder sind, beansprucht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorgesehen zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs, mit einer vorgegebenen Gewindesteigung und mit einem vorgegebenen Gewindeprofil mit wenigstens einer Ansenkung in einem Werkstück mittels eines Werkzeugs,

a) bei dem das Werkzeug, insbesondere durch eine Drehvorrichtung, um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse drehbar sowie axial zur Werkzeugachse bewegbar ist,
b) wobei das Werkzeug in Richtung zu seiner Stirnseite nacheinander
b1) einen Schaftbereich, insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung,
b2) wenigstens einen Halsbereich, insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen,
b3) einen Gewindeerzeugungsbereich mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes und
b4) einen Stirnbereich mit der Stirnseite aufweist,
c) wobei zur Erzeugung des Durchgangsgewindes das Gewindeerzeugungsmittel in einer Einschraubbewegung in einer axialen Vorwärtsrichtung durch das Werkstück von einer ersten Werkstückseite bis zu einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite hindurchbewegt wird, so dass die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, wobei das Gewindeerzeugungsmittel insbesondere entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist,
d) wobei anschließend zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ansenkbewegung bewegt wird, insbesondere entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie, und
e) wobei zum anschließenden Ausfahren das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ausschraubbewegung durch das Werkstück hindurch in axialer Rückwärtsrichtung zurückbewegt wird, insbesondere zumindest im Wesentlichen entlang der ersten Linie.

Die Formulierung „in Richtung zu seiner Stirnseite“ bedeutet dabei vorzugsweise eine Richtung vom Schaftbereich zum Stirnbereich und/oder eine Richtung entlang der Werkzeugachse vom Schaftbereich zum Stirnbereich.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere ein Durchgangsgewinde innerhalb eines einzigen Arbeitsganges und mit Hilfe eines einzigen Werkzeugs erzeugt werden. Auf diese Weise lässt sich ein Durchgangsgewinde kostengünstiger und/oder schneller und/oder einfacher und/oder präziser erzeugen.
Unter einem Durchgangsgewinde im Sinne der Erfindung wird insbesondere ein Innengewinde verstanden, das sich vollständig durch das Werkstück erstreckt, insbesondere von einer Werkstückseite zur dieser gegenüberliegenden Werkstückseite und/oder von einer/der ersten Werkstückseite zu einer/der zweiten Werkstückseite. An wenigstens einer Werkstückseite weist das Durchgangsgewinde im Sinne der Erfindung eine Ansenkung auf, die insbesondere zylindrisch oder konisch sein kann.
Unter einer Einschraubbewegung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bewegung des Werkzeugs zu verstehen, mittels derer das Durchgangsgewinde erzeugt wird, und zwar insbesondere durch Bewegung des Gewindeerzeugungsmittels entlang einer Schraubenlinie. Die Erzeugung des Durchgangsgewindes kann insbesondere durch Schneiden, Fräsen, Furchen und/oder Drücken erfolgen, und damit insbesondere als Gewindeschneiden, Gewindefräsen, Gewindefurchen und/oder Gewindedrücken.
Unter einer Ansenkbewegung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bewegung des Werkzeugs zu verstehen, mittels derer eine Ansenkung erzeugt wird, vorzugsweise eine Drehbewegung, eine Zirkularbewegung und/oder eine Bewegung entlang einer Kreislinie und/oder eine Kreisbewegung und/oder eine Rotationsbewegung um eine einzige Achse.
Unter einer Zirkularbewegung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bewegung des Werkzeugs zu verstehen, bei der die Werkzeugachse von der Gewindemittelachse um einen vorgegebenen Radius ausgelenkt, und das Werkzeug auf einer Kreisbahn mit dem vorgegebenen Radius um die Gewindemittelachse bewegt wird, wobei das Werkzeug zusätzlich um seine Werkzeugachse rotiert wird.
Unter einer Ausschraubbewegung im Sinne der Erfindung ist insbesondere eine Bewegung des Werkzeugs zu verstehen, mittels derer das Gewindeerzeugungsmittel und damit das Werkzeug insgesamt aus dem Durchgangsgewinde herausgefahren wird, und zwar wiederum insbesondere durch Bewegung des Gewindeerzeugungsmittels entlang im Wesentlichen derselben Schraubenlinie, um das zuvor erzeugte Gewinde nicht zu zerstören.
In einer Ausführungsform wird zur Erzeugung des Durchgangsgewindes in der Einschraubbewegung das Gewindeerzeugungsmittel in der axialen Vorwärtsrichtung durch das Werkstück von einer ersten Position an einer ersten Werkstückseite bis zu einer zweiten Position an einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite hindurchbewegt, so dass an der zweiten Position die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, und das Gewindeerzeugungsmittel entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist.
Anschließend wird bevorzugt zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung in der Ansenkbewegung das Gewindeprofil in einer Drehbewegung von der zweiten Position entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie zu einer dritten Position oder zurück zur zweiten Position bewegt.
Zum anschließenden Ausfahren wird das Gewindeerzeugungsmittel bevorzugt in der Ausschraubbewegung von der zweiten Position, oder von der dritten Position, durch das Werkstück hindurch entlang der ersten Linie zur ersten Position in axialer Rückwärtsrichtung zurückbewegt.
Unter einer Bewegung oder Hindurchbewegung entlang einer ersten Linie durch das Werkstück wird insbesondere eine Bewegung oder Hindurchbewegung entlang einer Schraubenlinie und/oder entlang einer Helix und/oder entlang einer zylindrischen Spirale und/oder entlang einer Wendel verstanden. Eine solche Schraubenlinie kann insbesondere eine konstante erste Steigung aufweisen.
Unter einer Bewegung entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie wird insbesondere eine Bewegung entlang einer Linie verstanden, die zum Beispiel eine konstante zweite Steigung aufweist, die sich von der ersten Steigung unterscheidet, und insbesondere geringer als die erste Steigung ist. In einer Ausführungsform kann die zweite Steigung auch den Wert Null haben.
Bevorzugt umfasst die Einschraubbewegung eine Drehbewegung des Werkzeugs mit einem vorgegebenen Drehsinn um die Werkzeugachse und eine gemäß der Gewindesteigung mit der Drehbewegung synchronisierte axiale Vorschubbewegung in der axialen Vorwärtsrichtung axial zur Werkzeugachse, derart, dass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs um die Werkzeugachse ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung entspricht.
In einer Ausführungsform erfolgt dies derart, dass das Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes auf einer ersten Linie durch das Werkstück bewegt wird, wobei die erste Linie eine Schraubenlinie ist.
Vorzugsweise umfasst die zweite Linie eine zweite Schraubenlinie in axialer Vorwärtsrichtung und/oder in Rückwärtsrichtung, sodass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs um die Werkzeugachse weniger als ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung entspricht, oder die zweite Linie umfasst eine Zirkularbewegung mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten axialen Vorschub.
Insbesondere kann bei dem Verfahren bevorzugt auch die Belastung auf das Werkzeug durch axiale Kräfte während des Ansenkens, bei dem zum Beispiel eine Umlaufnut gebildet werden kann, weiter verringert oder zumindest möglichst gering werden. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass beim Ansenken die Drehzahl des Werkzeugs zumindest teilweise konstant zur Drehzahl während der Einschraubbewegung und/oder während der Ausschraubbewegung gehalten wird.
Insbesondere kann ein Gewindebohr-Hub und anschließend ein gegenläufiger Reversier-Hub erfolgen. Im Gewindebohr-Hub kann einerseits die Hauptschneide die Kernlochbohrung erzeugen und andererseits das Gewindeprofil das Innengewinde an der Innenwandung der Kernlochbohrung bis zum Erreichen der zweiten Werkstückseite. Der Gewindebohr-Hub wird insbesondere bei einem Gewindebohr-Vorschub mit dazu synchronisierter Drehzahl des Gewindebohr-Werkzeugs durchgeführt. In einem nachfolgenden gegenläufigen Reversier-Hub kann das Gewindebohr-Werkzeug in einer Reversier-Richtung aus der Gewindebohrung herausgeführt werden, und zwar vorzugsweise mit entgegengesetztem Reversier-Vorschub und damit synchronisierter Reversier-Drehzahl. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Gewindeprofil des Gewindebohr-Werkzeugs im Gewindegang des Innengewindes belastungsfrei bewegt wird.
In einer Ausführungsform umfasst der Gewindeerzeugungsbereich das Gewindeerzeugungsmittel. Das Gewindeerzeugungsbereich kann insbesondere an und/oder nahe der Stirnseite angeordnet sein. Das Gewindeerzeugungsmittel kann einen, insbesondere genau einen Gewindegang umfassen. Das Gewindeerzeugungsmittel ist vorzugsweise durch wenigstens eine Spannut unterbrochen. Dies ermöglicht oder erleichtert insbesondere den Abtransport entstehender Späne.
Bevorzugt weist das Gewindeerzeugungsmittel wenigstens einen Gewindezahn auf, der an die vorgegebene Gewindesteigung angepasst ausgebildet und angeordnet ist, und ein Wirkprofil aufweist, das dem Gewindeprofil des Durchgangsgewindes. entspricht. Insbesondere schneidet der wenigstens eine Gewindezahn das Gewinde in das Werkstück.
Vorzugsweise wird der wenigstens eine Gewindezahn während der Einschraubbewegung auf der Schraubenlinie durch das Werkstück bewegt.
An der außenumfangsseitigen Rückenfläche des Bohrkörpers kann das Gewindeprofil mit zumindest einem Gewinde-Schneidzahn ausgebildet sein. Die Zahnhöhe des Schneidzahns ist vorzugsweise in der Radialrichtung so bemessen, dass der Schneidzahn die Hauptschneide in der Radialrichtung nach außen um einen Radialversatz überragt. Gegebenenfalls kann der Schneidzahn in der Radialrichtung nach außen flächenbündig die Hauptschneide verlängern. Alternativ und/oder zusätzlich kann der Schneidzahn in der Axialrichtung betrachtet um einen Axialversatz hinter der Hauptschneide angeordnet sein.
In einer Ausführungsform weist der wenigstens eine Halsbereich einen ersten Halsbereich und einen zweiten Halsbereich auf. Insbesondere weist der erste Halsbereich einen ersten Halsdurchmesser und der zweite Halsbereich einen zweiten Halsdurchmesser auf. Vorzugsweise ist der erste Halsdurchmesser größer als der zweite Halsdurchmesser.
Bevorzugt ist zwischen dem Halsbereich und dem Gewindeerzeugungsbereich ein erster konischer Bereich angeordnet.
Vorzugsweise ist zwischen dem ersten Halsbereich und dem zweiten Halsbereich ein zweiter konischer Bereich angeordnet. Insbesondere verjüngt der erste konische Bereich den Halsdurchmesser des Werkzeugs in Richtung zur Stirnseite. Vorzugsweise erweitert der zweite konische Bereich den Halsdurchmesser des Werkzeugs in Richtung zur Stirnseite.
Der Stirnbereich kann insbesondere einen Bohrbereich zum Bohren einer Durchgangsbohrung umfassen.
In einer Ausführungsform umfasst der Bohrbereich zumindest zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden, wobei an deren Außenseiten vorzugsweise ein Führungsbereich ausgebildet ist. Der Führungsbereich kann insbesondere zylinderartig ausgebildet sein. Insbesondere können die zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden jeweils den Führungsbereich unterbrechen.
Der zweite Halsbereich weist in einer Ausführungsform einen kleineren Durchmesser auf als der Führungsbereich des Bohrbereichs. Dies ermöglicht insbesondere die Ausführung einer Zirkularbewegung durch das Werkzeug, mittels der an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels eine erste Ansenkung hergestellt und/oder an der ersten Werkstückseite mittels eines zweiten Ansenkmittels eine zweite Ansenkung hergestellt wird oder werden kann. Zwischen dem zweiten Halsbereich und dem Führungsbereich des Bohrbereichs ist vorzugsweise der erste konische Bereich angeordnet, mittels dessen der Durchmesser im Führungsbereich auf den Durchmesser im zweiten Halsbereich reduziert wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Durchmesser des zweiten Halsbereichs gegenüber dem Durchmesser des Führungsbereichs des Bohrbereichs um mehr als das Doppelte des Radius reduziert ist, um den die Werkzeugachse des Werkzeugs bei einer Zirkularbewegung von der Gewindemittelachse ausgelenkt wird.
Insbesondere kann der zweite Halsbereich einen kleineren Durchmesser aufweisen als der Gewindeerzeugungsbereich. Auch dies ermöglicht insbesondere die Ausführung einer Zirkularbewegung durch das Werkzeug.
Vorzugsweise sind oder werden die Durchgangsbohrung, das Durchgangsgewinde und die wenigstens eine Ansenkung in einem Arbeitsgang mittels desselben Werkzeugs erzeugt, insbesondere durch eine Vorschubbewegung in der Vorwärtsrichtung auf der Schraubenlinie, eine sich daran unmittelbar anschließende Ansenkung und eine sich daran unmittelbar anschließende Rückwärtsbewegung in der Rückwärtsrichtung auf der Schraubenlinie.
In einer Ausführungsform verlaufen vom wenigstens einen Halsbereich bis zur Stirnseite genau zwei, genau drei, wenigstens zwei oder wenigstens drei Bohrkörper parallel zur Werkzeugachse oder spiralförmig mit einem Drallwinkel um die Werkzeugachse, die durch Spannuten voneinander getrennt sind.
Die Spannuten können sich von den Stirn- und/oder Hauptschneiden durch den Gewindeerzeugungsbereich und den wenigstens einen Nut- oder Halsbereich erstrecken, so dass Späne von den Stirn- und/oder Hauptschneiden nach hinten abtransportiert werden können.
In einer Ausführungsform umfasst ein erstes Ansenkmittel den ersten konischen Bereich und/oder den Gewindeerzeugungsbereich, wobei insbesondere der erste konische Bereich unmittelbar in den Gewindeerzeugungsbereich übergehen kann.
Insbesondere kann das Ansenkmittel ausschließlich durch den Gewindeerzeugungsbereich gebildet werden.
In einer Ausführungsform wird ein erstes Ansenkmittel durch den ersten konischen Bereich am Werkzeug gebildet. In einer Ausführungsform wird ein zweites Ansenkmittel durch den zweiten konischen Bereich am Werkzeug gebildet.
Bevorzugt entspricht der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ansenkmittel im Wesentlichen der Dicke des Werkstücks.
In einer Ausführungsform wird beim Erzeugen des Durchgangsgewindes bei der Einschraubbewegung mittels des Werkzeugs zugleich eine Durchgangsbohrung hergestellt. In einer Ausführungsform erfolgt die Erzeugung des Durchgangsgewindes in einer Durchgangsbohrung.
Die erste Position ist bevorzugt an einer Eintrittsstelle in das Werkstück und/oder die zweite Position an einer Austrittsstelle aus dem Werkstück angeordnet.
In einer Ausführungsform ist oder umfasst die Ansenkbewegung eine Zirkularbewegung, mittels der an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels eine erste Ansenkung hergestellt wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist oder umfasst die Ansenkbewegung eine Zirkularbewegung, mittels der an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels eine erste Ansenkung hergestellt und an der ersten Werkstückseite mittels eines zweiten Ansenkmittels eine zweite Ansenkung hergestellt wird.
Vorzugsweise wird die Werkzeugachse des Werkzeugs bei der Zirkularbewegung von der Gewindemittelachse um einen vorgegebenen Radius ausgelenkt, und das Werkzeug wird auf einer Kreisbahn mit dem vorgegebenen Radius um die Gewindemittelachse bewegt, wobei das Werkzeug zusätzlich um seine Werkzeugachse rotiert wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt während der Ansenkbewegung gleichzeitig mittels des ersten Ansenkmittels eine erste Ansenkung durch den ersten konischen Bereich am Werkzeug sowie mittels des zweiten Ansenkmittels eine zweite Ansenkung durch den zweiten konischen Bereich am Werkzeug. Auf diese Weise kann gleichzeitig innerhalb einer einzigen, insbesondere einheitlichen Ansenkbewegung eine erste Ansenkung auf der zweiten Werkstückseite sowie eine zweite Ansenkung auf der ersten Werkstückseite erzeugt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Ansenkung konisch, mit einem maximalen Durchmesser, der größer als der maximale Durchmesser des Gewindeprofils oder gleich dem maximalen Durchmesser des Gewindeprofils ist.
In einer weiteren Ausführungsform erzeugt die Ansenkung eine Fase, insbesondere an der ersten und/oder zweiten Werkstückseite und/oder am Beginn und/oder Ende des Durchgangsgewindes.
Vorzugsweise ist oder umfasst die Ansenkbewegung eine Bewegung des Gerwindeerzeugungsmittels und/oder des Werkzeugs entlang einer Kreislinie, mittels der an der ersten Werkstückseite mittels eines/des ersten Ansenkmittels eine insbesondere zylindrische Ansenkung hergestellt wird.
Insbesondere kann die Ansenkbewegung eine Nicht-Schraubenbewegung sein, mittels der an der zweiten Werkstückseite eine Ansenkung hergestellt wird.
Vorzugsweise ist der Vorschub während der Ansenkbewegung zumindest zeitweise reduziert, insbesondere derart, dass der Vorschub während einer Umdrehung des Werkzeugs weniger als die vorgegebene Gewindesteigung ist. Diese Ausführungsform ist zumindest vergleichsweise einfach umsetzbar, weil lediglich der Vorschub des Werkzeugs angepasst werden muss, die Drehzahl des Werkzeugs aber vorzugsweise konstant bleiben kann, und für die Herstellung der Ansenkung kein separater Werkzeugbereich erforderlich ist.
Insbesondere erfolgt die Ansenkbewegung in Vorwärtsrichtung und/oder in Rückwärtsrichtung und/oder als Rückwärtssenken.
Bevorzugt wird zur Erzeugung der Ansenkung die Stirnseite von der zweiten Position zur dritten Position in Vorwärtsrichtung bewegt, und die zweite und dritte Position liegen jeweils auf der oder einer Schraubenlinie.
In einer Ausführungsform wird zur Erzeugung der Ansenkung die Stirnseite von der zweiten Position zur dritten Position in Rückwärtsrichtung bewegt, und die zweite und dritte Position liegen jeweils auf der Schraubenlinie.
Zur Erzeugung der Ansenkung kann insbesondere die Stirnseite in Vorwärtsrichtung von der zweiten Position zur dritten Position und anschließend wieder in Rückwärtsrichtung zur zweiten Position bewegt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Ansenkung zylindrisch, mit einem Durchmesser, der größer als der maximale Durchmesser oder gleich dem maximalen Durchmesser des Gewindeprofils ist.
Bevorzugt wird die Ansenkung an der ersten und/oder zweiten Werkstückseite und/oder am Beginn und/oder Ende des Durchgangsgewindes erzeugt.
In einer Ausführungsform sind jeder Position des Werkzeugs zumindest ein Vorschub und ein Drehwinkel zugeordnet.
Eine Position kann insbesondere durch einen Drehwinkel, eine lineare Verschiebung in axialer Richtung sowie insbesondere eine radiale Auslenkung des Werkzeugs mit der Werkzeugachse von der Gewindemittelachse festgelegt sein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Werkzeug, insbesondere zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, mit einer Stirnseite, umfassend in Richtung zu seiner Stirnseite nacheinander

