FACHGEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
einer selbstschneidenden Schraube, bei dem ein Drahtstift in
einer Gewindewalzform gewalzt wird.
TECHNISCHER HINTERGRUND
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Zur Zeit werden viele Bohrer hergestellt durch
Schleifen eines stabförmigen Materials. Das
Aneinanderschlagen von zwei Formen kann die Herstellung von vielen
selbstschneidenden Schrauben in Bohrerform ermöglichen.
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Trotzdem sind verschiedene Arten von Vorgängen
nötig, um das angeführte Schleifen des Materials
auszuführen. Obwohl der Vorgang zur Bearbeitung der Schraubenspitze
in Bohrerform mittels aneinanderschlagender Formen genügen
kann, benötigt die Herstellung des Gewindeteils einen
weiteren Vorgang, und industrielle Kreise erwarten eine
Vereinfachung dieses Verfahrens.
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Von diesem Standpunkt aus schafft die vorliegende
Erfindung das Verfahren zum Herstellen einer
selbstschneidenden Schraube nach Anspruch 1. Ansprüche 2 und 3 betreffen
besondere Ausführungen der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Das Verfahren zum Herstellen der selbstschneidenden
Schraube gemäß der vorliegenden Erfindung liegt in einer
Anordnung, in der eine Elektrode (106) für
Funkenerosions-Bearbeitung mit einem Teil ausgerüstet ist, das sich der
Funkenerosions-Bearbeitung unterziehen muß und so ausgebildet ist,
daß es annähernde Bohrerform besitzt mittels Herstellung der
nutartigen unebenen Teile zumindestens teilweise an einem
annähernd zylindrischen Körper (101), der einen Durchmesser
ungefähr gleich dem des Bohrerteils der herzustellenden
selbstschneidenden Schraube hat, bereitgehalten und die
elektrische Funkenentladung ausgeführt wird, während die Elektrode
(106) unter Drehung parallel zu der Gewindewalzform (201)
bewegt wird, wodurch eine Vielzahl von unebenen Teilen (207)
und (208) zum Herstellen des an der Gewindewalzform
auszubildenden Bohrerteils ausgebildet wird, und daß solche
Gewindewalzformen in einer Lage sind, das Werkstück wie einen
Drahtstift oder dergleichen zu walzen.
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Mit einem derartigen Verfahren kann die
selbstschneidende Schraube mit nur einem einzigen Vorgang hergestellt
werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Eine Beschreibung der Ausführung nach der
vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit der beigefügten
Zeichnung gegeben, wobei diese folgendes zeigt:
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Fig. 1 eine vergrößerte perspektivische Darstellung
des Hauptteils der Form;
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Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der
Elektrode (des Werkzeugs);
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Fig. 3 eine erläuternde Ansicht der Funkenerosions-
Bearbeitung;
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Fig. 4 eine Draufsicht auf die Form;
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Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht der Form; und
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Fig. 6 eine vergrößerte perspektivische Ansicht der
selbstschneidenden Schraube.
BESTGEEIGNETES VERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die selbstschneidende Schraube nach Fig. 6 ist das
Schneidwerkzeug, deren Schraubspitzenende einen
bohrerförmigen Schneidteil (1) besitzt, ein Schraubenteil (3) im
Mittelbereich seines Schaftes (2) besitzt und mit einem Kopfteil
(4) am anderen Ende des Schaftes ausgerüstet ist. Dieser
Kopfteil (4) wird in dem Werkzeug gehalten und der Schraube
so ein Drehmoment verliehen.
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Die selbstschneidende Schraube wird, wie allgemein
bekannt, durch Bearbeiten eines Drahtstiftes hergestellt,
und bei der Bearbeitung eines solchen Drahtstiftes nach der
vorliegenden Erfindung ermöglichen zwei Gewindewalzformen
eine Herstellung des Schraubenteils (3) und des Schneidteils
(1) in einem einzigen Vorgang. Andere Bearbeitungsvorgänge
des Drahtstifts, z. B. die Herstellung und die
Oberflächenbearbeitung des Kopfteils werden auf übliche Weise erledigt.
Zusammen mit dem Schneiden des Drahtstifts zu der
vorbestimmten Abmessung wird der Kopfteil ausgebildet und der Rohling
wartet dann auf die Bearbeitung des Schaftes und des
Schneidteils am Spitzenende.
