DE3817680A1 - Umformungsverfahren fuer werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformungsverfahren, insbesondere zur Herstellung von Bohr- und Meißelwerkzeugen, mit einem Nuten aufweisenden Einsteckende.

Werkzeuge, wie sie mittels einem Umformungsverfahren der vor­ genannten Art hergestellt werden, sind beispielsweise aus der DE-PS 25 51 125 bekannt und werden insbesondere für die Gesteinsbearbeitung verwendet. Zu diesem Zweck werden die Werkzeuge in eine Aufnahme eines Antriebsgerätes eingesetzt, wobei diese Aufnahme feststehende oder radial ausrückbare Verriegelungselemente aufweist, die formschlüßig in die Nuten des Einsteckendes der Werkzeuge eingreifen. Über diese Verriegelungselemente kann einerseits ein Drehmoment auf das Werkzeug übertragen und andererseits ein Heraus­ stoßen des Werkzeuges aus der Aufnahme verhindert werden.

Die genannten, der formschlüssigen Halterung in der Aufnahme dienenden Nuten des Einsteckendes sind auf verschiedene Ar­ ten herstellbar. So ist es beispielsweise bekannt, die Nuten spanabhebend herzustellen. Diese spanabhebende Herstellung weist die an sich bekannten Nachteile, wie hoher Zeitaufwand und ungünstige Beeinflußung des Werkstoffes durch Unterbre­ chung des Faserverlaufes auf. Das weiterhin bekannte Präge­ verfahren entsprechend DE-OS 30 15 893 konnte die Nachteile insbesondere hinsichtlich Zeitaufwand ebenfalls nicht voll­ umfänglich beseitigen. Darüber hinaus ist aufgrund der bei diesem Umformungsverfahren auftretenden hohen Kräfte ein relativ großer apparativer Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umformungsver­ fahren zu schaffen, das eine einfache und rationelle Herstel­ lung der Nuten in Einsteckenden von Werkzeugen ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Nuten mittels sich in Achsrichtung am Einsteckende abwäl­ zenden Segmenten in das Einsteckende eingewalzt werden.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die Nuten beim Abwälzen der Segmente kontinuierlich hergestellt, was einerseits kleinerer Umformkräfte bedarf und andererseits ein besseres Fließen des Werkstoffes ermöglicht. Dieses Fließen des Werkstoffes ergibt einen günstigen Faserverlauf des Werkstoffes im Bereich des Einsteckendes. Das Walzen der Nuten kann vom freien Ende des Einsteckendes oder vom ent­ gegengesetzten Ende her, d.h. direkt ins Volle erfolgen.

Die Nuten werden zweckmäßigerweise in einem Durchgang auf die volle Tiefe eingewalzt. Dieses Einwalzen der Nuten auf die volle Tiefe wird insbesondere durch die kon­ tinuierliche Umformung des Werkstoffes und den gegenüber einem reinen Prägevorgang geringeren Kraftbedarf ermöglicht. Das Einwalzen der Nuten in einem Durchgang ermöglicht eine rationelle Fertigung und eine hohe Oberflächengüte im Bereich der Längsnuten. Die Nuten können eine in Längsrich­ tung oder in Umfangsrichtung des Einsteckendes verlaufende Längserstreckung aufweisen.

Bei der Herstellung des Einsteckendes werden vorteilhaft mehrere Nuten gleichzeitig eingewalzt. Durch das gleichzei­ tige Einwalzen mehrerer symmetrisch angeordneter Nuten können die beim Walzen entstehenden seitlichen Kräfte aus­ geglichen werden. Werden alle Nuten gleichzeitig eingewalzt, so können nachträgliche Querschnittsveränderungen der be­ reits hergestellten Nuten vermieden werden. Aus der Sicht der Anordnung der Nuten sind dem Verfahren keine Grenzen gesetzt. So können beispielsweise zwei Nuten einander dia­ metral gegenüberliegen oder es können drei symmetrisch ver­ teilt angeordnete Nuten vorgesehen sein. Anstelle von ein­ zelnen axialen Nuten können auch ganze Gruppen von bei­ spielsweise axial hintereinander angeordneten Nuten in das Einsteckende eingewalzt werden.