- einen Schaftbereich, insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung,
- wenigstens einen Halsbereich, insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen,
- einen Gewindeerzeugungsbereich mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes und
- einen Stirnbereich mit der Stirnseite.

Das Werkzeug zum Ausführen des Verfahrens und/oder gemäß der Erfindung kann einen Gewindeschneider, einen Gewindefräser, einen Gewindefurcher und/oder einen Gewindebohrer umfassen.
Die Drehvorrichtung ist oder umfasst vorzugsweise eine CNC-Maschine und/oder eine Werkzeugmaschine, insbesondere mit CNC-Steuerung.
In einer Ausführungsform wird ein kombiniertes Werkzeug verwendet, das um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse drehbar und axial zur Werkzeugachse bewegbar ist und das einen Bohrbereich an einem vorderen oder freien Ende und einen Gewindeerzeugungsbereich, der axial zur Werkzeugachse relativ zum Bohrbereich versetzt angeordnet ist und radial zur Werkzeugachse weiter nach außen ragt als der Bohrbereich, aufweist.
Nun erzeugt während einer Arbeits- oder Einschraubbewegung der Bohrbereich des Werkzeugs ein Durchgangsloch in dem Werkstück und der Gewindeerzeugungsbereich einen unter der vorgegebenen Gewindesteigung verlaufenden Gewindegang in der Oberfläche dieses Durchgangsloches.
Aufgrund der Erfindung entsteht in wenigstens einer Weise ein synergistischer Effekt. Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, dass in einem einzigen Arbeitsgang und mithilfe eines einzigen Werkzeuges sowohl das Gewinde als auch die wenigstens eine Ansenkung, sowie auch vorzugsweise die zugehörige Bohrung erzeugt wird. Dies ermöglicht unter anderem die Reduzierung der Anzahl bereitzuhaltender unterschiedlicher Werkzeuge. Des Weiteren reduziert sich der zeitliche Aufwand zur Erzeugung des Gewindes mit der wenigstens einen Ansenkung, als auch vorzugsweise der zugehörigen Bohrung.
Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform, dass in einem einzigen Arbeitsgang und mithilfe eines einzigen Werkzeuges sowohl das Gewinde als auch zwei Ansenkungen auf beiden Werkstückseiten, sowie auch vorzugsweise die zugehörige Bohrung erzeugt werden.
Insbesondere ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform, dass das Gewindeerzeugungsmittel zugleich das Ansenkmittel ist. In diesem Fall kann die Ansenkung sogar alleine durch Reduzierung des Vorschubs des Werkzeugs erzeugt werden.
Des Weiteren ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, in diesem einen Arbeitsgang sowohl eine oder auch zwei konische oder auch zylindrische Ansenkungen zu erzeugen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren

1a bis 1l ein kombiniertes Bohr- und Gewindeerzeugungswerkzeug bei der Erzeugung eines Durchgangsgewindelochs nach einer ersten Ausführungsform,
2a bis 2m ein kombiniertes Bohr- und Gewindeerzeugungswerkzeug bei der Erzeugung eines Durchgangsgewindelochs nach einer zweiten Ausführungsform,
3a bis 3l ein kombiniertes Bohr- und Gewindeerzeugungswerkzeug bei der Erzeugung eines Durchgangsgewindelochs nach einer dritten Ausführungsform,
4 in einem Diagramm der Graph der axialen Eindringtiefe als Funktion des Drehwinkels für einen gesamten Gewindelocherzeugungszyklus,
5 der Endabschnitt des in 4 dargestellten Graphen in der Vorwärtsbewegung als Abbremsvorgang und
6 der Endabschnitt des in 4 dargestellten Graphen in der Rückwärtsbewegung als Beschleunigungsvorgang,

