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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Kaltformungs-Gewindebohrer zur
Ausbildung eines Innengewindes durch plastische Verformung. Insbesondere
beschäftigt
sich die Erfindung mit einem Kaltformungs-Gewindebohrer, welcher eine Innenbearbeitungs-Schneidkante
und eine lange Lebensdauer hat, und welcher geeignet ist, auf wirksame
Weise ein Innengewinde sogar in einem Loch auszubilden, welches
während
des Gussprozesses durch eine Aluminiumlegierung ausgebildet worden
ist.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Es
ist ein Kaltformungs-Gewindebohrer bekannt, welcher einen Außengewindeabschnitt
hat, der radial auswärts
vorstehende Abschnitte und ausgesparte Abschnitte hat, welche an
die vorstehenden Abschnitte angrenzen und einen Durchmesser kleiner
als die vorstehenden Abschnitte haben. Die vorstehenden Abschnitte
und die ausgesparten Abschnitte sind, betrachtet in einer Richtung,
in welche sich ein Gewinde erstreckt, abwechselnd angeordnet. Die
vorstehenden Abschnitte sind im Wesentlichen, betrachtet in einer
Umfangsrichtung des Kaltformungs-Gewindebohrers, gleich weit winkelig
voneinander beabstandet, während
die ausgesparten Abschnitte, betrachtet in der Umfangsrichtung, gleichfalls
im Wesentlichen gleich weit winkelig voneinander beabstandet sind.
Die vorstehenden Abschnitte werden zur Ausbildung eines Innengewindes in
einem vorbereiteten Loch, das in einem Werkstück ausgebildet ist, in eine
Fläche
eines vorbereiteten Lochs gedrückt,
um vorbereiteten Lochs gedrückt, um
die Fläche
plastisch zu verformen, um das Innengewinde in der Fläche auszubilden.
Als ein Typ des Kaltformungs-Gewindebohrers wird ein Kaltformungs-Gewindebohrer
vorgeschlagen, der eine Innenbearbeitungs-Schneidkante hat, welche
vorgesehen ist, um einen kleineren Durchmesser des ausgebildeten
Innengewindes fertig zu bearbeiten.
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Dieser
Kaltformungs-Gewindebohrer mit der Innenbearbeitungs-Schneidkante
ist vorzugsweise geeignet, eine Form einer unvollständigen Gewinderippe
zu beseitigen, welche möglicherweise
an einer Spitze des Innengewindes, d. h. an dem kleineren Durchmesser
des Innengewindes erscheinen kann. Der Kaltformungs-Gewindebohrer
mit der Innenbearbeitungs-Schneidkante hat einen anderen Vorteil derart,
dass ein Brechen des Gewindebohrers aufgrund eines auf den Gewindebohrer
wirkenden übermäßigen Drehmoments
verhindert werden kann, was durch eine große Menge an überschüssigem Material
des Werkstücks
verursacht wird, das in einem Fall, in welchem ein Innengewinde
in einem vorhergehend durch das Werkstück ausgebildeten Loch auszubilden
ist, plastisch in einen begrenzten Raum fließt, wobei das Loch eine Abmessung,
die kleiner als eine untere Grenze ist, wie zum Beispiel ein kegelförmig zulaufendes
Loch hat, das in dem Werkstück
in dem Gussprozess ausgebildet wird. Ferner sichert der Kaltformungs-Gewindebohrer,
der die Innenbearbeitungs-Schneidkante hat, auf vorteilhafte Weise
eine verbesserte Genauigkeit in dem kleineren Durchmesser der Innengewinde.
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Bei
dem vorhergehend beschriebenen herkömmlichen Kaltformungs-Gewindebohrer
mit der Innenbearbeitungs-Schneidkante befinden sich die höchsten Abschnitte
eines Kerndurchmessers des Außengewindeabschnitts
an den ausgesparten Abschnitten angrenzend den vorstehenden Abschnitten (Bogen),
welche den höchsten
Abschnitten eines Spitzendurchmessers der Außengewindeabschnitte entsprechen,
und an den höchsten Abschnitten
des Kerndurchmessers sind Spannuten ausgebildet, so dass die höchsten Abschnitte
des Kerndurchmessers die Schneidkanten bilden.
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Im
Allgemeinen wird der Außengewindeabschnitt
des Kaltformungs-Gewindebohrers in einem als ein Gewindeschleifen
bezeichneten Schritt mittels einer Schleifscheibe ausgebildet, die
ein Gewindeprofil hat, das an einer äußeren Umfangsfläche von dieser
derart ausgebildet ist, dass die Gewinderippe und der Kern des Außengewindeabschnitts
gleichzeitig ausgebildet werden. Bei dem vorhergehend beschriebenen
Kaltformungs-Gewindebohrer mit der Innenbearbeitungs-Schneidkante
stimmen jedoch eine durch die Spitze definierte Konkav-Konvex-Form
und eine durch den Kern definierte Konkav-Konvex-Form nicht miteinander überein,
wie in Umfangsrichtung des Gewindebohrers zu sehen ist, was in einer
Notwendigkeit des Schleifens der Rippe und des Kerns getrennt voneinander
resultiert. Die getrennten Schleifvorgänge komplizieren nicht nur den
Produktionsprozess, sondern machen es auch schwierig, die Abmessungen
der Gewinderippe zu steuern. Zur Erzielung einer hohen Abmessungsgenauigkeit
der Gewinderippe wäre
es unerlässlich, die
Genauigkeit der Gesamtheit des Außengewindeabschnitts zu verbessern.
Folglich hat der herkömmliche
Kaltformungs-Gewindebohrer einen Nachteil derart, dass ein hohes
Niveau der Schleiftechnik und hohe Kosten für die Produktion erforderlich
sind. Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe der Schaffung eines
Kaltformungs-Gewindebohrers mit einer Innenbearbeitungs-Schneidkante
und eines Verfahrens zur Herstellung des Kaltformungs-Gewindebohrers, bei
welchem der Außengewindeabschnitt
im Grunde in einem einfachen Prozess, wie er gemäß Stand der Technik bekannt
ist, mit einfacher Abmessungssteuerung der Gewinderippe bei reduzierten
Kosten ausgebildet werden kann.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kaltformungs-Gewindebohrer
mit einer Innenbearbeitungs-Schneidkante vorgesehen, der einen Außengewindeabschnitt
enthält,
an welchem ein Außengewinde,
das eine einheitliche Tiefe hat, derart ausgebildet ist, dass es
sich in eine vorbestimmte Richtung erstreckt, wobei der Außengewindeabschnitt
radial auswärts
vorstehende Abschnitte und ausgesparte Abschnitte enthält, welche
an die vorstehenden Abschnitte angrenzen und einen Durchmesser kleiner
als die vorstehenden Abschnitte haben, wobei die vorstehenden Abschnitte
und die ausgesparten Abschnitte in der vorbestimmten Richtung abwechselnd
angeordnet sind, so dass die vorstehenden Abschnitte in einem vorbestimmten
Winkelabstand in einer Umfangsrichtung des Kaltformungs-Gewindebohrers
winkelig voneinander beabstandet sind, und so dass die ausgesparten
Abschnitte in einem vorbestimmten Winkelabstand in der Umfangsrichtung
winkelig voneinander beabstandet sind, wobei die vorstehenden Abschnitte
in eine Fläche
eines vorbereiteten Lochs gedrückt
werden, welches in einem Werkstück
ausgebildet worden ist, um das Werkstück plastisch zu verformen,
wodurch in der Fläche
ein Innengewinde ausgebildet wird, wobei der Kaltformungs-Gewindebohrer
dadurch gekennzeichnet ist, dass: mindestens einer der vorstehenden
Abschnitte, welche innerhalb jeder Steigung bzw. Ganghöhe des Außengewindeabschnitts
angeordnet sind, einen Kerndurchmesser hat, der größer als
der der anderen der vorstehenden Abschnitte ist, wobei der mindestens
eine der vorstehenden Abschnitte nach unten bis zu einer Fläche entfernt
ist, welche die maximale Durchmesser-Position tangiert, die an dem
Kern des mindestens einen Abschnitts liegt, und eine Spannut ausgebildet
ist, welche die Fläche
an dem maximalen Durchmesser schneidet, um die Innenbearbeitungs-Schneidkante
zu schaffen.