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Zu dieser Zeit kann eine Wahlmöglichkeit annehmbar
sein, bei der eine vorbereitende Bearbeitung des Schaftteils
stattfindet wie das Verjüngen des Spitzenendes des Schaftes
und dergleichen.
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Zusätzlich zu dem Teil zum Bearbeiten des
Gewindegangs an dem normalen Schaft besitzt die erwähnte
Gewindewalzform den Teil zum Bearbeiten des Schneidteils des
Spitzenendes. Diese Bearbeitung des Schneidteils des
Spitzenendes wird ausgeführt durch Funkenerosions-Bearbeitung,
wofür das Werkzeug (Elektrode) benutzt wird, dessen
Spitzenende die Bohrerform besitzt. Aus diesem Grund wird die
Beschreibung der Herstellung einer Elektrode der
Funkenerosions-Bearbeitung der Form und des Walzens der Schraube wie
folgt gegeben:
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Die Elektrode wird durch Beschleifen des
zylindrischen Elektrodenmaterials zu der gewünschten Bohrerform
hergestellt. Kupfer, Graphit und dergleichen kann als
Elektrodenmaterial benutzt werden, und bei der vorliegenden
Erfindung wird besonders ein Kupferwolfram-Material wegen der
vorteilhaften Schleifbearbeitungsmöglichkeit benutzt.
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Das Elektrodenmaterial wird in eine zylindrische
Form geschliffen, welche den vorbestimmten Durchmesser
besitzt (annähernd gleich dem des Schneidteils 1 am
Spitzenende der fertigbearbeiteten selbstschneidenden Schraube).
Daraufhin wird mit einem Verfahren identisch zu dem einer
Bohrerherstellung eine Nut (102) und ein Schneidsteg (103)
des Körpers (101) geschliffen, schließlich gefolgt vom
Schleifen des Spitzenendteils (104). Bei der Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird ein Spitzenwinkel und ein
zweiter Vorschneidwinkel auf jeweils 110º bzw. 30º eingestellt,
wobei der Schneidsteg (103) hinterschnitten wird. Der Körper
(101) kann insgesamt in Bohrerform geschliffen werden und es
ist weiter die Möglichkeit vorhanden, daß nur der für die
Funkenerosions-Bearbeitung notwendige Teil zur Bohrerform
geschliffen wird, während der andere Teil als zylindrischer
Teil (105) ausgelegt ist. Es ist dann auch möglich, den
Durchmesser des zylindrischen Teils kleiner als den des
Bohrerteils des Körpers (101) zu machen.
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Die elektrische Funkenerosions-Bearbeitung der Form
(Fig. 2 und 3):
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Danach wird die elektrische
Funkenerosions-Bearbeitung der Form ausgeführt unter Benutzung des vorstehenden
Werkzeugs (Elektrode) (106). Die Elektrode (106) wird an das
untere Ende eines Servokopfs einer Funkenerosions-Maschine
angebracht. Andererseits wird eine Gruppe aus zwei Formen
(201) und (201) als Werkstücke auf einen Arbeitstisch (T)
gesetzt. Diese Formen lassen den vorbestimmten Führungswinkel
eine Mehrzahl von (nicht dargestellten) langen Nuten
einnehmen zum Ausbilden der an der oberen ebenen Fläche (202)
gebildeten Gewinderippe. Diese langen Nuten sind gleichartig
zu solchen einer Flachform zum Walzen der normalen
Gewinderippe und werden durch das gleiche Verfahren gebildet. Es
ist annehmbar, die langen Nuten nach der
Elektroerosions-Bearbeitung zu bilden. Am unteren Teil der Form (201) wird ein
vorspringender Absatz (203) ausgebildet. Der vorstehende
Absatz (203) bildet, wie in Fig. 4 dargestellt, einen Winkel
(a) mit dem ebenen Teil (202), der in Draufsicht gesehen
allmählich linear von dem linken Ende der Form nach dem rechten
fortschreitend ausgebildet wird. Der Winkel (a) beträgt
3º-5º. Der vorspringende Absatz (203) besitzt eine
geneigte Fläche (204) nach dem ebenen Teil und eine Oberseite
(205) der geneigten Fläche.