1

3

Ausführungsbeispiele des Werkzeugs und Verfahrens gemäß der Erfindung werden im Folgenden anhand von 1 bis 3 erläutert.
Die Figurenfolgen 1 bis 3 zeigen jeweils ein Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs 163, 263, 363 mit einer vorgegebenen Gewindesteigung 172, 272, 372 und mit einem vorgegebenen Gewindeprofil 171, 271, 371 mit wenigstens einer Ansenkung 164, 264, 364; 262 in einem Werkstück 150, 250, 350 mittels eines Werkzeugs 100, 200, 300.
Das Werkzeug 100, 200, 300 ist, insbesondere durch eine Drehvorrichtung, um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse A drehbar sowie axial zur Werkzeugachse bewegbar.
Das Werkzeug weist in Richtung zu seiner Stirnseite 120, 220, 320 nacheinander einen Schaftbereich 211, insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung, wenigstens einen Halsbereich 112, 212, 312, insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen, einen Gewindeerzeugungsbereich 116, 216, 316 mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes 163, 263, 363 und einen Stirnbereich 117, 217, 317 mit der Stirnseite 120, 220, 320 auf.
Zur Erzeugung des Durchgangsgewindes 163, 263, 363 wird in einer Einschraubbewegung das Gewindeerzeugungsmittel in einer axialen Vorwärtsrichtung VR durch das Werkstück 150, 250, 350 von einer ersten Position P11, P21, P31 an einer ersten Werkstückseite bis zu einer zweiten Position P12, P22, P32 an einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite hindurchbewegt, so dass an der zweiten Position P12, P22, P32 die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, und das Gewindeerzeugungsmittel entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist.
Anschließend wird zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung in einer Ansenkbewegung das Gewindeprofil 171, 271, 371 in einer Drehbewegung von der zweiten Position P12, P22, P32 entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie zu einer dritten Position P13, P23, P33 oder zurück zur zweiten Position P12, P22, P32 bewegt.
Zum anschließenden Ausfahren wird das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ausschraubbewegung von der zweiten Position P12, P22, P32, oder von der dritten Position P13, P23, P33, durch das Werkstück hindurch entlang der ersten Linie zur ersten Position P11, P21, P31 in axialer Rückwärtsrichtung RR zurückbewegt.
Die Einschraubbewegung umfasst eine Drehbewegung des Werkzeugs 100, 200, 300 mit einem vorgegebenen Drehsinn um die Werkzeugachse A und eine gemäß der Gewindesteigung 172, 272, 372 mit der Drehbewegung synchronisierte axiale Vorschubbewegung V in der axialen Vorwärtsrichtung VR axial zur Werkzeugachse A, derart, dass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs 100, 200, 300 um die Werkzeugachse A ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung 172, 272, 372 entspricht.
Dies erfolgt derart, dass das Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes 163, 263, 363 auf einer ersten Linie durch das Werkstück bewegt wird, wobei die erste Linie eine Schraubenlinie ist.
Die zweite Linie umfasst in der Ausführungsform gemäß 3a bis 3l eine zweite Schraubenlinie in axialer Vorwärtsrichtung VR und/oder Rückwärtsrichtung RR, sodass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs 300 um die Werkzeugachse A weniger als ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung 372 entspricht.
Die zweite Linie umfasst oder ist in den Ausführungsformen gemäß 1a bis 1l sowie 2a bis 1m eine Zirkularbewegung mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten axialen Vorschub.
Der Gewindeerzeugungsbereich umfasst das Gewindeerzeugungsmittel 116, 216, 316, das insbesondere an und/oder nahe der Stirnseite 120, 220, 320 angeordnet ist, wobei das Gewindeerzeugungsmittel einen, insbesondere genau einen, Gewindegang umfasst. Das Gewindeerzeugungsmittel ist durch wenigstens eine Spannut unterbrochen.
Das Gewindeerzeugungsmittel 116, 216, 316 weist wenigstens einen Gewindezahn, insbesondere mehrere Gewindezähne, auf, der bzw. die an die vorgegebene Gewindesteigung angepasst ausgebildet und angeordnet ist bzw. sind. Das Gewindeerzeugungsmittel 116, 216, 316 weist des Weiteren ein Wirkprofil auf, das dem Gewindeprofil des Durchgangsgewindes entspricht, wobei insbesondere der wenigstens eine Gewindezahn das Gewinde in das Werkstück schneidet.
Der wenigstens eine Gewindezahn wird während der Einschraubbewegung auf der Schraubenlinie durch das Werkstück bewegt.
Der Halsbereich 212, 214 gemäß 2a bis 2m weist einen ersten Halsbereich 212 und in Richtung zum Stirnbereich 217 einen zweiten Halsbereich 214 auf.
Der erste Halsbereich 212 weist einen ersten Halsdurchmesser und der zweite Halsbereich 214 einen zweiten Halsdurchmesser auf. In der Ausführungsform ist der erste Halsdurchmesser größer als der zweite Halsdurchmesser.
Zwischen dem Halsbereich 214 und dem Gewindeerzeugungsbereich 216 ist ein erster konischer Bereich 215 angeordnet. Zwischen dem ersten Halsbereich 212 und dem zweiten Halsbereich 214 ist ein zweiter konischer Bereich 213 angeordnet.
Der erste konische Bereich 215 erweitert den Halsdurchmesser des Werkzeugs in Richtung zur Stirnseite und der zweite konische Bereich 213 verjüngt den Halsdurchmesser des Werkzeugs 200 in Richtung zur Stirnseite.
Der Stirnbereich 117, 217, 317 umfasst einen Bohrbereich zum Bohren einer Durchgangsbohrung.
Der Bohrbereich umfasst zumindest zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden, wobei an deren Außenseiten gemäß 2a ein Führungsbereich 218 ausgebildet ist. Der Führungsbereich 218 kann insbesondere zylinderartig ausgebildet sein. Insbesondere unterbrechen die zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden jeweils den Führungsbereich 218.
Der zweite Halsbereich 214 weist einen kleineren Durchmesser auf als der Führungsbereich 218 des Bohrbereichs.
Insbesondere weist der zweite Halsbereich 214 einen kleineren Durchmesser auf als der Gewindeerzeugungsbereich 216.
Die Durchgangsbohrung, das Durchgangsgewinde und die wenigstens eine Ansenkung 164, 264, 364 sind oder werden in einem Arbeitsgang mittels desselben Werkzeugs 100, 200, 300 erzeugt, insbesondere durch eine Vorschubbewegung in der Vorwärtsrichtung VR auf der Schraubenlinie, eine sich daran unmittelbar anschließende Ansenkung 164, 264, 364 und eine sich daran unmittelbar anschließende Rückwärtsbewegung in der Rückwärtsrichtung RR auf der Schraubenlinie.
Vom wenigstens einen Halsbereich 112, 212, 312 bis zur Stirnseite 120, 220, 320 verlaufen genau zwei, genau drei, wenigstens zwei oder wenigstens drei Bohrkörper 130, 230, 330; 134, 234, 334 parallel zur Werkzeugachse A oder spiralförmig mit einem Drallwinkel β um die Werkzeugachse A, die durch Spannuten 132, 232, 332 voneinander getrennt sind.
Die Spannuten erstrecken sich von den Stirn- und/oder Hauptschneiden durch den Gewindeerzeugungsbereich 116, 216, 316 und den wenigstens einen Nut- oder Halsbereich 112, 212, 312, so dass Späne von den Stirn- und/oder Hauptschneiden nach hinten abtransportiert werden können.
Ein erstes Ansenkmittel umfasst den ersten konischen Bereich 215 und/oder den Gewindeerzeugungsbereich 116, 216, 316. In der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m geht der erste konische Bereich 215 unmittelbar in den Gewindeerzeugungsbereich 216 über.
Das Ansenkmittel wird in der Ausführungsform gemäß 1a bis 1l ausschließlich durch den Gewindeerzeugungsbereich 116 gebildet.
Ein erstes Ansenkmittel wird in der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m durch den ersten konischen Bereich 215 am Werkzeug 200 gebildet. Ein zweites Ansenkmittel wird durch den zweiten konischen Bereich 213 am Werkzeug 200 gebildet.
Der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ansenkmittel entspricht in der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m im Wesentlichen der Dicke des Werkstücks 250.
Beim Erzeugen des Durchgangsgewindes 163, 263, 363 wird bei der Einschraubbewegung mittels des Werkzeugs 100, 200, 300 zugleich eine Durchgangsbohrung hergestellt. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform erfolgt die Erzeugung des Durchgangsgewindes in einer bereits vorhandenen Durchgangsbohrung.
Die erste Position P11, P21, P31 ist an einer Eintrittsstelle in das Werkstück und die zweite Position P12, P22, P32 an einer Austrittsstelle aus dem Werkstück angeordnet.
Die Ansenkbewegung ist in der Ausführungsform gemäß 1a bis 1l eine Zirkularbewegung, mittels der an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels eine Ansenkung hergestellt wird.
Die Ansenkbewegung ist in der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m eine Zirkularbewegung, mittels der an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels 216 eine erste Ansenkung hergestellt wird und an der ersten Werkstückseite mittels eines zweiten Ansenkmittels 213 eine zweite Ansenkung hergestellt wird.
Die Werkzeugachse A des Werkzeugs 100, 200 wird bei der Zirkularbewegung von der Gewindemittelachse M um einen vorgegebenen Radius r ausgelenkt, und das Werkzeug wird auf einer Kreisbahn mit dem vorgegebenen Radius r um die Gewindemittelachse M bewegt, wobei das Werkzeug zusätzlich um seine Werkzeugachse A rotiert wird.
Die Ansenkung ist in der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m konisch, mit einem maximalen Durchmesser, der größer als der maximale Durchmesser des Gewindeprofils ist.
In der Ausführungsform gemäß 1a bis 1l erzeugt die Ansenkung eine Fase an der zweiten Werkstückseite 152 am Ende des Durchgangsgewindes.
In der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m erzeugt die Ansenkung eine Fase, insbesondere an der ersten Werkstückseite 251 und an der zweiten Werkstückseite 252 und damit am Beginn und am Ende des Durchgangsgewindes.
Die Ansenkbewegung ist in der Ausführungsform gemäß 3a bis 3l eine Bewegung entlang einer Kreislinie, mittels der an der ersten Werkstückseite 351 mittels des ersten Ansenkmittels 316 eine zylindrische Ansenkung hergestellt wird.
Die Ansenkbewegung ist in der Ausführungsform gemäß 3a bis 3l eine Nicht-Schraubenbewegung, mittels der an der zweiten Werkstückseite eine Ansenkung hergestellt wird.
Der Vorschub ist während der Ansenkbewegung in den Ausführungsformen gemäß 1a bis 1l und 2a bis 2m zumindest zeitweise reduziert, insbesondere derart, dass der Vorschub während einer Umdrehung des Werkzeugs weniger als die vorgegebene Gewindesteigung ist.
Der Vorschub ist während der Ansenkbewegung in der Ausführungsform gemäß 3a bis 3l zumindest zeitweise reduziert, insbesondere derart, dass der Vorschub während einer Umdrehung des Werkzeugs Null ist.
Die Ansenkbewegung erfolgt in Vorwärtsrichtung VR und/oder in Rückwärtsrichtung RR.
Zur Erzeugung der Ansenkung kann die Stirnseite von der zweiten Position P12, P22, P32 zur dritten Position P13, P23, P33 in Vorwärtsrichtung bewegt werden, und die zweite und dritte Position liegen jeweils auf der Schraubenlinie.
Zur Erzeugung der Ansenkung kann die Stirnseite von der zweiten Position P12, P22, P32 zur dritten Position P13, P23, P33 auch oder teilweise in Rückwärtsrichtung bewegt werden, und die zweite und dritte Position liegen jeweils auf der Schraubenlinie.
Zur Erzeugung der Ansenkung kann die Stirnseite des Weiteren in Vorwärtsrichtung von der zweiten Position P12, P22, P32 zur dritten Position P13, P23, P33 und anschließend wieder in Rückwärtsrichtung zur zweiten Position bewegt werden.
Die Ansenkung ist in der Ausführungsform gemäß 1a bis 1l zylindrisch, mit einem Durchmesser, der größer als der maximale Durchmesser des Gewindeprofils ist.
Die Ansenkung ist in der Ausführungsform gemäß 3a bis 3l zylindrisch, mit einem Durchmesser, der gleich dem maximalen Durchmesser des Gewindeprofils ist.
In den Ausführungsformen gemäß 1a bis 1l und 3a bis 3l wird die Ansenkung an der zweiten Werkstückseite 152, 352 und damit am Ende des Durchgangsgewindes erzeugt.
In der Ausführungsform gemäß 2a bis 2m wird eine erste Ansenkung an der ersten Werkstückseite 251 und damit am Beginn des Durchgangsgewindes und eine zweite Ansenkung an der zweiten Werkstückseite 252 und damit am Ende des Durchgangsgewindes erzeugt.
Jeder Position P11 - P13, P21 - P23, P31 - P33 des Werkzeugs 100 ist zumindest ein Vorschub V und ein Drehwinkel α zugeordnet.
Eine Position P11-P13, P21-P23, P31-P33 ist durch einen Drehwinkel α, eine lineare Verschiebung V in axialer Richtung sowie insbesondere eine radiale Auslenkung r des Werkzeugs 100, 200, 300 mit der Werkzeugachse A von der Gewindemittelachse M festgelegt.
Die Figurenfolgen 1 bis 3 zeigen jeweils ein Werkzeug, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß der Erfindung, mit einer Stirnseite, umfassend in Richtung zu seiner Stirnseite 120, 220, 320 nacheinander