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Gemäß dieser
Anordnung ist der mindestens eine der vorstehenden Abschnitte, welche
sich innerhalb jeder Ganghöhe
des Außengewindeabschnitts befinden,
nach unten bis zu dem Kern entfernt, wodurch die Schneidkante an
dem Abschnitt entsprechend dem Kern in dem entfernten vorstehenden
Abschnitt ausgebildet ist. Die Schneidkante dient dazu, überschüssiges Material
zu entfernen, welches als ein Ergebnis der plastischen Verformung
der Fläche des
vorbereiteten Lochs, die durch ein Greifen einer Gewinderippe des
Außengewindeabschnitts
in die Fläche
verursacht wird, von dem Kerndurchmesser des Außengewindeabschnitts einwärts verschoben worden
ist, was eine einfache Ausbildung des Innengewindes mit gewünschter
Genauigkeit gestattet. Ferner befindet sich gemäß der Konstruktion des Kaltformungs-Gewindebohrers
mit der Innenbearbeitungs-Schneidkante gemäß der vorliegenden Erfindung
eine maximale Durchmesser-Position des Kerns nicht an jedem der
ausgesparten Abschnitte, welche angrenzend den vorstehenden Abschnitten des
Außengewindeabschnitts
sind, und die durch die Spitze definierte Konkav-Konvex-Form und die durch den Kern definierte
Konkav-Konvex-Form stimmen miteinander überein, wie in der Umfangsrichtung
des Bohrers zu sehen ist. Diese Übereinstimmung
zwischen den jeweiligen Konkav-Konvex-Formen macht es möglich, die
Rippe und den Kern des Außengewindeabschnitts
gleichzeitig mit hoher Genauigkeit unter Anwendung einer Schleifscheibe
auszubilden, die ein Gewindeprofil hat, das an seiner äußeren Umfangsfläche in einem
Schritt ausgebildet wird, der als ein Gewindeschleifen bezeichnet
wird, was in beträchtlicher
Weise die Abmessungssteuerung des Gewindes des Außengewindeabschnitts
erleichtert und zu reduzierten Kosten in der Herstellung führt.
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Bei
dem vorhergehend beschriebenen Kaltformungs-Gewindebohrer enthält der Außengewindeabschnitt
einen kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt und einen voll ausgebildeten
Gewindeabschnitt, welcher an eines der entgegengesetzten Enden des
kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts angrenzt, das einem proximalen Ende
des Kaltformungs-Gewindebohrers näher ist, wobei der kegelförmig zulaufende
vornliegende Abschnitt einen Außendurchmesser
hat, der in eine Richtung auf das freie Ende zu abnimmt, während der
voll ausgebildete Gewindeabschnitt einen konstanten Außendurchmesser
hat, wobei die Schneidkante in dem voll ausgebildeten Gewindeabschnitt
einen Durchmesser gleich dem kleineren Durchmesser des Innengewindes
hat. Gemäß dieser
Anordnung entfernt die Schneidkante das überschüssige Material, welches als
ein Ergebnis der plastischen Verformung der Fläche des vorbereiteten Lochs,
die durch ein Greifen einer Gewinderippe des Außengewindeabschnitts in die
Fläche
verursacht wird, von dem Kerndurchmesser des Außengewindeabschnitts einwärts verschoben
worden ist, was zu einer Erzeugung des Innengewindes führt, das
eine hohe Genauigkeit hat.
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Weiterhin
ist jede vorbestimmte Anzahl der vorhergehend beschriebenen vorstehenden
Abschnitte nach unten bis zu dem Kern entfernt, wobei die vorbestimmte
Anzahl gleich einer Anzahl ist, welche ein Teiler der Anzahl der
vorstehenden Abschnitte pro Ganghöhe des Außengewindes ist und welche eine
andere als „eins" ist. Diese Anordnung
gestattet, dass der vorhergehend beschriebene mindestens eine der
vorstehenden Abschnitte, welcher nach unten bis zu dem Kern entfernt
ist, betrachtet in eine axiale Richtung des Kaltformungs-Gewindebohrers, aneinander
angrenzend angeordnet sind.
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Ferner
ist die Spannut in einem Abschnitt entsprechend dem Kern des vorhergehend
beschriebenen mindestens einen der vorstehenden Abschnitte ausgebildet,
um die Innenbearbeitungs-Schneidkante in dem Abschnitt entsprechend
dem Kern zu schaffen, und eine Vielzahl der vorstehenden Abschnitte
ist auf einer stromabwärts
gelegenen Seite der Schneidkante, betrachtet in einer Drehrichtung des
Kaltformungs-Gewindebohrers,
angeordnet, wobei die Vielzahl der vorste henden Abschnitte unterschiedliche
Höhen hat,
so dass die Höhe
eines stromabwärts
gelegenen der angrenzenden zwei vorstehenden Abschnitte, betrachtet
in der Drehrichtung, größer als
der andere der angrenzenden zwei vorstehenden Abschnitte ist, welcher
auf einer stromaufwärts
gelegenen Seite des stromabwärts
gelegenen, betrachtet in der Drehrichtung, angeordnet ist. Diese
Anordnung gestattet, dass alle die vorstehenden Abschnitte auf einheitliche
Weise mit dem plastischen Verformungswiderstand belastet werden,
und ist wirksam, um in geeigneter Weise zu verhindern, dass die
vorstehenden Abschnitte brechen, was zu einer verbesserten Haltbarkeit
des Kaltformungs-Gewindebohrers führt.
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Weiterhin
sind die vorstehenden Abschnitte, welche nach unten bis zu dem Kern
entfernt worden sind und welche in der axialen Richtung aneinander angrenzen,
vorzugsweise über
eine gesamte axiale Länge
des Außengewindeabschnitts
ausgebildet. Ferner ist die vorhergehend beschriebene Spannut vorzugsweise über eine
gesamte axiale Länge
des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts ausgebildet. Gemäß dieser
Anordnung wird das überschüssige Material,
welches sich innerhalb der Schneidkante bewegt hat, mittels der
Schneidkante an dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt entfernt, welcher eine größere Kaltformungsbelastung
als die anderen Abschnitte des Gewindebohrers aufnimmt, was einen
Vorteil derart schafft, dass das auf den Gewindebohrer wirkende
Drehmoment weiter reduziert wird.
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Weiterhin
ist die vorhergehend beschriebene Spannut vorzugsweise über eine
gesamte axiale Länge
des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts und einen Abschnitt des voll
ausgebildeten Gewindeabschnitts ausgebildet, welcher angrenzend
dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt ist.
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Ferner
ist die Spannut vorzugsweise über
einen Abschnitt des voll ausgebildeten Gewindeabschnitts, welcher
angrenzend dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt ist, und einen Abschnitt des
kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts ausgebildet, welcher angrenzend
dem voll ausgebildeten Gewindeabschnitt ist.