Es hat sich gezeigt, daß bei der Anordnung von relativ vielen, über den Umfang verteilten Nuten auch eine Längen­ änderung des Einsteckendes stattfindet. Diese Längenänderung tritt insbesondere ab drei Nuten maßgebend in Erscheinung und hat zur Folge, daß der Querschnitt des Einsteckendes insbesondere an den Übergängen zu den Nuten eine Redu­ zierung erfährt. Diese Reduzierung wirkt sich dahingehend nachteilig aus, daß sich die zum Übertragen des Drehmo­ mentes erforderliche, im wesentlichen radial verlaufende Fläche der Nuten reduziert, so daß die verbleibenden Wan­ dungsteile der Nuten eine Überbeanspruchung erfahren und dadurch ein vorzeitiger Verschleiß sowohl an den Ein­ steckenden als auch an den aufnahmeseitigen Verriegelungs­ elementen auftritt. Unter der Voraussetzung, daß eine sol­ che nachteilige Querschnittsreduzierung nur durch Unterbin­ dung der Längenänderung vermieden werden kann, wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, bei wenigstens einem Teil der Nuten am Nutengrund eine Pro­ filierung mit im wesentlichen in Achsrichtung wirkenden An­ schlagflächen einzuwalzen. Eine solche Profilierung schafft während dem Abwälzvorgang zwischen Segment und Einsteckende eine Art momentanen Formschluß, welcher ein Fließen des Werkstoffes in Längsrichtung dank der in Achsrichtung wir­ kenden Anschlagflächen der Profilierung blockiert. Der Werk­ stoff wird damit gezwungen, auch bei einer durch Anordnung einer Vielzahl von Nuten hervorgerufenen starken Verformung radial ausreichend zu fließen, so daß selbst im Bereich der Übergänge zu den Nuten keine Querschnittsreduzierungen auftreten. Anstelle einer Profilierung am Nutengrund kann das Werkstück beispielsweise auch durch axiale Anschläge eingespannt und beim Walzen der Nuten somit in seiner Län­ genausdehnung begrenzt werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, daß die Segmente um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes im we­ sentlichen senkrecht stehende Achse schwenkbar angeordnet sind. Beim Schwenken der Segmente um die zur Achsrichtung des Einsteckendes im wesentlichen senkrecht stehende Achse wälzen sich die Segmente somit in Achsrichtung am Einsteck­ ende ab. Die Relativbewegung zwischen den Segmenten und dem Einsteckende kann durch axiales Verschieben der Achse der Segmente oder durch eine Vorschubbewegung des Einsteckendes zustande kommen.

Die Segmente sind zweckmäßigerweise an einem um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes im wesentlichen senkrecht stehende Achse drehbar gelagerten Hebel angeordnet. Die Segmente können mit dem Hebel lösbar verbunden und somit leicht auswechselbar sein. Der Hebel ist vorzugsweise zwei­ armig mit einem vom Segment wegragenden Betätigungsarm ausge­ bildet.

Für das Verdrehen des Hebels ist vorteilhaft ein Arbeits­ zylinder vorgesehen. Der Arbeitszylinder kann beispiels­ weise mittels Druckluft oder zweckmäßigerweise mittels einer hydraulischen Flüssigkeit betrieben werden. Da bei relativ geringem Weg verhältnismäßig hohe Kräfte notwendig sind, eignen sich als Arbeitszylinder insbesondere hydrau­ lisch betriebene Zylinder, welche auch einen guten Gleich­ lauf mehrerer gleichzeitig miteinander zu betätigender Zy­ linder ermöglichen.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispiels­ weise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich­ tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, zu Beginn des Walzvorgan­ ges;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, am Ende des Walzvorganges;

Fig. 3 einen Schnitt durch die in Fig. 1 darge­ stellte Vorrichtung, entlang der Linie III-III;

Fig. 4 einen Ausschnitt der in Fig. 2 dargestell­ ten Vorrichtung, in stark vergrößertem Maßstab.