- einen nur in der Figurenfolge 2 gezeigten Schaftbereich 211, insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung,
- wenigstens einen Halsbereich 112, 212, 312, insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen,
- einen Gewindeerzeugungsbereich 116, 216, 316 mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes 163, 263, 363 und
- einen Stirnbereich 117, 217, 317 mit der Stirnseite 120, 220, 320.

Das Werkzeug zum Ausführen des Verfahrens kann einen Gewindefurcher oder einen Gewindebohrer und/oder einen Bohrer umfassen.
Die Drehvorrichtung ist oder umfasst vorzugsweise eine CNC-Maschine und/oder eine Werkzeugmaschine, insbesondere mit CNC-Steuerung.
Zur Ausführungsform gemäß 3 werden nachfolgend beispielhaft weitere Details für eine mögliche Variante eines erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes beschrieben.
Während der Einschraubbewegung als erster Arbeitsphase oder Gewindeerzeugungsphase wird mit dem Werkzeug 300 das Durchgangsloch mittels des Stirnbereichs erzeugt und gleich axial dahinter und zumindest teilweise gleichzeitig der Gewindegang in der Lochwandung mittels des Gewindeerzeugungsmittels erzeugt. In dieser ersten Arbeitsphase wird die axiale Vorschubgeschwindigkeit entlang der Werkzeugachse A auf die Drehgeschwindigkeit für die Drehbewegung um die Werkzeugachse A so abgestimmt und synchronisiert, dass bei einer vollen Umdrehung der axiale Vorschub der Gewindesteigung P bzw. 372 entspricht. Die axiale Gewindetiefe in Richtung der Werkzeugachse A gemessen von der Werkstückoberfläche in dieser ersten Arbeitsphase ist mit T_G bezeichnet.
Nun wird in einer an die erste Arbeitsphase unmittelbar anschließenden Abbremsbewegung als zweiter Arbeitsphase in einem Abbremsvorgang (oder: in einer Abbremsbewegung) das Werkzeug 300 in einem Drehwinkelintervall derart abgebremst, dass der axiale Vorschub V bei einem Drehwinkel von 360°, d.h. bei einer vollen Umdrehung, des Werkzeugs kleiner als die Gewindesteigung P bzw. 372 ist und bis auf Null abnimmt. In der Regel beginnt der Abbremsvorgang oder die zweite Arbeitsphase bei einem auf einen Drehwinkel von 360° bezogenen axialen Vorschub, der der Gewindesteigung P der ersten Arbeitsphase entspricht, also V = P, und reduziert dann den axialen Vorschub pro 360° Drehwinkel auf Werte unterhalb der Gewindesteigung P, also V < P. Der Abbremsvorgang ist als Abbremsung von der anfänglichen Gewindesteigung V = P bis auf Null am Ende oder an einem Umkehrpunkt, also V = 0, zu verstehen und muss nicht über das gesamte Drehwinkelintervall eine Verringerung des axialen Vorschubs V abhängig vom Drehwinkel (Abbremsbeschleunigung) beinhalten. Vielmehr sind auch Drehwinkelintervalle möglich, in denen der axiale Vorschub bezogen auf den Drehwinkel Null ist oder sogar vorübergehend negativ ist, also seine Richtung umkehrt.
Dieser Abbremsvorgang erfolgt in einer bevorzugten Ausführungsform in definierten Teilschritten, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Diese Abbremsbewegung in der zweiten Arbeitsphase führt dazu, dass das Gewindeerzeugungsmittel nun - in eigentlich atypischer oder funktionsfremder Weise - wenigstens eine umlaufende Nut oder Umlaufnut oder Umfangsnut in der Durchgangslochwandung erzeugt. Der Vorgang in der zweiten Arbeitsphase kann deshalb außer als Abbremsvorgang auch als Ansenkbewegung oder Umfangsnuterzeugung oder Umlaufnuterzeugung oder Freistichbewegung, bei rein schneidendem Werkzeug auch als Freischneidbewegung bezeichnet werden.
In der Ausschraubbewegung als zweiter Reversierphase der Rückwärtsbewegung RB, im Anschluss an die erste Reversierphase der Beschleunigungsbewegung BB, werden wieder der axiale Vorschub und die Drehbewegung des Werkzeugs 300 aufeinander gemäß der Gewindesteigung P bzw. 372 synchronisiert, um das Gewinde nicht zu beschädigen, nur dass jeweils die Richtung des axialen Vorschubs in der Pfeilrichtung der Rückwärtsbewegung RB gegenüber der Pfeilrichtung der Vorwärts- oder Arbeitsbewegung VB vertauscht oder entgegengesetzt ist und die Drehrichtung der Drehbewegung ebenfalls umgekehrt wird, also statt dem Vorwärtsdrehsinn nun der Rückwärtsdrehsinn eingestellt wird.
Die Gewindeachse oder Mittelachse des Gewindes mit dem Gewindegang 371 ist mit A bezeichnet und fällt während der gesamten Arbeitsbewegung, also sowohl in der ersten Arbeitsphase als auch in der zweiten Arbeitsphase, und auch während der Reversierbewegung, also sowohl in der ersten Reversierphase als auch in der zweiten Reversierphase, mit der Werkzeugachse A des Werkzeugs 300 zusammen oder ist koaxial zu dieser.
Die 4 bis 6 zeigen anhand jeweils eines Diagramms ein Ausführungsbeispiel eines Prozesses (oder: Verfahrens) oder eines Steuerungsablaufs, der sowohl zur Erzeugung eines Gewindes in einem vorab erzeugten Durchgangsloch im Werkstück oder zur Erzeugung eines Durchgangsgewindeloches im Werkstück, also im Vollmaterial des Werkstücks ohne vorherige Kernbohrung verwendet werden kann.
Zur Erzeugung eines Gewindes in einem vorerzeugten Durchgangsloch kann ein Gewindebohrer oder Gewindefurcher gemäß dem eingangs erwähnten Stand der Technik verwendet werden.
Zur Erzeugung eines Gewindeloches kann ein kombiniertes Bohr- und Gewindebohrwerkzeug, wie aus der eingangs erwähnten DE 10 2016 008 478 A1 bekannt, oder ein kombiniertes Bohr- und Gewindefurchwerkzeug, wie aus der eingangs erwähnten DE 10 2005 022 503 A1 bekannt, oder auch ein Werkzeug gemäß der Erfindung, beispielsweise gemäß 1 bis 3, verwendet werden.
In dem Diagramm der 4 ist auf der vertikalen Achse oder Ordinate die Eindringtiefe (oder: vertikale oder axiale Koordinate) T als in axialer Richtung, d.h. entlang der Werkzeugachse A und der zur Werkzeugachse A koaxialen Gewindemittelachse, verlaufende und gemessene Koordinate für den axialen Vorschub in mm aufgetragen. Die Werte für die Eindringtiefe T nehmen von dem ganz oben dargestellten Wert T = 0 mm, der der axialen Eintrittsposition an der Werkstückoberfläche des Werkstücks 300 entspricht (wie man in 1 bis 3 erkennen kann) nach unten ab, sind also als negative Werte nach unten aufgetragen. Der Zahlenbereich geht in dem Beispiel der 3 beispielhaft von T = 0 mm bis T = - 18 mm.
Auf der horizontalen Achse oder Abszisse ist der (aufsummierte) Drehwinkel φ der Drehbewegung des Werkzeugs 300 um dessen Werkzeugachse A in Grad [°] aufgetragen. Der Drehwinkel φ geht aus von dem Eintrittsdrehwinkel oder anfänglichen Drehwinkel φ = 0° bei der axialen Eintrittsposition T = 0 mm bei einem Eintrittspunkt EP = (0, 0) und nimmt nach rechts zu positiven Werten hin bis zu dem auf der Abszisse als letzten Wert eingetragenen Wert von φ = 8000° zu. Der Drehwinkel φ nimmt bei der Vorwärtsdrehbewegung oder in einem Vorwärtsdrehsinn hin zu positiven Werten zu und bei der Rückwärtsdrehbewegung oder einem dem Vorwärtsdrehsinn entgegengesetzten Rückwärtsdrehsinn ab. Dabei entspricht ± 360° einer vollständigen Umdrehung des Werkzeugs 300 um seine Werkzeugachse A.
In dem Graphen der Funktion T (φ) gemäß 4 ist, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, insbesondere die Erzeugung eines Durchgangsgewindeloches, also ein vollständiger Gewindelocherzeugungszyklus gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Die Funktion T (cp) beschreibt die Abhängigkeit oder Synchronisierung der axialen Vorschubbewegung in der axialen Koordinate (oder: Dicke des Werkstücks) T von oder mit der Drehbewegung in der Koordinate φ und wird typischerweise in einer Steuerung wie einer numerischen Steuerung oder CC-Steuerung der Werkzeugmaschine, insbesondere in Form einer vorab ermittelten und gespeicherten Wertetabelle oder auch als Funktion zur jeweiligen Berechnung, hinterlegt. Nach der in der CNC-Technik üblichen Nomenklatur entspräche die T-Koordinate der Z-Achse (Spindelachse), wobei die positive Richtung konventionell vom Werkstück zum Werkzeug verläuft.
Der Graph (φ; T (φ)) der Funktion T (φ) verläuft gemäß 4 zunächst einen für einen Gewindebohrer oder Gewindefurcher typischen und der Erzeugung des Gewindeganges entsprechenden linearen Abschnitt, d.h. in Form einer Geraden, von dem Ausgangspunkt φ = 0° und T = 0 mm bis zu einem Gewindeendpunkt bei φ₀ und T(φ₀) = - 16 mm, bei dem der Gewindegang oder die eigentliche Gewindeerzeugung endet.
Es gilt also die Darstellung der linearen Funktion T (cp) in diesem Abschnitt von φ = 0 bis φ = φ₀ und T = 0 bis T = - 16 mm: $| T (φ) | = (P/360 °) φ$
mit der Gewindesteigung P.
Die Steigung oder Ableitung dT/dφ in diesem Bereich ist konstant und entspricht dem Betrage nach P / 360°. Das bedeutet also für die Gewindesteigung $P = 360 ° | {dT/d}_{φ} |$
Da bei dem gewählten Beispiel der 4 der zum eingetragenen Winkelwert φ = 3600° entsprechende Wert für die Gewindetiefe T = - 10 mm ist, ist die Steigung der Geraden - 1 mm / 360° und damit die Gewindesteigung P = 1 mm.
Aufgrund des zur Drehung synchronisierten axialen Vorschubs entlang der Werkstückdicke T bzw. Gewindemittelachse M sind bei einer vollständigen Umdrehung um 360° alle Komponenten des Werkzeugs 300 um die Gewindesteigung P bzw. 372 weitergewandert.