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Weiterhin
ist der vorhergehend beschriebene mindestens eine der vorstehenden
Abschnitte in dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt nach unten bis zu dem Kern entlang
einer Ebene entfernt, welche bezüglich
einer Achse des Kaltformungs-Gewindebohrers um einen Winkel geneigt
ist, der im wesentlichen gleich einer Hälfte eines Kegelwinkels des
kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts ist, und eine Spannut ist in
einem Abschnitt entsprechend dem Kern des mindestens einen der vorstehenden
Abschnitte in dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt ausgebildet, um eine Schneidkante
in dem Abschnitt entsprechend dem Kern des mindestens einen der
vorstehenden Abschnitte in dem kegelförmig zulaufenden vornliegenden
Abschnitt zu schaffen. Diese Anordnung gestattet, dass die Schneidkante
das überschüssige Material
entfernt, das den Kern des Gewindes in dem kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts erreicht, welcher die größere Kaltformungsbelastung
als die anderen Abschnitte des Gewindebohrers aufnimmt, und ist
wirksam, um das Drehmoment zu reduzieren, das auf den Gewindebohrer
wirkt, und auf geeignete Weise ein Brechen des Gewindebohrers selbst
in einem Fall zu verhindern, in welchem ein Innengewinde in einem
kleinen Loch, z. B. ein durch das Werkstück ausgebildetes kegelförmig zulaufendes
Loch in dem Gussprozess ausgebildet wird.
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Ferner
ist in dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt vorzugsweise eine Ölnut derart
ausgebildet, dass die Ölnut
angrenzend der Spannut ist und sich nach oben zu einem freien Ende des
kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts erstreckt. Weiterhin ist die Ölnut vorzugsweise in
einer Ebene ausgebildet, welche bezüglich einer Achse um einen
Winkel geneigt ist, der im Wesentlichen gleich einer Hälfte eines
Kegelwinkels des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts ist. Diese Anordnung gestattet,
dass eine Schneidflüssigkeit
in geeigneter Weise auf die gesamte Länge des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts aufgetragen wird, welcher mehr der Kaltformungsbelastung
unterliegt, selbst wenn sich die Spannut aufgrund einer geringen
Tiefe der Spannut nicht über
die gesamte axiale Länge
des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts erstreckt.
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Ferner
enthält
der Kaltformungs-Gewindebohrer vorzugsweise eine Ölnut, welche über eine gesamte
axiale Länge
des Außengewindeabschnitts ausgebildet
ist.
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Weiterhin
sind die Spannut und der mindestens eine der vorstehenden Abschnitte,
welcher nach unten bis zu dem Kern entfernt worden ist, vorzugsweise
derart ausgebildet, dass sie sich linear oder schraubenförmig in
eine Richtung parallel zu der Achse des Kaltformungs-Gewindebohrers
erstrecken.
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Ferner
hat der Außengewindeabschnitt
vorzugsweise eine Polygonalform, die durch Seiten definiert ist,
von denen jede auswärts
gekrümmt
ist. Weiterhin hat der Außengewindeabschnitt
vorzugsweise eine im Wesentlichen quadratische Querschnittsform,
die durch vier Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist.
Ferner hat der Außengewindeabschnitt
vorzugsweise eine im Wesentlichen hexagonale Querschnittsform, die
durch sechs Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist.
Weiterhin hat der Außengewindeabschnitt
vorzugsweise eine im Wesentlichen dreieckige Querschnittsform, die
durch drei Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist.
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Ferner
sind mindestens die vorstehenden Abschnitte und ein Abschnitt der
Schneidkante, welche in dem kegelförmig zulaufenden vornliegenden Abschnitt
angeordnet sind, vorzugsweise durch ein Sinterkarbid gebildet, welches
an einem Umfangsabschnitt eines Körpers des Kaltformungs-Gewindebohrers
befestigt ist, welcher aus einem legiertem Stahl gefertigt ist.
Gemäß dieser
Anordnung sind die vorstehenden Abschnitte und die Schneidkanten, welche
eine größere Reibungsbelastung
aufnehmen als die anderen Abschnitte des Gewindebohrers, aus einem
verschleißfesten
Material wie zum Beispiel Sinterkarbid oder einem Höchstdruck-5interkörper gebildet,
was eine ausgezeichnete Genauigkeit des Kaltformungsgewindes für eine lange
Zeit sichert und ein Brechen des Gewindebohrers auf wirksamere Weise
verhindert, als wenn der gesamte Gewindebohrer aus Sinterkarbid
gefertigt ist.
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Die
vorhergehend bezeichnete Aufgabe kann auch gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung gelöst
werden, welcher ein Verfahren zur Herstellung eines Kaltformungs-Gewindebohrers gemäß dem ersten
Aspekt schafft, wobei das Verfahren enthält: (a) einen Gewindeschleifschritt
zum Schleifen einer äußeren Umfangsfläche von
einem von entgegengesetzten Endabschnitten eines stabähnlichen
Rohlings durch Anwendung einer Schleifscheibe, die eine äußere Umfangsfläche hat, auf
welcher ein Gewindeprofil ausgebildet ist, um das Außengewinde
auszubilden, das einen einheitlichen Abstand zwischen einer Spitze
und einem Kern des Außengewindes
hat, so dass mindestens einer der vorstehenden Abschnitte, welche
innerhalb jeder Ganghöhe
des Außengewindeabschnitts
angeordnet sind, einen Kerndurchmesser hat, der größer als
der der anderen der vorstehenden Abschnitte ist, wobei das Gewindeprofil
einen Abstand zwischen einer Spitze und einem Kern des Gewindeprofils
hat, welcher gleich dem vorhergehend bezeichneten einheitlichen
Abstand ist; (b) einen Schritt zur Entfernung des vorstehenden Abschnitts,
um den mindestens einen der vorstehenden Abschnitte, welche in dem
Gewindeschleifschritt ausgebildet worden sind, nach unten bis zu
einer Fläche
zu entfernen, welche die maximale Durchmesser-Position tangiert,
die an dem Kern des mindestens einen Abschnitts liegt; und (c) einen
Spannnut-Ausbildungsschritt zur Ausbildung einer Spannut in der
Fläche,
welche als ein Ergebnis der Entfernung jedes des mindestens einen
der vorstehenden Abschnitte in dem Schritt zur Entfernung des vorstehenden
Abschnitts erzielt worden ist, so dass auf einer stromaufwärts gelegenen
Seite einer Linie, betrachtet in einer Drehrichtung des Kaltformungs-Gewindebohrers,
eine Schneidkante geschaffen wird, wobei die Linie eine minimale
Durchmesser-Position repräsentiert,
die an der in dem Schritt zur Entfernung des vorstehenden Abschnitts erzielten
Fläche
liegt.
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Wie
vorhergehend beschrieben ist, wird der Kaltformungs-Gewindebohrer mit
der Innenbearbeitungs-Schneidkante gemäß der vorliegenden Erfindung
wie folgt hergestellt: Zuerst wird der Gewindeschleifschritt ausgeführt, um
das Außengewinde,
das den einheitlichen Abstand zwischen der Spitze und dem Kern hat,
derart auszubilden, dass mindestens einer der vorstehenden Abschnitte,
welche sich innerhalb jeder Ganghöhe des Außengewindeabschnitts befinden,
den Kerndurchmesser hat, der größer als
der der anderen vorstehenden Abschnitte ist. Dem Gewindeschleifschritt
folgt der Schritt zur Entfernung des vorstehenden Abschnitts, um
den vorhergehend beschriebenen mindestens einen der vorstehenden
Abschnitte nach unten bis zu dem Kern zu entfernen. Dann wird der
Spannut-Ausbildungsschritt ausgeführt, um die Spannut in der
Fläche
auszubilden, welche als ein Ergebnis der Entfernung von jedem der
vorstehenden Abschnitte erzielt worden ist, so dass die Schneidkante
auf der stromaufwärts
gelegenen Seite der Linie geschaffen wird, welche die minimale Durchmesser-Position
an der vorhergehend bezeichneten Fläche repräsentiert. Gemäß dem vorliegenden
Verfahren ist es möglich,
gleichzeitig die Rippe und den Kern des Außengewindeabschnitts mit hoher
Genauigkeit auszubilden, was die Abmessungssteuerung des Gewindes
des Außengewindeabschnitts
beträchtlich
erleichtert und die Kosten für
die Herstellung reduziert.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Vorderansicht, die einen Kaltformungs-Gewindebohrer gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine Ansicht im Querschnitt, die einen Außengewindeabschnitt bei dem
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 in
Vergrößerung zeigt,
und auch den Herstellungsprozess zur Herstellung des Kaltformungs-Gewindebohrers
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1,
insbesondere einen Spannut-Ausbildungsschritt
zeigt.