Die aus Fig. 1 bis 4 ersichtliche Vorrichtung zur Herstel­ lung eines Einsteckendes 1 weist Segmente 2 auf, die an einem Hebel 3 angeordnet sind. Der Hebel 3 ist um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes 1 im wesentlichen senkrecht stehende Achse 4 drehbar gelagert. Die Hebel 3 sind zwei­ armig ausgebildet und an dem den Segmenten 2 gegenüberliegen­ den Ende über Bolzen 5 mit einer Schubstange 6 verbunden. Die Schubstange 6 steht über einen Kugelkopf 6 a in Verbin­ dung mit einem Ringkolben 7, der in einem Arbeitszylinder 8 in Achsrichtung des Einsteckendes 1 verschiebbar ist. Das Verschieben des Ringkolbens 7 erfolgt mittels einer Hydrau­ likflüssigkeit 9, welche dem Arbeitszylinder 8 über einen Anschlußstutzen 10 zugeführt wird.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage wird das Einsteckende 1 zwischen die Segmente 2 zugeführt. Durch die symmetrische Anordnung der Segmente 2 wird das Einsteck­ ende 1 dabei gleichzeitig zentriert. Durch Betätigung des Arbeitszylinders 8 wird nun der Ringkolben 7 in die in Fig. 2 dargestellte Endstellung bewegt. Die mit den Hebeln 3 verbundenen Segmente 2 wälzen sich dabei in Achsrichtung am Einsteckende 1 ab und walzen Nuten 1 a in die Ober­ fläche des Einsteckendes 1 ein. Die Hebel 3 werden dabei vom Ringkolben 7 über die Schubstange 6 um die Achse 4 gedreht. Nach dem Walzvorgang wird das Einsteckende 1 frei­ gegeben und die Hebel 3 können durch den Ringkolben 7 wie­ der in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückge­ dreht werden. Damit ist die Vorrichtung wiederum zur Her­ stellung der Nuten 1 a an einem weiteren Einsteckende 1 be­ reit.

Wie Fig. 3 zeigt, sind über den Umfang des Einsteckendes 1 insgesamt vier mit Hebeln 3 verbundene Segmente 2 angeordnet. Die Hebel 3 sind über die Achsen 4 mit Konsolen 11 verbun­ den. Die Konsolen 11 sind auf einer in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Planscheibe 12 befestigt. Anstelle von vier Konsolen 11 können jedoch auch zwei, drei oder sechs Kon­ solen 11 auf der Planscheibe 12 angeordnet werden. Wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, wird das Einsteckende 1 von den Segmenten 2 über den gesamten Umfang umgeben. Dadurch wird beim Walzen der Nuten 1 a die Erzielung eines prä­ zisen Querschnittes des Einsteckendes 1 gewährleistet.

Wie die aus Fig. 4 ersichtliche, im Maßstab vergrößerte Darstellung zeigt, sind die Nuten 1 a am Nutengrund mit einer Profilierung 1 b versehen, welche im wesentlichen in Achs­ richtung wirkende Anschlagflächen 1 c aufweist. Die Profi­ lierung 1 b wird gleichzeitig mit den Nuten 1 a durch die am Hebel 3 angeordneten Segmente 2 in die Oberfläche des Ein­ steckendes 1 eingewalzt. Die Segmente 2 sind zu diesem Zwecke mit einer der Profilierung 1 b entsprechenden Ge­ genprofilierung 2 a versehen. Die Profilierung 1 b verhindert beim Walzen der Nuten 1 a eine zu starke Längenänderung des Einsteckendes und ermöglicht dabei die Ausbildung eines kan­ tigen Profils des Einsteckendes 1. Eine durch die Längenän­ derung des Einsteckendes 1 zustande kommende Querschnitts­ veränderung wird dadurch vermieden.

Claims (7)

1. Umformungsverfahren, insbesondere zur Herstellung von Bohr- und Meißelwerkzeugen, mit einem Nuten (1 a) auf­ weisenden Einsteckende (1), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nuten (1 a) mittels sich in Achsrichtung am Einsteckende (1) abwälzenden Segmenten (2) in das Einsteckende (1) eingewalzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die volle Tiefe der Nuten (1 a) in einem Durchgang ein­ gewalzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Nuten (1 a) gleichzeitig eingewalzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei wenigstens einem Teil der Nuten (1 a) am Nutengrund eine Profilierung (1 b) mit im wesent­ lichen in Achsrichtung wirkenden Anschlagflächen (1 c) eingewalzt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) um eine zur Achsrichtung des Einsteck­ endes (1) im wesentlichen senkrecht stehende Achse (4) schwenkbar angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (2) an einem um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes (1) im wesentlichen senkrecht stehen­ de Achse (4) drehbar gelagerten Hebel (3) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen des Hebels (3) ein Arbeitszylinder (8) vorgesehen ist.