Der lineare Abschnitt der Funktion T (φ) entspricht der üblichen synchronisierten Gewindebohrer- oder Gewindefurcher-Kinematik und kann in einer CNC-Steuerung beispielsweise als schon fest programmierte Wegbedingung (Adressbuchstabe G oder G-Funktion) hinterlegt sein, z.B. als G33, insbesondere G331 und G332, wobei die Gewindesteigung P als Interpolationsparameter parallel zur Z-Achse eingegeben wird, typischerweise unter dem Adressbuchstaben K in der CNC-Nomenklatur.
In diesem linearen Abschnitt erfolgt der Gewindeerzeugungsprozess, insbesondere zur Erzeugung des Gewindeganges 371 in der ersten Arbeitsphase gemäß 3, und wird ein Gewinde der Gewindetiefe T_G als Intervalllänge der Eindringtiefe T, insbesondere von T = 0 bis T₀, über die Intervalllänge oder den Drehwinkelbereich φ_G des Drehwinkels φ, insbesondere von φ = 0° bis φ = φ₀ erzeugt. Im Beispiel der 4 findet der Gewindeerzeugungsprozess (erste Arbeitsphase) von φ = 0° bis φ = φ₀ und von der entsprechenden Eindringtiefe T = 0 mm bis T = - 16 mm statt.
Die Steigung der Geraden in 4 zwischen φ = 0 und φ = φ₀ entspricht der axialen Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs 2, die gemäß der Gewindesteigung P auf den Drehwinkel φ synchronisiert ist.
Die zeitliche Abhängigkeit des Drehwinkels φ(t) als Funktion der Zeit t und damit Eindringtiefe T(t) als Funktion der Zeit t kann während des Gewindeerzeugungsprozesses prinzipiell - auch in weiten Bereichen - variiert werden. Vorzugsweise sind aber die Drehgeschwindigkeit dcp/dt und die axiale Vorschubgeschwindigkeit dT/dt während der Arbeitsbewegung VR jeweils konstant. Wenn die Drehgeschwindigkeit dcp/dt verändert wird, muss also entsprechend auch die axiale Vorschubgeschwindigkeit dT/dt, also die Ableitung der Eindringtiefe T nach der Zeit t entsprechend angepasst werden, damit die Synchronisierung des axialen Vorschubs Z gemäß der Beziehung Z = P/360° erhalten bleibt.
Dies ist die bekannte und in Werkzeugmaschinensteuerungen oder CNC-Steuerungen implementierte Kinematik bei der Gewindeerzeugung mittels eines axial arbeitenden Gewindewerkzeugs wie eines Gewindebohrers oder Gewindeformers.
Im Anschluss an den Gewindeerzeugungsprozess (erste Arbeitsphase) erfolgt nun, insbesondere in der Ansenkbewegung als zweite Arbeitsphase, ein Abbremsvorgang oder eine Abbremsbewegung AB in einem Drehwinkelbereich Δφ zwischen den Drehwinkelwerten φ₀ und φ_n und einem zugehörigen Eindringtiefenbereich ΔT, der im Beispiel der 4 von T(φ₀) = - 16 mm bis T(φ_n) = - 17 mm reicht. Am Ende der Abbremsbewegung AB ist ein Umkehrpunkt UP erreicht, bei dem das Werkzeug 300 sowohl hinsichtlich der Drehbewegung als auch hinsichtlich der axialen Vorschubbewegung kurzzeitig zu Stillstand kommt. Beim Umkehrpunkt UP ist der maximale Drehwinkelbereich φ_L für die Erzeugung des Gewindeloches erreicht, wobei φ_L = φ_G + Δφ, und die Tiefe T_L für das Gewindeloch, wobei T_L = T_G + ΔT.
Während des Abbremsvorganges oder der Abbremsbewegung AB wird die axiale Vorschubgeschwindigkeit abhängig vom Drehwinkel, die der Steigung des dargestellten Graphen für die Funktion T(cp) entspricht, verringert gemäß einer Abhängigkeit oder Funktion, die vorzugsweise streng monoton (Steigung immer fallend) oder monoton (Steigung fallend und ggf. abschnittsweise auch Null) ist, jedoch ggf. auch in Teilabschnitten auch wieder leicht ansteigen kann. Vorzugsweise wird die Steigung in einer vorgegebenen Anzahl n von einzelnen definierten programmierten oder eingespeicherten Teilschritten oder Abbremsschritten S_i sukzessive verringert, wobei die Gesamtzahl oder Anzahl n eine natürliche Zahl mit n > 1 ist, im Allgemeinen 200 > n > 2, insbesondere 20 > n > 5 gewählt ist und wobei i der Zählindex für den Abbremsschritt Si ist und zwischen 1 und n liegt, also 1 ≤ i ≤ n gilt.
In jedem Teilschritt oder Abbremsschritt S_i ist eine der Steuerung eines Gewindeprozesses entsprechende Synchronisierung von axialem Vorschub T (oder von der Vorschubgeschwindigkeit dT/dt) und dem Drehwinkel φ (oder der Drehgeschwindigkeit dφ/dt) eingestellt oder programmiert, indem jedem Abbremsschritt S_i mit 1 ≤ i ≤ n eine zugehörige vorgegebene Funktion T_i(φ) mit einem zugehörigen Werteintervall [T_i-1, T_i] über dem zugehörigen Drehwinkelintervall [φ_i-1, φ_i] zugeordnet oder programmiert wird.
Die Funktion T_i(φ) ist vorzugsweise linear, der Graph also (idealisiert) eine Gerade.
Dabei nimmt die programmierte oder eingespeicherte Steigung von jedem Abbremsschritt S_i zum nächsten Abbremsschritt S_i+1 stufenweise oder sukzessive ab, d.h. | dT_i/dφ| > |dT_i+1/dφ|. Die Steigung entspricht jeweils einem Steigungsparameter.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird dieser Steigungsparameter als Gewindesteigung in der CNC-Steuerung programmiert, also insbesondere als Interpolationsparameter entlang der z-Achse oder der Gewindeachse in einer G33, insbesondere G331 und G332, Wegbedingung. Dadurch können die bereits in der Steuerprogrammierung vorgegebenen Wegbedingungen oder G-Funktionen genutzt werden und es muss nur der Eingabeparameter der Gewindesteigung sukzessive geändert oder neu programmiert werden.
Somit wird also in jedem Abbremsschritt S_i der zugehörige Steigungsparameter $P_{i} = | {dT}_{i} / d_{φ} |$
programmiert oder eingestellt, wobei $P_{i + 1} < P_{i}$
für alle i mit 1 ≤ i ≤ n. Ferner ist $P_{i} < P$
d.h. die Steigung in der zweiten Arbeitsphase oder während der Abbremsbewegung AB kleiner ist als die Gewindesteigung P während der ersten Arbeitsphase. Insbesondere aber ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann P_i = P (n - i)/n sein. Dies gilt beispielsweise für P₁ bis P_n-1, wobei dann für P_n ein Wert kleiner als P_n-1 gewählt wird, z.B. P_n-1/2.
Insbesondere ist P₁ möglichst nahe zu P gewählt. Ferner ist insbesondere P_n > 0 und möglichst nahe zu 0 gewählt.
Die Werte von P_i können beispielsweise so gewählt werden, dass aus der Gewindesteigungsbewegung heraus eine stetig fortgeführte Bewegung in den Freischneidbereich möglich ist. Es soll insbesondere möglichst die Geschwindigkeit des Werkzeugs beibehalten werden. Daraus folgend können beispielsweise verschiedene Bedingungen formuliert werden, die in Näherungsfunktionen abgebildet werden können.
Dabei gilt in jedem Abbremsschritt S_i für alle i mit 1 ≤ i ≤ n die Beziehung: $| T (φ) | = T_{i-1} - (P_{i} /360 °) (φ− φ_{i-1})$
für φ ∈ [φ_i-1, φ_i] mit den Randbedingungen T(φ_i-1) = T_i-1 und T(φ_i) = T_i.
Der Drehwinkelbereich Δφ für die Abbremsbewegung AB in der zweiten Arbeitsphase ist im Allgemeinen kleiner gewählt als der Drehwinkelbereich φ_G für die Gewindeerzeugung in der ersten Arbeitsphase, insbesondere ist Δφ < 0,5 φ_G und vorzugsweise Δφ < 0,2 φ_G gewählt. Das kann insbesondere davon abhängen, wie groß die nutzbare Gewindelänge ist. Ein anderer Einflussfaktor ist die beabsichtigte Funktion im Freistich. Falls man neben dem reinen Abbremsen zusätzlich noch weitere Drehungen zum Freischneiden der Späne machen möchte, können wieder Umdrehungen hinzukommen.
Der Eindringtiefenbereich (oder: die maximale Eindringtiefe) ΔT für die Abbremsbewegung AB in der zweiten Arbeitsphase ist im Allgemeinen kleiner gewählt als der Eindringtiefenbereich oder die Gewindelänge T_G für die Gewindeerzeugung in der ersten Arbeitsphase, insbesondere ist ΔT < 0,5 T_G, vorzugsweise ΔT < 0,2 T_G gewählt.
Der Eindringtiefenbereich ΔT für die Abbremsbewegung AB kann insbesondere gleich P gewählt werden. Ebenso ist ein Eindringtiefenbereich ΔT kleiner P möglich, um die Ansenkung bzw. den Freistich kleiner zu halten, z.B. 0,5 P oder auch 0,25 P. Aus Gründen der Zerspanung kann es eventuell auch günstig sein, größere Freistichhöhen oder einen größeren Eindringtiefenbereich ΔT zu wählen, insbesondere bis zu 2 P und in Ausnahmefällen auch größer.
Die 5 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel einer Abbremsbewegung AB in einer vergrößerten Ansicht des rechten unteren Bereichs des Diagramms der 3 in einem Drehwinkelbereich Δφ und einem zugehörigen Eindringtiefenbereich ΔT.
In 5 ist beispielhaft und ohne Beschränkung der Allgemeinheit n = 10 gewählt und es sind somit zehn Abbremsschritte S₁ bis S₁₀ mit den zugehörigen Steigungsparametern P₁ bis P₁₀ eingezeichnet.
Der Drehwinkelbereich Δφ ist entsprechend aufgeteilt in die n = 10 Drehwinkelintervalle [φ₀, φ₁], [φ₁, φ₂],..., [φ_i-1, φ_i], [φ_i, φ_i+1],... [φ₉, φ_10] und diesen Intervallen zugehörig sind die entsprechenden Eindringtiefenintervalle [T₀, T₁], [T₁, T₂], ..., [T_i-1, T_i], [T_i, Ti+₁],..., [T₉, T₁₀], in die der Eindringtiefenbereich ΔT aufgeteilt ist, der im Beispiel der 4 von T(φ₀) = -16 mm bis T(φ₁₀) = - 17 mm reicht und/oder der Gewindesteigung - P = - 1 mm entspricht. Jedem Intervall entspricht ein Teilschritt S_i.
In 5 ist, anders als in 4, der Differenzdrehwinkel ausgehend von φ₀ aufgezeichnet. Wenn man in 5 die gleichen Werte auf der Drehwinkelachse für φ wie in 4 eintragen will, so sind alle Werte auf der horizontalen Achse mit dem Wert von φ₀, der in 4 beispielsweise 5800° beträgt, zu addieren. Die Abbremsbewegung AB beginnt bei dem Drehwinkelwert φ₀ und dem zugehörigen Eindringtiefenwert T₀ und endet bei dem Enddrehwinkelwert φ₁₀ und dem zugehörigen Eindringtiefenwert T₁₀.
Es wird nun jedem dieser Intervalle jedes Abbremsschrittes S_i ein zugehöriger Steigungsparameter P_i, insbesondere als Gewindesteigung oder Interpolationsparameter der CNC-Steuerung, zugeordnet, also den beiden Intervallen [φ₀, φ₁] und [T₀, T₁] die Steigung P₁, dem Intervallpaar [φ₁, φ₂] und [T₁, T₂] die Steigung P₂ und so weiter bis zur Steigung P₁₀ für das letzte Intervallpaar [φ₉, φ₁₀] und [T₉, T₁₀].