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3 ist
eine Ansicht, die den Herstellungsprozess zur Herstellung des Kaltformungs-Gewindebohrers
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 zeigt,
nachdem in einem Gewindeschleifschritt eine Gewinderippe vervollständigt worden
ist.
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4 ist
eine Ansicht, die den Herstellungsprozess zur Herstellung des Kaltformungs-Gewindebohrers
bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 zeigt,
nachdem in einem Schritt zur Entfernung eines vorstehenden Abschnitts
geschliffene Flächen
A ausgebildet sind.
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5 ist
eine Ansicht, die einen Prozess zeigt, in welchem mittels des Kaltformungs-Gewindebohrers
gemäß dem Ausführungsbeispiel
von 1 ein Innengewinde ausgebildet wird.
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6 ist
eine Schnittansicht, die einen Außengewindeabschnitt eines herkömmlichen
Kaltformungs-Gewindebohrers zeigt, der Innenbearbeitungs-Schneidkanten
hat.
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7 ist
eine Ansicht entsprechend 2, welche
ein anderes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen für den Kaltformungs-Gewindebohrer
gemäß dem Ausführungsbeispiel
von 7 verwendeten Rohling zeigt.
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9 ist
eine Ansicht entsprechend 2, welche
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine Ansicht entsprechend 2, welche
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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11 ist
eine Ansicht entsprechend 1, welche
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist
eine Ansicht entsprechend 1, welche
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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BESTER AUSFÜHRUNGSMODUS
DER ERFINDUNG
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Auf
der Grundlage der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung im Detail beschrieben.
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1 ist
eine Vorderansicht, die einen Kaltformungs-Gewindebohrer, der Innenbearbeitungs-Schneidkanten
hat, (im Folgenden als ein Kaltformungs-Gewindebohrer bezeichnet) 10 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine
Schnittansicht entlang der Linie II–II gemäß 1. Diese
Schnittansicht verläuft
im Interesse des einfachen Verständnisses
der Figur entlang eines Gewindekerns des Kaltformungs-Gewindebohrers.
Der Kaltformungs-Gewindebohrer 10 hat an seinem proximalen
Endabschnitt einen Schaft 12 und an seinem freien Endabschnitt
einen Außengewindeabschnitt 14.
Der Kaltformungs-Gewindebohrer 10 ist an seinem proximalen
Endabschnitt mittels einer in der Figur nicht gezeigten Spannvorrichtung
gehalten. Der Außengewindeabschnitt 14 ist vorgesehen,
um in einem Werkstück
ein Innengewinde auszubilden.
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Der
Außengewindeabschnitt 14 besteht
aus einem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt 16 und einem voll ausgebildeten
Abschnitt 18, der angrenzend einem der entgegengesetzten
Enden des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16 angrenzt, welcher
dem vorhergehend beschriebenen proximalen Endabschnitt näher ist.
Der kegelförmig
zulaufende vornliegende Abschnitt 16 hat einen Außendurchmesser
hat, der in eine Richtung auf den freien Endabschnitt zu abnimmt,
während
der voll ausgebildete Gewindeabschnitt 18 einen konstanten
Außendurchmesser
hat. Der voll ausgebildete Gewindeabschnitt 18 hat eine
Gewinderippe und einen Kern, deren Formen im Wesentlichen denen
einer Gewinderippe und eines Kerns eines Innengewindes entsprechen,
welches in einer Fläche
eines vorbereiteten Lochs des Werkstücks auszubilden ist, das in
der Figur nicht gezeigt ist. Während
des Kaltformungsprozesses erzeugt der voll ausgebildete Gewindeabschnitt 16 eine
Antriebskraft in eine Richtung, in welche der Gewindebohrer 10 geschraubt
wird, um eine Fläche
des Innengewindes fertig zu bearbeiten.
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Der
Außengewindeabschnitt 14 hat
in seinem Querschnitt eine Polygonalform, die durch Seiten definiert
ist, von denen jede auswärts
gekrümmt ist.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel hat
der Außengewindeabschnitt 14 in
seinem Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform,
die durch vier Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist.
Bei dem Außengewindeabschnitt 14 ist
ein Gewinde derart ausgebildet, dass es sich entlang einer Schraubenlinie
erstreckt, die einen vorbestimmten Anschnitt- bzw. Steigungswinkel
hat, so dass eine Höhe
einer Spitze des Gewindes von einem Kern des Gewindes konstant ist.
Das Gewinde des Außengewindeabschnitts 14 hat,
in einem Querschnitt betrachtet, vier vorstehende Abschnitte 20, 20', welche radial
auswärts
vorstehen, und ausgesparte Abschnitte 22, 22', welche angrenzend
den vorstehenden Abschnitten 20, 20' sind, und welche miteinander zusammenwirken,
um einen vergleichsweise kleinen Durchmesser zu definieren. D. h.,
die vorstehenden Abschnitte 20, 20' und die vergleichsweise tiefen
ausgesparten Abschnitte 22, 22' sind in einer Richtung, in welche
sich das Gewinde erstreckt, d. h. entlang der vorhergehend genannten
Schraubenlinie, abwechselnd angeordnet. Die vorstehenden Abschnitte 20, 20' sind in einem
vorbestimmten Winkelabstand in einer Umfangsrichtung des Gewindebohrers 10 gleich
weit winkelig voneinander beabstandet, während die ausgesparten Abschnitte 22, 22' auch in einem
vorbestimmten Winkelabstand in der Umfangsrichtung gleich weit winkelig
voneinander beabstandet sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die vorstehenden Abschnitte 20, 20' mit dem Winkelabstand
von 90° beabstandet,
während
die ausgesparten Abschnitte 22, 22' gleichfalls mit dem Winkelabstand von
90° beabstandet
sind. Da die vorstehenden Abschnitte 20, 20' in der Schraubenrichtung
in dem Winkelabstand von 90° gleich
weit winkelig voneinander beabstandet sind, ist jedes Paar der vorstehenden Abschnitte 20, 20', welche angrenzend
zueinander in der axialen Richtung des Außengewindeabschnitts 14 angeordnet
sind, in der axialen Richtung um einen Abstand gleich der Ganghöhe (eine
Umdrehung) der Schraubenlinie voneinander beabstandet, wie in 1 gezeigt
ist.