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Die Bearbeitung zum Herstellen des Bohrer- oder Schneidteils
wird ausgeführt durch die Elektrode (106) am unteren Teil
der ebenen Fläche (206), wo keine lange Nut herzustellen ist
und der untere Teil der geneigten Fläche (204) und der
ebenen Fläche (202) entsprechend dazu sind. Die Elektrode
(106) wird parallel zu der ebenen Fläche (202) bewegt und
dabei von der linken Seite der Form (201) nach rechts
gedreht. Es ist selbstverständlich, daß die elektrische
Entladung ausgeführt wird über einen feinen Spalt von 0,01 bis
0,1 mm in dielektrischer Flüssigkeit. Die
Querbewegungslänge, welche die Elektrode während einer Umdrehung derselben
macht, ist annähernd gleich der Umfangslänge des Bohrer-
Durchmessers (b) der Elektrode. Die
Funkenerosions-Bearbeitung wird durchgeführt, bis die Mittelachse (107) der
Elektrode (106) die Stelle der Oberseite (205) am rechten Ende
der Form (201) erreicht. Die vorliegende Erfindung nimmt
versuchsweise den Bohrerwinkel der vorstehend genannten
geneigten Fläche 204 zu 20º an, wobei der Winkel entsprechend
geändert werden kann.
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Walzen der Form und der Schraube (Fig. 1, 5 und 6):
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So wird die Mehrzahl der unebenen Teile, die bei der
Bewegung der bohrerförmigen Elektrode (106) während ihrer
Drehung an der Ebene entstehen, an der geneigten Fläche
(204) und dem unteren Teil der ebenen Fläche (206) der Form
ausgebildet, welche der Funkenerosions-Bearbeitung
unterworfen wurden. Der konkave Teil (207) entspricht dem
Schneidsteg (103) und der konvexe Teil (108) entspricht der Nut
(102). Es ist nicht notwendig, eine bestimmte Grenze
zwischen dem konkaven Teil (207) und dem konvexen Teil (208) zu
setzen, da sie relativ zueinander stehen. Zwar wird die
Elektrode (106) parallel zu der ebenen Fläche bewegt, wie
bereits erwähnt, und die Tiefe zwischen dem konkaven Teil (207)
zur ebenen Fläche (202) bleibt zwischen der rechten Seite
der Form und der linken konstant, jedoch wird, da der
Absatzteil (203) proportional der Annäherung an die rechte
Seite der Form (201) beträchtlich weiter vorsteht, der
Unterschied zwischen dem konkaven Teil (207) und dem konvexen
Teil (208) um so bemerkenswerter hervorgehoben, je näher man
zur rechten Seite der Form (201) kommt.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der
Einzelheiten des konkaven Teils (207) und des konvexen Teils
(208). Da dies eine perspektivische Ansicht ist mit
Blickrichtung zur geneigten Fläche (204) und dem unteren Teil der
ebenen Fläche (206) der Form (201), der von dem linken und
oberen Teil der Form zu dem rechten und unteren Teil
derselben geht, ist die obere Seite (205) am oberen Teil der
Zeichnung gezogen, während der untere Teil der ebenen Fläche
(206) am unteren Abschnitt derselben gezogen ist.
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Der konkave Teil (207) umfaßt einen Teil zur
Ausbildung des Stegs (209) und einen Teil zur Ausbildung eines
Grenzbereichs (211), der tiefer als der vorherige Teil (209)
liegt, mit einem dazwischen auftretenden Stufenabschnitt
(210). In diesem Fall besteht nicht immer die Notwendigkeit,
die beiden Teile (209) und (211) über den Stufenunterschied
(210) miteinander zu verbinden, und die Tiefe wird
allmählich proportional zum Fortschreiten von dem vorigen Teil
(209) zum letzteren Teil (211) erhöht. Den beiden Teilen
(209) und (211) folgt über eine Grenze (212) ein steil nach
oben geneigter Teil (213). Der Teil zum Ausbilden des
Grenzbereichs (211) folgt über einen Teil zum Ausbilden der
Schneidkante (214) ein Teil zum Ausbilden der Schneidfläche
(215) an dem konvexen Teil (208). Nachdem der Teil zum
Ausbilden der Schneidfläche (215) einen allmählichen Anstieg
durchläuft, wird er durch den Teil zum Ausbilden einer