Die Steigungswerte P₁ bis P₁₀ werden so gewählt, dass P_i+1 < P_i ist für i = 1 bis i = 10 in 5 oder n in 4. In jedem Teilabschnitt oder Abbremsschritt S_i bleibt die Gewindesteigung P₁ bis P₁₀ konstant, so dass sich im Wesentlichen gerade Teilabschnitte des Graphen der Funktion T (cp) ergeben, in denen eine synchronisierte „Gewindebewegung“ stattfindet, also die axiale Vorschubgeschwindigkeit dem Quotienten aus P_i/360° entspricht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 5 wurden die Eindringtiefeintervalle in den Abbremsschritten S_i für alle i mit 1 ≤ i ≤ n (hier z.B. n = 10) gleich groß gewählt, so dass die Länge der Intervalle T₁ - T₀ = T₂ - T₁ = T_i - T_i-1 = T_i+1 - T_i = T_n - T_n-1 gleich oder äquidistant gewählt ist, also $T_{i} - T_{i-1} = Δ T/n$
im dargestellten Ausführungsbeispiel der 5 als - 1 mm/10 = - 0,1 mm gewählt ist.
Da der axiale Vorschub in jedem Teilabschnitt oder Teilintervall im Ausführungsbeispiel der 5 konstant gewählt ist, da T_i+1 - T_i für alle i gleich oder äquidistant gewählt ist, ergeben sich bei geringer werdender Steigung P_i und damit abnehmender axialer Vorschubgeschwindigkeit größer werdende Drehwinkelintervalle φ_i+1 - φ_i $φ_{i + 1} - φ_{i} > φ_{i} - φ_{i - 1}$
in dem Drehwinkelbereich Δφ in den Abbremsschritten S_i. D.h. der Drehwinkelabstand φ₂ - φ₁ ist kleiner als der Drehwinkelabstand φ₃ - φ₂ und der Drehwinkelabstand φ_i+1 - φ_i ist größer als der Winkelabstand φ_i - φ_i-1. Den größten Winkelabstand oder Winkelbereich deckt der letzte Teilabschnitt ab zwischen den Drehwinkelwerten φ₁₀ - φ₉. Dies entspricht einem kontinuierlichen und in jedem Teilabschnitt oder Abbremsschritt S_i verlangsamten Abbremsvorgang.
Während der Abbremsbewegung AB wird die zeitliche Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit dcp/dt und die axiale Vorschubgeschwindigkeit dT/dt so gewählt oder gesteuert oder programmiert, dass das Werkzeug 300 am Umkehrpunkt UP = (φ_n, T_n) bzw. (φ₁₀, T₁₀) zur Ruhe kommt, also dcp/dt = 0 und dT/dt = 0 bei φ = φ_n bzw. T = T_n oder bei φ = φ₁₀ bzw. T = T₁₀.
Die Reduzierung der Drehgeschwindigkeit dcp/dt und der axialen Vorschubgeschwindigkeit dT/dt auf 0 abhängig von der Zeit t kann z.B. kontinuierlich während der Abbremsbewegung AB erfolgen oder auch beispielsweise erst in dem letzten Abbremsschritt S_n oder S₁₀.
Die real nicht exakt linearen, sondern etwas abgerundeten Verläufe der Graphen in den Abbremsschritte S₁ bis S₁₀ der 5 folgen physikalisch aus den Trägheiten des Antriebssystems, insbesondere der Steuerung, einschließlich deren Interpolationsroutinen zur Glättung der Übergänge, und der Maschinenantriebe und der Massenträgheit der bewegten Komponenten.
Idealisiert dargestellt oder in der Programmierung der Abbremsbewegung selbst hinterlegt ergibt sich jedoch die beschriebene Abfolge von linearen Funktionen oder aneinandergereihten linearen Abschnitten mit stufenweise abnehmender Steigung, d.h. stufenweise abnehmender jeweils konstanter Vorschubgeschwindigkeit, in den einzelnen Abbremsschritten S_i beispielsweise S₁ bis S₁₀ .
Vor Einleitung einer Ausfahr- oder Reversierbewegung kann man ggf. noch einen Zwischenschritt durchführen, etwa einen Säuberungsprozess. Hier kann man beispielsweise Spanwurzelreste durch weitere Drehung des Werkzeugs entfernen oder die Umfangsnut von Resten der Gewindespitzen säubern, um einen saubereren zylindrischen Bereich zu bekommen. Dann ließe sich eine Schraube noch besser eindrehen.
Nach Erreichen des Umkehrpunktes UP wird nun in einer Ausführungsform, wie insbesondere in 4 und 6 dargestellt, eine Reversierbewegung oder Rückwärtsbewegung RB eingeleitet, die zunächst in einer ersten Reversierphase eine Beschleunigungsbewegung BB umfasst bis zum Einfädeln in den Gewindegang und in einer zweiten Reversierphase eine Rückwärtsbewegung RR, in der das Werkzeug 300 durch den Gewindegang synchronisiert nach außen ausgefädelt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Steuerkurve oder Funktion gemäß 4 in umgekehrter Reihenfolge verwendet oder durchlaufen werden.
Die Drehbewegung wird für die Rückwärtsbewegung vom Vorwärtsdrehsinn in den Rückwärtsdrehsinn umgekehrt, d.h. der Drehwinkel φ ausgehend von φ = φ_n bzw. φ = φ₁₀ vorzugsweise beim Umkehrpunkt UP reduziert oder in negativer Richtung zurückgedreht, bis schließlich wieder der Ausgangswert φ = 0 erreicht ist und das Werkzeug 300 aus dem Werkstück austritt. Die vorzugsweise unverändert übernommene Abhängigkeit oder Funktion T(cp) führt nun dazu, dass die Eindringtiefe T mit abnehmendem Drehwinkel betragsmäßig kleiner wird, also von T = T_n bzw. T = T₁₀ beim Umkehrpunkt UP wieder bis auf T = 0 beim Eintrittspunkt EP bei φ = 0 abnimmt, der somit also zugleich auch der Austrittspunkt ist. Insbesondere entspricht die erste Reversierphase der zweiten Arbeitsphase und die zweite Reversierphase der ersten Arbeitsphase.
Insbesondere kann auch eine Ausführungsform für die zweite Arbeitsphase wie z.B. gemäß 5 in reversierter Reihenfolge für die erste Reversierphase verwendet werden.
In 6 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, wie in der ersten Reversierphase ausgehend vom Umkehrpunkt UP die gleiche Abhängigkeit oder Funktion T(φ) in entgegengesetzter Reihenfolge für die Beschleunigungsbewegung BB in Umkehrung der Abbremsbewegung AB z.B. gemäß 4 und 5 verwendet werden kann.
Es können aber auch andere Funktionen T(φ) und Teilschritte als in 6 verwendet werden, die vorzugsweise zu dem Punkt (φ₀, T₀,) zurückführen, an dem auch die Abbremsbewegung AB begann bzw. die erste Arbeitsphase endete, so dass der richtige Einfädelpunkt für das Werkzeug für das Zurückfahren durch den Gewindegang erreicht werden kann.
Vorzugsweise wird ausgehend von dem Endwinkelwert φ_n oder φ₁₀ in umgekehrter Reihenfolge zunächst eine Beschleunigungsphase als erste Reversierphase mit einer Beschleunigungsbewegung BB durchgeführt mit den gleichen Inkrementalschritten. Diese Schritte sind nunmehr jedoch Beschleunigungsschritte S_j mit n+1 ≤ j ≤ 2 n sind, in 5 beginnend mit S₁₁ bis S₂₀ für n =10.
Zugeordnet ist jedem dieser Beschleunigungsschritte S_j ein zugehöriges Drehwinkelintervall [φ₁₀, φ₁₁], [φ₁₁, φ₁₂],..., [φ_j-1, φ_j], [φ_j, φ_i+1],... [φ₁₉, φ₂₀], wobei φ_j aus der ersten Reversierphase einfach φ_i aus der zweiten Arbeitsphase entspricht, wenn man i + j = n setzt. Die Steigungsparameter bleiben ebenfalls gleich, nur in umgekehrter Reihenfolge, also in 6 werden sie von P₁₀ über P₉, P₈ bis zu P₁ für die Teilabschnitte der Steuerkurve gemäß 5 von rechts nach links durchlaufen, bis der Tiefenwert T₀ erreicht wird. Gemäß 6 wird der neue Winkelwert φ₁₁ zeitlich nach dem Winkelwert φ₁₀ angenommen und entspricht das Intervall [φ₁₀, φ₁₁] dem Intervall [T₁₀, T₉], mit der Gewindesteigung P₁₀ und das anschließende Winkelintervall [φ₁₁, φ₁₂] dem Eindringtiefenintervall [T₉, T₈] mit der entsprechenden Gewindesteigung P₉ usw. bis zum letzten Teilabschnitt von [φ₁₉, φ₂₀] entsprechend [T₁, T₀] mit der Gewindesteigung P₁.
Im Anschluss wird dann in umgekehrter Richtung der 4 der lineare Abschnitt der Kurve von φ₀ bis φ = 0 entsprechend der Eindringtiefe T von T₀ bis zu T = 0 durchlaufen. Die entsprechende axiale Vorschubgeschwindigkeit bei der Rückwärtsbewegung ist nun wieder P/360° mit umgekehrter Richtung. Dadurch wird das Werkzeug gerade umgekehrt durch das in der Vorwärtsbewegung erzeugte Gewinde geführt, ohne dass in dem Gewinde eine Beschädigung des erzeugten Gewindeganges stattfindet. Die Rückwärtsbewegung ist also genau so synchronisiert wie die Vorwärtsbewegung , nur mit umgekehrter Drehrichtung, so dass sich der Winkel φ von dem Winkel φ_n gerade wieder rückwärts in seinem Wert abnimmt bis auf φ = 0 und auch bei umgekehrter axialer Vorschubgeschwindigkeit nunmehr die Gewindetiefe von T = T₀ bis T = 0 mathematisch gesehen zunimmt.
Die gleiche Steuerkurve oder Funktion T(cp) wie in der Vorwärtsbewegung VR in den beiden Arbeitsphasen auch in der Rückwärtsbewegung RR in den beiden Reversierphasen zu verwenden, hat einerseits den Vorteil, dass sich das Werkzeug 300 positionsgenau oder bewegungsgenau steuern lässt und sich insbesondere beim Einfädeln in den Gewindegang in der richtigen Stellung befindet, und derart die Kräfte beim Reversieren sehr gering gehalten werden können und/oder eine hohe Rückfahr- oder Ausfahrgeschwindigkeit ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform einer Umsetzung der beschriebenen Abhängigkeiten oder Funktionen für T(φ) werden die Werte der Eindringtiefe T als gemessene oder von der Steuerung oder Programmierung vorgegebene Eingabeparameter verwendet und ergeben sich die zugehörigen Werte des Drehwinkels φ aus der Abhängigkeit mittels der zugeordneten Steigungsparameter P und P_i.
Es kann also ein CNC-Programm für Gewindebohren oder Gewindefurchen gewählt werden, insbesondere mit einer G33, insbesondere G331 und G332, Wegbedingung mit einzugebender Gewindesteigung, und es kann nun eine Folge oder Menge von Werten für die Eindringtiefe angegeben werden, bei denen auf einen neuen Gewindesteigungsparameter umgeschaltet wird, wobei der Gewindesteigungsparameter bis zum nächsten Wert der Eindringtiefe beibehalten wird.
Eine Abfolge wäre z.B.
Arbeitsbewegung:

■ Bei der Eindringtiefe T = 0 wähle den Gewindesteigungsparameter P und behalte diesen bis T = T₀ bei. Es wird eine Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit eingestellt.
■ Bei T = T₀ wechsle auf den Gewindesteigungsparameter P₁ und behalte diesen bis T = T₁ bei.
■ Bei T = T_i wechsle auf den Gewindesteigungsparameter P_i+1 und behalte diesen bis T = T_i+1 bei für alle i mit 1 ≤ i < n.
■ Reduziere die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl bis auf 0 bei T = T_n.

■ Bei T = T_n reversiere die axiale Vorschubbewegung und die Drehbewegung mit einer eingestellten Drehzahl oder Drehgeschwindigkeit und starte wieder in jeweils umgekehrter Richtung mit dem Gewindesteigungsparameter P_n und behalte diesen bis T = T_n-1 bei.
■ Bei T = T_j wechsle auf den Gewindesteigungsparameter P_j und behalte diesen bis T = T_j-1 bei für alle j als absteigender Index mit 1 ≤ j ≤ n-1.
■ Bei T = T₀ wähle den Gewindesteigungsparameter P und behalte diesen bis T = 0 bei.

Auch wenn diese Ausführungsform der Arbeitsbewegung in der zweiten Arbeitsphase und/oder Reversierbewegung in der ersten Reversierphase, die insbesondere einer linearen Interpolation entspricht, aufgrund ihrer einfachen Implementierung in bestehende Maschinenprogramme Vorteile aufweist, können gemäß der Erfindung in allen Ausführungsformen auch andere Abhängigkeiten oder Funktionen oder Interpolationen in einzelnen Teilschritten oder Teilintervallen für die Beziehung zwischen T und φ vorgesehen werden oder auch Kombinationen daraus.
Bei der beschriebenen linearen Interpolation, insbesondere gemäß 5 und 6, werden die linearen Kurvenabschnitte oder Graphenabschnitte stetig aneinander angesetzt, d.h. die Anfangspunkte (φ_i , T_i ) jedes Intervalls entsprechen den Endpunkten des jeweils vorhergehenden Intervalls und beim ersten Intervall dem Endpunkt (φ₀, T₀) des linearen Graphen der Gewindeerzeugung. Diese Verknüpfungspunkte werden auch als Stützstellen bezeichnet.
In allen Ausführungsformen oder Interpolationen können anstelle linearer Abschnitte auch Kurvenabschnitte oder Graphenabschnitte gewählt werden, die stetig differenzierbar aneinandergesetzt (oder: verknüpft, miteinander verbunden) werden. Das bedeutet, dass nicht nur der Anfangspunkt jedes Intervalls mit dem Endpunkt des vorhergehenden Intervalls übereinstimmt, also ein stetiger Übergang an den Verknüpfungspunkten zwischen den Intervallen erfolgt, sondern zusätzlich die Graphenabschnitte oder deren Funktionen auch in diesen Verknüpfungspunkten differenzierbar sind und ihre Ableitung den gleichen Wert aufweisen. Dadurch werden glatte oder stetig differenzierbare Übergänge zwischen den Graphen in den einzelnen Abbremsschritten oder Intervallen erreicht, was dem Bewegungsablauf förderlich ist. Auch der Übergang im Drehwinkel φ₀ von der Gewindeerzeugungsbewegung in der ersten Arbeitsphase zur Abbremsbewegung AB in der zweiten Arbeitsphase oder dann entsprechend vorzugsweise auch von der ersten Reversierphase zur zweiten Reversierphase ist vorzugsweise stetig differenzierbar oder mit derselben Steigung gewählt
Beispiele für Funktionen, die sich für einen solche stetig differenzierbare Interpolation eignen, sind Polynome höheren Grades als 1, insbesondere dritten Grades wie beispielsweise kubische Splines.
Hier kann eine Spline-Interpolation Anwendung finden. Durch eine Polynomfunktion 3. Grades als Splinefunktion $T (φ) = a_{3} φ^{3} + a_{2} φ^{2} + a_{1} φ+ a_{0}$
mit den bei Spline-Interpolation üblichen Randbedingungen lässt sich beispielsweise eine bis in die dritte Ableitung stetige Funktion erstellen.
Ferner kann auch eine durchgehende, insbesondere streng monoton oder auch monoton fallende Funktion für den Abbremsvorgang oder zumindest einen überwiegenden Teil der Abbremsschritte S_i, beispielsweise eine Exponentialfunktion oder logarithmische Funktion, verwendet werden
In einer weiteren Ausführungsform einer Umsetzung der beschriebenen Abhängigkeiten oder Funktionen für T(φ) werden die Werte des Drehwinkels φ als gemessene oder von der Steuerung oder Programmierung vorgegebene Eingabeparameter verwendet und ergeben sich die zugehörigen Werte der Eindringtiefe T aus der Abhängigkeit mittels der Steigungsparameter P und P_i.
Es kann in einer dritten Variante kann auch die Zeit als Eingabeparameter vorgegeben werden und ergeben sich die Werte des Drehwinkels φ(t) und der Eindringtiefe T(t) aus der Abhängigkeit von der Zeit t und der Abhängigkeit voneinander mittels der Steigungsparameter P und P_i.
Die Steuerung oder Synchronisierung kann in einer Ausführungsform in einem offenen Regel- oder Steuerkreis ohne Messung der Prozessgrößen Eindringtiefe und Drehwinkel erfolgen. Jedem Drehwinkelwert wird dabei mittels einer Wertetabelle oder durch Berechnung nach den hinterlegten Formeln ein Eindringtiefenwert zugeordnet und Drehantrieb und Axialantrieb werden entsprechend angesteuert.
In einer weiteren Ausführungsform kann auch eine Messung wenigstens einer der beiden Prozessgrößen Eindringtiefe und Drehwinkel erfolgen und können die Messwerte in die Steuerung rückgekoppelt werden, um eine Regelung gemäß der in 4 gezeigten Sollkurve in einem geschlossenen Regelkreis zu verwirklichen. Der Drehwinkel φ wird in der Regel im Bereich des Antriebs, insbesondere der Antriebsspindel, mittels Drehwinkelsensoren oder Messung von mit dem Drehwinkel in eindeutiger Beziehung stehenden physikalischen Größen bestimmt. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, den Drehwinkel direkt am Werkzeug 100, 200, 300 zu messen. Die Eindringtiefe T kann durch axiale Positionssensoren gemessen werden und auch hier wieder im Allgemeinen am Antrieb, insbesondere der Antriebsspindel, oder auch in einer besonderen Ausführungsform am Werkzeug oder Werkstück selbst.
Bezugszeichenliste

100, 200, 300: Werkzeug
211: Schaftbereich
112, 212, 312: erster Halsbereich
215: erster konischer Bereich
214: zweiter Halsbereich
213: zweiter konischer Bereich
116, 216, 316: Gewindeerzeugungsbereich; Gewindeerzeugungsmittel
117, 217, 317: Stirnbereich
120, 220, 320: Stirnseite
130, 230, 330: Bohrkörper
132, 232, 332: Nut
134, 234, 334: Bohrkörper
136, 236, 336: Nut
150, 250, 350: Werkstück
151, 251, 351: erste Werkstückseite
152, 252, 352: zweite Werkstückseite
218: Führungsbereich
262: zweite Ansenkung
163, 263, 363: Durchgangsgewinde
164, 264, 364: erste Ansenkung
171, 271, 371: Gewindeprofil
172, 272, 372: Gewindesteigung
r: radiale Auslenkung
A: Werkzeugachse
V: Vorschub
VR: Vorwärtsrichtung
RR: Rückwärtsrichtung
α: Drehwinkel
P11, P21, P31: erste Position
P12, P22, P32: zweite Position
P13, P23, P33: zweite Position
AB: Abbremsbewegung
BB: Beschleunigungsbewegung
M: Gewindemittelachse
P: Gewindesteigung
P₁ bis P₁₀: Steigungsparameter
S₁ bis S₁₀: Abbremsschritt
S₁₁ bis S₂₀: Beschleunigungsschritt
T: Eindringtiefe
T_G: Gewindetiefe
T_L: Gewindelochtiefe
T₀ bis T₁₀: Tiefenwert
T_i, T_n: Tiefenwert
ΔT: Eindringtiefenbereich
UP: Umkehrpunkt
VB: Vorwärtsbewegung
RB: Rückwärtsbewegung
φ: Summierter Drehwinkel
Δφ: Drehwinkelbereich
φ₀ bis φ₂₀: Drehwinkelwert
φ_i, φ_n: Drehwinkelwert
δ: Gewindesteigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016008478 A1 [0156]
DE 102005022503 A1 [0156]