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Die
vorstehenden Abschnitte 20',
welche diejenigen aus der Vielzahl von vorstehenden Abschnitten 20, 20' sind, die entlang
der vorhergehend genannten Schraubenlinie ausgebildet sind und welche
in der axialen Richtung des Außengewindeabschnitts 14 angrenzend
zueinander sind, werden durch Flachschleifen nach unten bis zu dem
Kern des Gewindes entfernt. D. h. jede festgelegte Anzahl der vorstehenden
Abschnitte 20, 20' wird
nach unten bis zu dem Kern entfernt, vorausgesetzt, dass die vorbestimmte
Anzahl gleich einer Anzahl ist, welche ein Teiler der Anzahl der
vorstehenden Abschnitte 20, 20' pro Ganghöhe der Schraubenlinie ist,
und welche eine andere als „eins" ist (Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist die vorbestimmte Anzahl „zwei", so dass jeder zweite
der vorstehenden Abschnitte 20, 20' nach unten bis zu dem Kern entfernt
wird). Das Flachschleifen schafft eine geschliffene Fläche A, welche
die maximale Durchmesser-Position D tangiert, die an dem Kern des
entsprechenden vorstehenden Abschnitts 20' liegt, und welche senkrecht zu einem
Radius OD ist, der die maximale Durchmesser-Position D und ein Drehzentrum
O verbindet, wie im Querschnitt des voll ausgebildeten Gewindeabschnitts 18 gemäß 2 gezeigt
ist.
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In
der durch Abschleifen des vorstehenden Abschnitts 20' ausgebildeten
geschliffenen Fläche
A ist eine Spannut 26 ausgebildet, die sich parallel zu der
Achse des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 erstreckt, und
in ihrem Querschnitt eine halbkreisförmige Form hat, um in der maximalen
Durchmesser-Position D entsprechend dem Kern eine Schneidkante 24 auszubilden.
Die Schneidkante 24 dient dazu, den Kerndurchmesser des
auszubildenden Innengewindes fertig zu bearbeiten. Die vorstehenden
Abschnitte 20, welche nicht entfernt werden, wirken miteinander
zusammen, um einen Außendurchmesser
zu definieren, der kleiner als der der entfernten vorstehenden Abschnitte 20' ist. Bei dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
gibt es die folgenden vorbestimmten Beziehungen bei diametralen
Abmessungen hinsichtlich des Drehzentrums O des Kaltformungs-Gewindebohrers 10,
einer maximalen Durchmesserposition B der vorstehenden Abschnitte 20 und
einer Kernposition E der vorstehenden Abschnitte 20.
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Das
Gewinde des voll ausgebildeten Gewindeabschnitts 18, welches
in einem einzigen Gewindeschleifschritt ausgebildet wird, hat eine
konstante Tiefe. Ferner wird das Gewinde in dem Gewindeschleifschritt
derart, dass ein Spitzendurchmesser (2 × OB) der nicht entfernten
vorstehenden Abschnitte 20 gleich einem Kerndurchmesser
des auszubildenden Innengewindes ist, und derart ausgebildet, dass ein
Kerndurchmesser (2 × OD)
der vorstehenden Abschnitte 20' gleich einem kleineren Durchmesser (Spitzendurchmesser)
des auszubildenden Innengewindes ist. Demgemäß ist der Spitzendurchmesser der
nicht entfernten vorstehenden Abschnitte 20 kleiner als
ein Spitzendurchmesser der entfernten vorstehenden Abschnitte 20', und ein Kerndurchmesser (2 × OE) der
nicht entfernten vorstehenden Abschnitte 20 ist kleiner
als der Kerndurchmesser (2 × OD) der
entfernten vorstehenden Abschnitte 20'. Die Schneidkante 24 wird
durch die Spannut 26 definiert und ist in einer minimalen
Durchmesser-Position in der geschliffenen Fläche A ausgebildet, wobei die
minimale Durchmesser-Position dem Kerndurchmesser (2 × OD) der
vorstehenden Abschnitte 20' entspricht. Folglich
wird der Durchmesser eines Drehorts der Schneidkante 24,
d. h. der Kerndurchmesser (2 × OD)
der vorstehenden Abschnitte 20', dem kleineren Durchmesser des
auszubildenden Innengewindes angeglichen.
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Es
wird ein Verfahren zur Herstellung des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 beschrieben,
der gemäß Vorbeschreibung
konstruiert ist. Zuerst kommt in dem Gewindeschleifschritt eine
Schleifscheibe, die ein Gewindeprofil hat, das an einer äußeren Umfangsfläche von
dieser ausgebildet ist, zur Anwendung, um an einer äußeren Umfangsfläche eines
stabähnlichen
Rohlings ein Gewinde auszubilden, welcher aus einem vergleichsweise
hochbeständigen
metallischen Material wie zum Beispiel Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl
oder Legierungsstahl gefertigt ist, und welcher zugeschnitten worden ist,
so dass er eine vorbestimmte Länge
hat. Als ein Ergebnis des Gewindeschleifschritts ist an dem freien
Endabschnitt des stabähnlichen
Rohlings, wie in 3 gezeigt, der Außengewindeabschnitt 14 ausgebildet,
der in seinem Querschnitt eine im Wesentlichen rechteckige Form
hat, die durch vier Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist,
und das Gewinde des Außengewindeabschnitts 14,
das sich entlang einer Schraubenlinie erstreckt, die einen vorbestimmten
Steigungswinkel hat, ist mit den vier radial auswärts vorstehenden
Abschnitten 20, 20' und
den ausgesparten Abschnitten 22, 22' versehen, welche den vorstehenden
Abschnitten 20, 20' angrenzen
und einen Durchmesser kleiner als diese haben. Die Tiefe des vorhergehend
bezeichneten Gewindes des Außengewindeabschnitts 14 ist
gleich der des auf der äußeren Umfangsfläche der
Schleifscheibe ausgebildeten Gewindeprofils, und ist zumindest in
dem voll ausgebildeten Gewindeabschnitt 18 konstant.
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Bei
diesem Gewindeschleifschritt wird der stabähnliche Rohling in vier verschiedenen
Positionen positioniert, welche in dem Winkelabstand von 90° in der Umfangsrichtung
des stabähnlichen
Rohlings winkelig voneinander beabstandet sind, und wird in den
entsprechenden Positionen gehalten. In jeder der Positionen wird
die äußere Umfangsfläche des
stabähnlichen
Rohlings mittels der rotierenden Schleifscheibe geschliffen, während der
stabähnliche Rohling
entlang eines Bogens bewegt wird, dessen Mittelpunkt sich in einem
Mittelpunkt der Krümmung der
entsprechenden der vier Seiten befindet, um dadurch das Gewinde
des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 derart
auszubilden, dass der Kerndurchmesser (2 × OD) der vorstehenden Abschnitte 20' gleich dem
kleineren Durchmesser (Spitzendurchmesser) des auszubildenden Innengewindes
ist, und dass der Spitzendurchmesser (2 × OB) der vorstehenden Abschnitte 20 gleich
dem Kerndurchmesser des auszubildenden Innengewindes ist.
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Als
nächstes
werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in einem Schritt zur Entfernung des vorstehenden Abschnitts die
vorstehenden Abschnitte 20°,
welche jeweils zwei vorstehenden Abschnitten 20, 20' entsprechen,
die aufeinander folgend angrenzend aneinander in der Schraubenrichtung
angeordnet sind, nach unten bis zu dem Kern durch Schleifen der
vorstehenden Abschnitte 20' in eine
Richtung entfernt, in welcher die jeweils zwei vorstehenden Abschnitte 20' angrenzend
aneinander in einem Abstand von einer Ganghöhe des Gewindes, d. h. in der
Richtung parallel zu der Achse des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 sind.
Dieser Schritt zur Entfernung des vorstehenden Abschnitts schafft
die geschliffenen Flächen
A, wie sie in 4 gezeigt sind.
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Dann
wird in einem Spannut-Ausbildungsschritt durch Schleifen auf der
stromaufwärts
gelegenen Seite, betrachtet in der Drehrichtung des Kaltformungs-Gewindebohrers 10,
einer Linie, welche die minimale Durchmesser-Position jeder der
geschliffenen Flächen
A die Spannut 26 ausgebildet, wie in 2 gezeigt
ist. Die Spannut 26 definiert die Schneidkante 24,
welche sich entlang der vorhergehend genannten Linie erstreckt.