Nachlauffläche (216) gefolgt und macht schließlich einen
Abstieg. Dem Teil zum Ausbilden der Nachlauffläche (216) folgt
über einen Grenzteil (217) gegen den Steg ein Teil zum
Ausbilden des Stegs (209). Da die Grenze (212) den zweiten
Vorwalzwinkel zu der Bohrerform des Schneidteils (1) der
selbstschneidenden Schraube bildet, die durch die Form (202) zu
walzen ist, wird sie proportional zum Fortschreiten von dem
Teil zum Bilden des Grenzbereichs (211) zu dem Teil zum
Bilden des Stegs (209) einen allmählichen Anstieg zum oberen
Teil der Form (201) herstellen. Eine Berührungsstelle (218),
wo die drei Teile, der Teil zum Ausbilden des Grenzbereichs
(211), der steil geneigte Teil (213) und der Teil zum
Ausbilden der Schneidfläche (215) einander überschneiden, bildet
eine Schulter (18) des Schneidteils der Schraube. Der steil
geneigte annähernd fächerförmige Teil (213) besitzt einen
Erhebungswinkel (C) von etwa 50º. Dieser steil geneigte Teil
(213), der den sich verjüngenden Teil (13) des
Schneidabschnitts der Schraube bildet, läßt seine Begrenzungslinie
(219) gegen den Teil zum Ausbilden der Schneidfläche (215)
eine Schneidkante (19) an der Spitze bilden. Der
Fächerkantenteil (220) des steil geneigten Teils (21)3 bildet eine
Meißelspitze 20 des Schneidteils (1) der Schraube, und es
besteht ein feiner Spalt (221) zwischen dem Fächerkantenteil
(20) und der Oberseite (205). Der geneigte Teil (204) wird
als ein Rohling an dem oberen Teil des konvexen Teils (208)
in der Form belassen. Je abgegrenzter die Grenzteile
zwischen den Teilen als Linien und Punkte erscheinen, umso
bestimmter werden die Kanten des Schneidteils (1). Das ist
einfach eine Frage der Einstellung des Andrückgrades des
Drahtstiftes, um ggf. die Anforderungen zu erfüllen. Wenn
beispielsweise die Grenzlinie (209) die Schneidlinie (19) an
der Spitze bildet, wird bevorzugt die Grenzlinie (219) als
eine bestimmte Linie erscheinen, und es besteht keine
Notwendigkeit, daß die Grenzlinie (222) zwischen dem steil
geneigten Teil (213) und dem Teil zum Ausbilden des Stegs (216)
als Linie erscheint. Die den Schraubenteil (3) bildende
lange Nut (223) wird an der ebenen Fläche (202) ausgebildet.
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Die Form (201) mit einem solchen Aufbau läßt das
Walzen des vorher genannten Drahtstiftes zu. Das Verfahren
zum Ausführen der sachgemäßen Walzung ist identisch zu dem
der Herstellung der Schraube durch die übliche Flachform.
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Selbstschneidende Schraube (Fig. 6):
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Das erwähnte Walzen ergibt die selbstschneidende Schraube,
wie in Fig. 6 dargestellt.
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Der Schneidteil (1) der Schraube weist die in Längsrichtung
spiralig verlaufende Nut (7), den Steg (9) und den
Grenzbereich (11) auf. Die Nut (7) wird durch den konvexen Teil
(208) der Form gebildet, der Steg (9) durch den
Stegausbildungsteil (209) des konkaven Teils und die Begrenzung (11)
durch den Grenzbereich-Ausbildungsteil des konkaven Teils.
Die Schneidkante (19) an der Spitze, deren Schneidwinkel auf
110' eingestellt wird, wird an der Kante der sich
verjüngenden Fläche 13 am Spitzenende des Schneidteils (1)
ausgebildet und die sich verjüngende oder Kegelfläche (13) wird
gebildet durch das Teil zum Bilden des Kegels der Form. Der
zweite Vorschneidwinkel der sich verjüngenden Fläche liegt
bei etwa 30º und proportional zu dem Vorschreiten der
Schulter (12) der sich verjüngenden Fläche (13) von der Grenze
(11) zu dem Steg (9) entfernt sich die Schulter (12)
allmählich vom Spitzenende zum Grundteil. Ein solcher Aufbau wird
erreicht durch die Anordnung, bei der proportional zur
Entfernung der Grenze (212) der Form von der Berührungsstelle
(218) der Form die Grenze (211) so geneigt ist, daß sie nach
oben zum oberen Form hin gerichtet ist.