Claims

Verfahren zum Erzeugen eines Durchgangsgewindes, insbesondere eines Durchgangsgewindelochs (163, 263, 363), mit einer vorgegebenen Gewindesteigung (172, 272, 372) und mit einem vorgegebenen Gewindeprofil (171, 271, 371) mit wenigstens einer Ansenkung (164, 264, 364; 262) in einem Werkstück (150, 250, 350) mittels eines Werkzeugs (100, 200, 300), a) bei dem das Werkzeug (100, 200, 300), insbesondere durch eine Drehvorrichtung, um eine durch das Werkzeug verlaufende Werkzeugachse (A) drehbar sowie axial zur Werkzeugachse bewegbar ist, b) wobei das Werkzeug in Richtung zu seiner Stirnseite (120, 220, 320) nacheinander b1) einen Schaftbereich (211), insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung, b2) wenigstens einen Halsbereich (112, 212, 312), insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen, b3) einen Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) und b4) einen Stirnbereich (117, 217, 317) mit der Stirnseite (120, 220, 320) aufweist, c) wobei zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) das Gewindeerzeugungsmittel in einer Einschraubbewegung in einer axialen Vorwärtsrichtung (VR) durch das Werkstück (150, 250, 350) von einer ersten Werkstückseite (151, 251, 351) bis zu einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite (152, 252, 352) hindurchbewegt wird, so dass die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, wobei das Gewindeerzeugungsmittel insbesondere entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist, d) wobei anschließend zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ansenkbewegung bewegt wird, insbesondere entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie, und e) wobei zum anschließenden Ausfahren das Gewindeerzeugungsmittel in einer Ausschraubbewegung durch das Werkstück hindurch in axialer Rückwärtsrichtung (RR) zurückbewegt wird, insbesondere zumindest im Wesentlichen entlang der ersten Linie.
Verfahren nach Anspruch 1, a) wobei zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) in der Einschraubbewegung das Gewindeerzeugungsmittel in der axialen Vorwärtsrichtung (VR) durch das Werkstück (150, 250, 350) von einer ersten Position (P11, P21, P31) an einer ersten Werkstückseite bis zu einer zweiten Position (P12, P22, P32) an einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Werkstückseite hindurchbewegt wird, so dass an der zweiten Position (P12, P22, P32) die Stirnseite aus dem Werkstück herausragt, und das Gewindeerzeugungsmittel entlang einer ersten Linie durch das Werkstück hindurchbewegt wird, die eine Schraubenlinie ist, b) wobei anschließend zur Erzeugung wenigstens einer Ansenkung in der Ansenkbewegung das Gewindeprofil (171, 271, 371) in einer Drehbewegung von der zweiten Position (P12, P22, P32) entlang einer zweiten, sich von der ersten Linie unterscheidenden Linie zu einer dritten Position (P13, P23, P33) oder zurück zur zweiten Position (P12, P22, P32) bewegt wird, und c) wobei zum anschließenden Ausfahren das Gewindeerzeugungsmittel in der Ausschraubbewegung von der zweiten Position (P12, P22, P32), oder von der dritten Position (P13, P23, P33), durch das Werkstück hindurch entlang der ersten Linie zur ersten Position (P11, P21, P31) in axialer Rückwärtsrichtung (RR) zurückbewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Einschraubbewegung eine Drehbewegung des Werkzeugs (100, 200, 300) mit einem vorgegebenen Drehsinn um die Werkzeugachse (A) und eine gemäß der Gewindesteigung (172, 272, 372) mit der Drehbewegung synchronisierte axiale Vorschubbewegung (V) in der axialen Vorwärtsrichtung (VR) axial zur Werkzeugachse (A) umfasst, derart, dass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs (100, 200, 300) um die Werkzeugachse (A) ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung (172, 272, 372) entspricht und/oder derart, dass das Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) auf einer ersten Linie durch das Werkstück bewegt wird, wobei die erste Linie eine Schraubenlinie ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die zweite Linie eine zweite Schraubenlinie in axialer Vorwärtsrichtung (VR) und/oder Rückwärtsrichtung (RR) umfasst, sodass einer vollen Umdrehung des Werkzeugs (100, 200, 300) um die Werkzeugachse (A) weniger als ein axialer Vorschub des Werkzeugs um die vorgegebene Gewindesteigung (172, 272, 372) entspricht, oder - wobei die zweite Linie eine Zirkularbewegung mit einem zumindest im Wesentlichen konstanten axialen Vorschub umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Gewindeerzeugungsbereich das Gewindeerzeugungsmittel (116, 216, 316) umfasst, das insbesondere an und/oder nahe der Stirnseite (120, 220, 320) angeordnet ist, wobei das Gewindeerzeugungsmittel einen, insbesondere genau einen, Gewindegang umfasst und/oder wobei das Gewindeerzeugungsmittel durch wenigstens eine Spannut unterbrochen ist und/oder - wobei das Gewindeerzeugungsmittel (116, 216, 316) wenigstens einen Gewindezahn aufweist, der an die vorgegebene Gewindesteigung angepasst ausgebildet und angeordnet ist, und ein Wirkprofil aufweist, das dem Gewindeprofil des Durchgangsgewindes entspricht, wobei insbesondere der wenigstens eine Gewindezahn das Gewinde in das Werkstück schneidet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der wenigstens eine Gewindezahn während der Einschraubbewegung auf der Schraubenlinie durch das Werkstück (150, 250, 350) bewegt wird und/oder - wobei die Ansenkbewegung ein Rückwärtssenken umfasst oder ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der wenigstens eine Halsbereich (112, 212, 312) einen ersten Halsbereich und einen zweiten Halsbereich aufweist, - wobei insbesondere der erste Halsbereich (212) einen ersten Halsdurchmesser und der zweite Halsbereich (214) einen zweiten Halsdurchmesser aufweist, wobei vorzugsweise der erste Halsdurchmesser größer als der zweite Halsdurchmesser ist und/oder - wobei zwischen dem Halsbereich (214) und dem Gewindeerzeugungsbereich (216) ein erster konischer Bereich (215) angeordnet ist, - wobei insbesondere zwischen dem ersten Halsbereich (212) und dem zweiten Halsbereich (214) ein zweiter konischer Bereich (213) angeordnet ist, wobei insbesondere der erste konische Bereich (215) den Halsdurchmesser des Werkzeugs in Richtung zur Stirnseite erweitert und der zweite konische Bereich (213) den Halsdurchmesser des Werkzeugs in Richtung zur Stirnseite verjüngt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Stirnbereich (117, 217, 317) einen Bohrbereich zum Bohren einer Durchgangsbohrung umfasst, - wobei insbesondere der Bohrbereich zumindest zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden umfasst, wobei an deren Außenseiten vorzugsweise ein Führungsbereich (218) ausgebildet ist, - wobei der Führungsbereich (218) insbesondere zylinderartig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die zwei Stirn- und/oder Hauptschneiden jeweils den Führungsbereich (218) unterbrechen und/oder - wobei der zweite Halsbereich (214) insbesondere einen kleineren Durchmesser als der Führungsbereich (218) des Bohrbereichs aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchgangsbohrung, das Durchgangsgewinde und die wenigstens eine Ansenkung (164, 264, 364) in einem Arbeitsgang mittels desselben Werkzeugs (100, 200, 300) erzeugbar sind oder erzeugt werden, insbesondere durch eine Vorschubbewegung in der Vorwärtsrichtung (VR) auf der Schraubenlinie, eine sich daran unmittelbar anschließende Ansenkung (164, 264, 364) und eine sich daran unmittelbar anschließende Rückwärtsbewegung in der Rückwärtsrichtung (RR) auf der Schraubenlinie.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vom wenigstens einen Halsbereich (112, 212, 312) bis zur Stirnseite (120, 220, 320) genau zwei, genau drei, wenigstens zwei oder wenigstens drei Bohrkörper (130, 230, 330; 134, 234, 334) parallel zur Werkzeugachse (A) oder spiralförmig mit einem Drallwinkel (ß) um die Werkzeugachse (A) verlaufen, die durch Spannuten (132, 232, 332) voneinander getrennt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Spannuten von den Stirn- und/oder Hauptschneiden durch den Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) und den wenigstens einen Nut- oder Halsbereich (112, 212, 312) erstrecken, so dass Späne von den Stirn- und/oder Hauptschneiden nach hinten abtransportiert werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei ein erstes Ansenkmittel den ersten konischen Bereich (215) und/oder den Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) umfasst, wobei insbesondere der erste konische Bereich (215) unmittelbar in den Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) übergeht und/oder - wobei das Ansenkmittel ausschließlich durch den Gewindeerzeugungsbereich (116) gebildet wird und/oder - wobei ein erstes Ansenkmittel durch den ersten konischen Bereich (215) am Werkzeug (200) gebildet wird und/oder wobei ein zweites Ansenkmittel durch den zweiten konischen Bereich (213) am Werkzeug (200) gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Ansenkmittel im Wesentlichen der Dicke des Werkstücks (150, 250, 350) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Erzeugen des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) bei der Einschraubbewegung mittels des Werkzeugs (100, 200, 300) zugleich eine Durchgangsbohrung hergestellt wird oder wobei die Erzeugung des Durchgangsgewindes in einer Durchgangsbohrung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Ansenkbewegung eine Zirkularbewegung ist, mittels der an der ersten und/oder an der zweiten Werkstückseite mittels eines ersten Ansenkmittels eine Ansenkung hergestellt wird und/oder an der ersten Werkstückseite mittels eines zweiten Ansenkmittels eine Ansenkung hergestellt wird, - wobei insbesondere die Werkzeugachse (A) des Werkzeugs (100, 200, 300) bei der Zirkularbewegung von der Gewindemittelachse (M) um einen vorgegebenen Radius (r) ausgelenkt wird, und das Werkzeug auf einer Kreisbahn mit dem vorgegebenen Radius (r) um die Gewindemittelachse bewegt wird, wobei das Werkzeug zusätzlich um seine Werkzeugachse (A) rotiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Ansenkbewegung gleichzeitig mittels des ersten Ansenkmittels eine erste Ansenkung durch den ersten konischen Bereich am Werkzeug sowie mittels des zweiten Ansenkmittels eine zweite Ansenkung durch den zweiten konischen Bereich am Werkzeug erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Ansenkung konisch ist, mit einem maximalen Durchmesser, der größer als der maximale Durchmesser des Gewindeprofils oder gleich dem maximalen Durchmesser des Gewindeprofils ist und/oder - wobei die Ansenkung eine Fase erzeugt, insbesondere an der ersten und/oder zweiten Werkstückseite (152, 252, 352) und/oder am Beginn und/oder Ende des Durchgangsgewindes.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Ansenkbewegung eine Bewegung entlang einer Kreislinie ist, mittels der an der ersten Werkstückseite mittels eines/des ersten Ansenkmittels eine insbesondere zylindrische Ansenkung hergestellt wird und/oder - wobei die Ansenkbewegung eine Nicht-Schraubenbewegung ist, mittels der an der zweiten Werkstückseite eine Ansenkung hergestellt wird und/oder - wobei der Vorschub während der Ansenkbewegung zumindest zeitweise reduziert ist, insbesondere derart, dass der Vorschub während einer Umdrehung des Werkzeugs weniger als die vorgegebene Gewindesteigung ist und/oder - wobei die Ansenkbewegung in Vorwärtsrichtung (VR) und/oder in Rückwärtsrichtung (RR) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei zur Erzeugung der Ansenkung die Stirnseite von der zweiten Position (P12, P22, P32) zur dritten Position (P13, P23, P33) in Vorwärtsrichtung bewegt wird, und die zweite und dritte Position jeweils auf der Schraubenlinie liegen, oder - wobei zur Erzeugung der Ansenkung die Stirnseite von der zweiten Position (P12, P22, P32) zur dritten Position (P13, P23, P33) in Rückwärtsrichtung bewegt wird, und die zweite und dritte Position jeweils auf der Schraubenlinie liegen, oder - wobei zur Erzeugung der Ansenkung die Stirnseite in Vorwärtsrichtung von der zweiten Position (P12, P22, P32) zur dritten Position (P13, P23, P33) und anschließend wieder in Rückwärtsrichtung zur zweiten Position bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Ansenkung zylindrisch ist, mit einem Durchmesser, der vorzugsweise größer als der maximale Durchmesser des Gewindeprofils oder gleich dem maximalen Durchmesser des Gewindeprofils ist und/oder - wobei die Ansenkung insbesondere an der ersten und/oder zweiten Werkstückseite und/oder am Beginn und/oder Ende des Durchgangsgewindes erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die erste Position (P11, P21, P31) an einer Eintrittsstelle in das Werkstück und/oder die zweite Position (P12, P22, P32) an einer Austrittsstelle aus dem Werkstück angeordnet ist und/oder - wobei jeder Position (P11 - P13, P21 - P23, P31 - P33) des Werkzeugs (100) zumindest ein Vorschub (V) und ein Drehwinkel (α) zugeordnet sind, und/oder - wobei eine Position (P11-P13, P21-P23, P31-P33) durch einen Drehwinkel (α), eine lineare Verschiebung (V) in axialer Richtung sowie insbesondere eine radiale Auslenkung (r) des Werkzeugs (100, 200, 300) von der Werkzeugachse (A) von der Gewindemittelachse (M) festgelegt ist.
Werkzeug, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Stirnseite, umfassend in Richtung zu seiner Stirnseite (120, 220, 320) nacheinander - einen Schaftbereich (211), insbesondere zum Ankoppeln an die Drehvorrichtung, - wenigstens einen Halsbereich (112, 212, 312), insbesondere mit einem oder zwei Spannut- und/oder Spiralnutbereichen, zum Abtransport von Spänen, - einen Gewindeerzeugungsbereich (116, 216, 316) mit einem Gewindeerzeugungsmittel zur Erzeugung des Durchgangsgewindes (163, 263, 363) und - einen Stirnbereich (117, 217, 317) mit der Stirnseite (120, 220, 320).
Werkzeug zum Ausführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach Anspruch 22, wobei das Werkzeug einen Gewindefurcher, einen Gewindefräser oder einen Gewindebohrer und/oder einen Bohrer umfasst.