Bei diesem Spannut-Ausbildungsschritt kommt eine Schleifscheibe zum
Einsatz, deren äußere Umfangsfläche eine Querschnittsform
hat, die im Wesentlichen mit einer Querschnittsform der Spannut 26 identisch
ist.
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5 zeigt
einen Prozess, in welchem das Innengewinde unter Nutzung des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ausgebildet wird, der so konstruiert ist, wie vorhergehend beschrieben
ist. In dem Prozess wird in der Oberfläche des Lochs, das vorhergehend in
dem Werkstück 30 ausgebildet
wurde, ein Hochpräzisions-Innengewinde 32 ausgebildet.
D. h., zuerst wird der kegelförmig
zulaufende vornliegende Abschnitt 16 des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 in
das Loch geschraubt und in die Oberfläche des in 5(a) gezeigten vorbereiteten Lochs gedrückt, und
die Oberfläche
des Lochs beginnt plastisch verformt zu werden, wie in 5(b) gezeigt ist. Wenn der voll ausgebildete Gewindeabschnitt
18 dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt 16 folgend in das Loch
geschraubt wird, wird die Oberfläche
des vorbereiteten Lochs weiter plastisch verformt, wodurch überschüssiges Material 34 des Werkstücks in der
Spitze des ausgebildeten Innengewindes 32 erscheint und
sich in der radialen Richtung des Lochs einwärts erstreckt, wie in 5(c) gezeigt ist. Das überschüssige Material 34 wird
mittels der Schneidkante 24 entfernt, welche die Spitze
des Innengewindes 32 passiert, wie in 5(d) gezeigt ist. Deshalb ist es möglich, das
der Kaltformungs-Gewindebohrer 10 das Innengewinde 32 in
seinem kleineren Durchmesser mit hoher Präzision ausbildet, selbst wenn
das Loch ein kegelförmig
zulaufendes Loch ist, welches mittels eines Elements, das zum Beispiel
aus einer als AC2C bekannten Druckguss-Leichtmetalllegierung gefertigt
ist, während
des Gussprozesses ausgebildet worden ist und dessen Abmessung schwierig
zu steuern ist. Das vorhergehend genannte kegelförmig zulaufende Loch hat zum Beispiel
einen Durchmesser von 11,30 mm an seinem Eingangsende und einen
Durchmesser von 10,80 mm an seinem Ausgangsende, welcher, welches
18 mm von dem Eingangsende entfernt ist, während ein üblicherweise empfohlener Bereich
des Durchmessers des vorbereiteten Lochs zur Ausbildung eines Innengewindes
der Klasse 6H 11,34–11,41
mm beträgt.
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Wie
vorhergehend beschrieben ist, ist der Kaltformungs-Gewindebohrer 10 derart
konstruiert, dass die vorstehenden Abschnitte 20' der vorstehenden
Abschnitte 20, 20',
welche in der axialen Richtung angrenzend aneinander sind, nach
unten bis zu dem Kern entfernt sind, und die Schneidkante 24,
die einen Durchmesser gleich dem kleineren Durchmesser des auszubildenden
Innengewindes 32 hat, ist an dem Abschnitt entsprechend
dem Kern jedes entfernten vorstehenden Abschnitts 20' ausgebildet. Demgemäß dient
die Schneidkante 24 dazu, das überschüssige Material 34 zu
entfernen, welches im Ergebnis der plastischen Verformung durch
das Greifen des Außengewindeabschnitts 14 in
die Fläche des
vorbereiteten Lochs von einem maximalen Kerndurchmesser des Außengewindeabschnitts 14 einwärts verschoben
worden ist, was in der Ausbildung des Hochpräzisions-Innengewindes 32 resultiert. Ferner
bewirkt die Entfernung des überschüssigen Materials 34 durch
die Schneidkante 24 die Reduzierung einer auf den Gewindebohrer 10 wirkenden Kaltformungsbelastung,
was auf geeignete Weise verhindert, dass der Gewindebohrer 10 aufgrund
eines übermäßigen Drehmoments
bricht, selbst wenn das vorbereitete Loch einen Innendurchmesser
hat, der kleiner als die untere Grenze ist.
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Gemäß der Konstruktion
des Kaltformungs-Gewindebohrers, der die Innenbearbeitungs-Schneidkanten 10 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
hat, befindet sich die maximale Durchmesser-Position des Kerns nicht
an den ausgesparten Abschnitten 22, 22', welche angrenzend den
vorstehenden Abschnitten 20, 20' des Außengewindeabschnitts 14 sind,
und eine durch die Spitze definierte Konkav-Konvex-Form und eine
durch den Kern definierte Konkav-Konvex-Form stimmen miteinander überein,
betrachtet in Umfangsrichtung des Kaltformungs-Gewindebohrers 10.
Diese Übereinstimmung
zwischen den entsprechenden Konkav-Konvex-Formen ermöglicht es,
dass der Grat und der Kern des Außengewindeabschnitts 14 mittels
der Schleifscheibe, die ein an ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildetes
Gewindeprofil hat, in einem Schritt, der als ein Gewindeschleifen
bezeichnet wird, mit hoher Präzision
und Effizienz gleichzeitig ausgebildet werden, wodurch der Kaltformungs-Gewindebohrer 10,
der eine hohe Präzision
hat, auf einfache und nicht teure Weise hergestellt werden kann.
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6 ist
eine Schnittansicht, die einen Außengewindeabschnitt eines herkömmlichen
Kaltformungs-Gewindebohrers 40 zeigt, der Innenbearbeitungs-Schneidkanten
hat. Wie in der Figur gezeigt ist, sind an dem Grat des Außengewindeabschnitts
vorstehende Abschnitte 42 ausgebildet, bzw, sind an dem
Kern des Außengewindeabschnitts
vorstehende Abschnitte 44 ausgebildet. Ferner ist jeweils
zwischen zweien der vorstehenden Abschnitte 42, welche
angrenzend aneinander sind, eine Spannut 46 ausgebildet,
wobei Schneidkanten 48, die miteinander zusammenwirken,
um den maximalen Kerndurchmesser zu haben, an den entsprechenden
vorstehenden Abschnitten 44 ausgebildet sind, die an dem
Kern ausgebildet sind. Demgemäß stimmen eine
durch die Spitze definierte Konkav-Konvex-Form und eine durch den
Kern definierte Konkav-Konvex-Form, betrachtet in der Umfangsrichtung des
Kaltformungs-Gewindebohrers 40, nicht miteinander überein.
Dies bedeutet, dass das Gewinde des Außengewindeabschnitts nicht
in einem einzelnen Gewindeschleifschritt ausgebildet werden kann,
bei welchem das Gewinde mittels einer Schleifscheibe ausgebildet
wird, die ein an ihrer äußeren Umfangsfläche ausgebildetes
Gewindeprofil hat. Stattdessen erfordert die Erzeugung des Außengewindeabschnitts
eine Vielzahl von verschiedenen Gewindeschleifschritten, so dass
der Grat und der Kern getrennt voneinander in den jeweiligen unterschiedlichen
Schritten ausgebildet werden. Die getrennten Schleifvorgänge komplizieren
nicht nur den Produktionsprozess, sondern machen es auch schwierig,
die Abmessungen des Gewindes zu steuern. Zur Erzielung einer hohen
Abmessungsgenauigkeit des Gewindes ist es unerlässlich, die Genauigkeit der
Gesamtheit des Außengewindeabschnitts
zu verbessern. Infolgedessen hat der herkömmliche Kaltformungs-Gewindebohrer einen
Nachteil derart, dass ein hohes Niveau der Schleiftechnik und hohe
Kosten für
die Produktion erforderlich sind.