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Der Steg (9) wird gegen den Grenzbereich (11)
hinterschnitten. Das beruht auf der Anwesenheit des Unterschiedes
in der Stufe (210) der Form. Die Grenze (11) wird gefolgt
von der Schneidfläche (15) der Nut (7) mit der Schneidkante
(14) als Grenzlinie und die gekrümmt werdende Schneidfläche
(15) wird gefolgt von dem Nachlaufteil (16). Der
Nachlaufteil (16) ist über den Grenzteil (17) mit dem Steg (9)
verbunden. Die Grenzlinie (219) der Form bildet die
Schneidkante an der Spitze (19), die an der Kante der Kegelfläche (13)
an dem Spitzenende gelegen ist, und der Grenzbereich (222)
bildet die Grenzfläche (22) zwischen der Kegelfläche (13)
und der Nachlauffläche (16).
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Der Meißelpunkt (20) wird an dem Spitzenende des
Schneidteils (1) ausgebildet. Um den Meißelpunkt linear zu
bilden, wird bevorzugt der fächerförmige Teil (220) einen
feinen Kreisbogen ziehen.
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Ein annähernd kegelförmiger Fortsatz (24) ist als
ein Verbindungsteil zwischen dem bohrerförmigen Schneidteil
(1) und dem Schaftteil (2) am Grundabschnitt der Nut (7)
ausgebildet. Da der Fortsatz (24) an der geneigten Fläche (204)
ausgebildet wird, besitzt er einen Kegelwinkel von etwa 30º.
Der Spitzenwinkel der Kegelfläche (13), der durch die steil
geneigte Fläche (213) mit einem Anstiegswinkel von etwa 55º
gebildet ist, wird dadurch 110º.
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Die selbstschneidende Schraube mit einem solchen
Aufbau läßt zu, daß ihr bohrerförmiger Schneidteil (1) ein
Vorloch herstellt, während es durch das Werkzeug mittels des
Schraubteils (3) eingeschraubt wird. Es ist möglich, ggf.
den Bohrerdurchmesser des Schneidteils (1), den Durchmesser
des Schaftes (2) und den Durchmesser des Schraubengangs am
Schraubenteil (3) zu ändern. Das Spitzenende der
Schraubenkante kann ggf. an der Innenseite des Schneidteils
abzulaufen beginnen, oder es kann auch so sein, daß das Spitzenende
von einer beträchtlich von dem Schneidteil (1) beabstandeten
Stelle aus zu laufen beginnt.
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Zusätzlich zur Herstellung einer Ausführung der
vorher beschriebenen selbstschneidenden Schraube kann die
vorliegende Erfindung auch für einen Bohrer ausgeführt
werden. In diesem Fall benutzen der konkave Teil (207) und
der konvexe Teil (208) einen unregelmäßigen Streifen, der
sich in länglicher Weise vom unteren Teil der Form zu ihrem
oberen Teil hin erstreckt und sich parallel zueinander unter
dem vorbestimmten Führungswinkel ausrichtet. Bei der
erwähnten Ausführung ist die Anzahl der Nuten (7) zwei, und es ist
möglich, diese Anzahl auch zu erhöhen.
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Es besteht nicht immer die Notwendigkeit, den
Ansetzteil (203) vorher auszubilden, wenn die
Funkenerosions-Bearbeitung der Form ausgeführt wird und es ist annehmbar, sich
ganz auf die Herstellung durch die
Funkenerosions-Bearbeitung zu verlassen. Weiter kann, um die Gestalt der Form
klarzulegen, welche der Funkenerosions-Bearbeitung unterzogen
worden ist, die Schleifbearbeitung annehmbar weiter
ausgeführt werden.
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Die zu erzeugende bohrerartige Form ist nicht nur
auf die Drillbohrerform beschränkt; es ist auch eine
modifizierte Bohrerform möglich.
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So kann erfindungsgemäß zur gleichen Zeit, wenn das
Walzen es ermöglicht, das bohrerförmige Schneidwerkzeug in
einem Vorgang herzustellen, auch bei der Ausführung als
selbstschneidende Schraube das Schneidteil und das
Schraubenteil gleichzeitig erzeugt werden, so daß eine Vereinfachung
des Herstellvorgangs erreicht wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Zusammengefaßt können das Verfahren und der
zugehörige Gewindewalzvorgang entsprechend der vorliegenden
Erfindung auf die Herstellung einer selbstschneidende Schraube
und dergleichen angewendet werden, die mit einer
Schneidfunktion am Spitzenende des bohrerförmigen Schneidwerkzeugs und
einer Schraube versehen ist, und es kann so die Schraube
einfach in einem Herstellvorgang fertigbearbeitet werden.