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Es
werden einige andere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zur Identifizierung der
identischen Elemente werden die gleichen Bezugszeichen, wie sie
in dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzt wurden,
verwendet, und eine Beschreibung dieser Elemente wird nicht zur
Verfügung
gestellt.
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7 ist
eine Schnittansicht, die einen Außengewindeabschnitt eines Kaltformungs-Gewindebohrers 50 gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Gemäß der Figur weist jeder der
Abschnitte entsprechend den vorstehenden Abschnitten 20 ein
verschleißfestes Material 52 wie
zum Beispiel Sinterkarbid oder einen Höchstdruck-Sinterkörper auf,
welcher in den Abschnitt eingebettet und gefügt ist. Ein solches Material
dient dazu, die Haltbarkeit der vorstehenden Abschnitte 20 und
Schneidkanten 24 zu verbessern, welche eine große Kaltformungsbelastung
aufnehmen. Der Kaltformungs-Gewindebohrer 50 gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann aus Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl oder Legierungsstahl
als ein stabähnlicher
Rohling 54 gefertigt sein, welcher derart zugeschnitten
worden ist, dass er eine vorbestimmte Länge hat, wie in 8 gezeigt
ist. Zuerst wird eine Vielzahl von Streifen des verschleißfesten
Materials 52 derart in die äußere Umfangsfläche des
stabähnlichen
Rohlings 54 eingebettet, dass sie sich spiralförmig erstrecken.
In dem Gewindeschleifschritt werden die vorstehenden Abschnitte 20, 20' an den Abschnitten
ausgebildet, in welchen die Streifen des verschleißfesten
Materials 52 eingebettet sind, wodurch jedes Paar der vorstehenden
Abschnitte 20, 20',
welche voneinander um einen Abstand gleich der Ganghöhe beabstandet
sind, in der axialen Richtung spiralförmig aneinander angrenzend
sind, während
auch die geschliffenen Flächen
A und die Spannuten 26 derart ausgebildet sind, dass sie
sich spiralförmig
erstrecken. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die vorstehenden
Abschnitte 20 und die Schnittkanten 24, welche
eine größere Reibungsbeanspruchung
als die anderen Teile des Gewindebohrers 50 aufnehmen,
durch ein verschleißfestes
Material 52 wie zum Beispiel Sinterkarbid gebildet, wodurch
eine ausgezeichnete Genauigkeit des ausgebildeten Gewindes für eine lange Dauer gesichert
wird, während
ein Bruch des Gewindebohrers auf effektivere Weise als in dem Fall
verhindert wird, wenn die Gesamtheit des Gewindebohrers aus Sinterkarbid
gefertigt ist.
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9 zeigt
einen Querschnitt eines Außengewindeabschnitts
eines Kaltformungs-Gewindebohrers 60 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung. Wie in der Figur gezeigt ist, hat der Außengewindeabschnitt
eine im Wesentlichen sechseckige Querschnittsform, die durch sechs
Seiten definiert ist, von denen jede auswärts gekrümmt ist, wobei die vorstehenden
Abschnitte 20 in dem Winkelabstand von 60° gleich weit
winkelig voneinander beabstandet sind. Wie bei dem in 2 gezeigten
vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind die vorstehenden Abschnitte 20' entfernt, wobei jeder von diesen
jedem zweiten der entlang der Schraubenlinie ausgebildeten vorstehenden Abschnitte 20, 20' entspricht,
und die Spannuten 26 sind derart ausgebildet, dass die
Abschnitte entsprechend dem Kern der vorstehenden Abschnitte 20', d. h. die
maximalen Durchmesser-Positionen
des Kerndurchmessers die Schneidkanten 24 bilden.
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10 zeigt
einen Querschnitt eines Außengewindeabschnitts
eines Kaltformungs-Gewindebohrers 62 gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung. Wie in der Figur gezeigt ist, sind die vorstehenden
Abschnitte 20 in dem Winkelabstand von 120° in einer
Umfangsrichtung des Gewindebohrers 62 gleich weit winkelig
voneinander beabstandet. Der vorstehende Abschnitt 20' ist zwischen
einem Paar der vorstehenden Abschnitte 20 ausgebildet,
und der vorstehende Abschnitt 20' ist nach unten bis zu dem Kern
entfernt. Ferner ist die Spannut 26 derart ausgebildet,
dass der Abschnitt entsprechend dem Kern des vorstehenden Abschnitts 20', d. h. die
maximale Durchmesser-Position des Kerndurchmessers die Schneidkante 24 bildet.
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11 ist
eine Ansicht in Vergrößerung,
die einen wesentlichen Abschnitt eines Kaltformungs-Gewindebohrers 64 gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung zeigt. Wie in der Figur gezeigt ist, ist die Spannut 26 derart ausgebildet,
dass sie sich über
den ganzen voll ausgebildeten Gewindeabschnitt 18 und einen
Abschnitt des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16, welcher angrenzend
dem voll ausgebildeten Gewindeabschnitt 18 ist, in der
axialen Richtung des Gewindebohrers 64 erstreckt. D. h.,
die Spannut 26 erstreckt sich bis zu dessen abschließendem Ende,
welches sich an dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt 16 befindet. Die Spannut 26 wird
somit bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
aufgrund der folgenden zwei Gründe ausgebildet.
Die Tiefe der Spannut 26 ist geringer als die bei dem in 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel, und
der Kegelwinkel des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16 ist größer als
der bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel.
Selbst wenn nur einer der vorhergehend genannten zwei Gründe vorliegt,
wird die Spannut 26 ausgebildet, wie vorhergehend beschrieben
ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
gibt es eine Ölnut 66,
welche derart ausgebildet ist, dass sie sich von dem vorhergehend
genannten abschließenden
Ende der Spannut 26 zu dem freien Ende des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts 16 erstreckt. Die Ölnut 66 hat
eine Breite, die kleiner als die der Spannut 26 ist und
hat eine rechtwinklige Form im Querschnitt. Die Ölnut 66 ist vorzugsweise
derart ausgebildet, dass sie sich in eine Richtung erstreckt, welche
in Bezug auf die Achse des Gewindebohrers 64 um einen Winkel,
der im Wesentlichen gleich einer Hälfte des Kegelwinkels α des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts, d. h. um einen Winkel geneigt ist, der
durch die rechte und linke gerade Linie definiert ist, die sich
entlang des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16 erstrecken und
einander schneiden, wie in 11 gezeigt
ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist es aufgrund der Bereitstellung der Ölnut 66, die dazu
dient, das abschließende
Ende der Spannut 26 und das freie Ende des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts 16 zu verbinden, auf vorteilhafte
Weise möglich,
ein Schmieröl
auf das Innengewinde aufzutragen, welches ausgebildet wird, obgleich
sich die Spannut 26 in der axialen Richtung nicht über den ganzen
Außengewindeabschnitt 14 erstreckt.
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12 ist
eine Ansicht, die einen wesentlichen Teil eines Kaltformungs-Gewindebohrers 70 gemäß noch einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dieser Erfindung in Vergrößerung zeigt.
Wie in der Figur gezeigt ist, sind in axialer Richtung eine zweite
geschliffene Fläche
A' und eine zweite
Spannut 26' über den
ganzen kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt 16 ausgebildet. Die
zweite geschliffene Fläche
A' wird durch Entfernen
der vorstehenden Abschnitte 20' nach unten bis zu dem Kern durch
Flachschleifen erzielt. Die zweite Spannut 26' befindet sich angrenzend
der Spannut 26. Die zweite geschliffene Fläche A' und die geschliffene
Fläche
A haben die gleiche Querschnittsform miteinander, und die zweite Spannut 26' und die Spannut 26 haben
die identische Querschnittsform miteinander. Die zweite geschliffene
Fläche
A' und die zweite
Spannut 26' erstrecken sich
in eine Richtung, die in Bezug auf die Achse des Gewindebohrers 70 um
einen Winkel geneigt ist, der im Wesentlichen gleich einer Hälfte des
Kegelwinkels des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16 ist, um eine zweite
Schneidkante 24' auszubilden,
welche sich über
den ganzen kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitt 16 in die axiale Richtung erstreckt
und welche durch Entfernen jener der vorstehenden Abschnitte 20, 20', welche aneinander
axial angrenzend sind, nach unten bis zu dem Kern erzielt wird.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
dient die zweite Schneidkante 24' dazu, das überschüssige Material zu entfernen,
das den Kern des Gewindes an dem kegelförmig zulaufenden vornliegenden
Abschnitt 16 erreicht, welcher eine größere Kaltformungsbelastung
als die anderen Ab schnitte des Gewindebohrers aufnimmt. Deshalb
ist die zweite Schneidkante 24' wirkungsvoll, um das auf den Gewindebohrer 70 wirkende
Drehmoment zu reduzieren, und auf geeignete Weise ein Brechen des Gewindebohrers 70 zu
verhindern, selbst wenn in einem kleinen Loch, z. B. einem in dem
Gussprozess des Werkstücks
ausgebildeten kegelförmig
zulaufenden Loch ein Innengewinde auszubilden ist.
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Während ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Zeichnungen erklärt worden
ist, ist die vorliegende Erfindung in anderen Formen anwendbar.
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Bei
dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind zum Beispiel
die vorstehenden Abschnitte 20' entfernt, von denen jeder jedem
zweiten oder jedem dritten der vorstehenden Abschnitte 20, 20' entspricht,
die entlang der vorbestimmten Schraubenlinie ausgebildet sind. Es
kann jedoch jede gewünschte
Anzahl der vorstehenden Abschnitte 20, 20' nach unten
bis zu dem Kern entfernt werden, vorausgesetzt, dass die gewünschte Anzahl eine
Anzahl ist, welche ein Teiler der Anzahl der vorstehenden Abschnitte 20, 20' pro Ganghöhe des Außengewindeabschnitts 14 ist,
und welche eine andere als „eins" ist, so dass die
entfernten vorstehenden Abschnitte 20' aufeinander folgend und angrenzend aneinander
angeordnet sind. Wenn es zum Beispiel vier vorstehende Abschnitte 20, 20' pro Ganghöhe des Außengewindeabschnitts 14 gibt,
wird jeder zweite vorstehende Abschnitt 20' (zwei vorstehende Abschnitte pro
Ganghöhe)
oder jeder vierte vorstehende Abschnitt 20' (ein vorstehender pro Ganghöhe) entfernt.
Wenn es sechs vorstehende Abschnitte 20, 20' pro Ganghöhe des Außengewindeabschnitts 14 gibt,
wird jeder zweite vorstehende Abschnitt 20' (zwei vorstehende Abschnitte pro
Ganghöhe),
jeder dritte vorstehende Abschnitt 20' (zwei vorstehende Abschnitte pro
Ganghöhe)
oder jeder sechste vorstehende Abschnitt 20' (ein vorstehender pro Ganghöhe) entfernt.
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Bei
dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 werden
die Schneidkante 24 und die Spannut 26 beide derart
ausgebildet, dass sie sich in der axialen Richtung über den ganzen
Außengewindeabschnitt 14 erstrecken.
Die Schneidkante 24 und die Spannut 26 können jedoch sowohl
an beiden Abschnitten 14 und 16 oder einem der
Abschnitte, einem Abschnitt des Außengewindeabschnitts 14 oder
einem Abschnitt des kegelförmig zulaufenden
vornliegenden Abschnitts 16 ausgebildet sein. Diese Anordnung
bietet auch im Wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1.
Der vorhergehend bezeichnete Abschnitt des Außengewindeabschnitts 14 besteht vorzugsweise
aus einem Abschnitt des Außengewindeabschnitts 14,
welcher angrenzend dem kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitt 16 ist, und einer gesamten
axialen Länge
des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16. Der vorhergehend
bezeichnete Abschnitt des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16 besteht vorzugsweise
aus einem Abschnitt des kegelförmig
zulaufenden vornliegenden Abschnitts 16, welcher angrenzend
dem voll ausgebildeten Gewindeabschnitt 18 ist.
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Ferner
sind bei dem vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß 1 die
geschliffenen Flächen
A und die Spannuten 26 derart ausgebildet, dass sie sich
linear und parallel zu der Achse des Kaltformungs-Gewindebohrers 10 erstrecken.
Die geschliffenen Flächen
A und die Spannuten 26 können jedoch derart ausgebildet
sein, dass sie sich schraubenförmig
erstrecken, unabhängig von
den Spannuten 26 können Ölnuten ausgebildet sein,
die sich linear oder schraubenförmig über die gesamte
axiale Länge
des Außengewindeabschnitts erstrecken.
Im letztgenannten Fall können
die Ölnuten
auf dem Weg in der axialen Richtung mit den Spannuten 26 in
Verbindung stehen.
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Des
Weiteren kann jeder der Kaltformungs-Gewindebohrer 10, 50, 60, 62, 64, 70 der
vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiele eine
Fläche
haben, die durch eine geeignete Nitrierbehandlung gehärtet ist
oder mit einem Beschichtungsmaterial wie zum Beispiel TiN oder TiCN
beschichtet ist, oder alternativ dazu kann der gesamte Körper des
Gewindebohrers aus Schnellarbeitsstahl, der eine Härte von
HRC 64–70 hat,
Sinterkarbid, das eine Härte
von HRC 85–95 hat,
oder feinkörnigem Sinterkarbid
bestehen. Ferner kann jede der Schneidkanten 24 eine Oberfläche haben,
welche mit einer Hart-Kohlenstoff-Schicht beschichtet ist.
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Des
Weiteren ist bei den vorhergehend genannten Ausführungsbeispielen der Durchmesser der
Schneidkanten 24, d. h. der maximale Durchmesser des Kerns
gleich dem kleineren Durchmesser des Innengewindes. Dies bedeutet,
dass der Durchmesser der Schneidkanten 24 derart bestimmt
wird, dass er im Wesentlichen innerhalb einer erforderlichen Toleranz
des kleineren Durchmessers des auszubildenden Innengewindes ist.
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Des
Weiteren werden bei dem vorhergehend genannten Ausführungsbeispielen
die vorstehenden Abschnitte 20 derart ausgebildet, dass
sie die gleiche Höhe
haben. Wenn jedoch die entfernten vorstehenden Abschnitte 20' in einem vorbestimmten
Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen sind, um die zwei oder
mehr nicht entfernten vorstehenden Abschnitte 20 zwischen
den angrenzenden Spannuten 26 zu schaffen, können diese
vorstehenden Abschnitte 20 unterschiedliche Höhen haben,
so dass die Höhe
eines stromabwärts
gelegenen Abschnitts der angrenzenden zwei vorstehenden Abschnitte 20, betrachtet
in der Drehrichtung, größer als
die des anderen vorstehenden Abschnitts 20 ist, welcher
sich auf der stromaufwärts
gelegenen Seite des vorhergehend bezeichneten stromabwärts gelegenen
Abschnitts des angrenzenden zwei vorstehenden Abschnitte 20 befindet,
so dass alle vorstehenden Abschnitte 20 auf einheitliche
Weise mit dem plastischen Verformungswiderstand belastet werden.
Diese Anordnung ist wirkungsvoll, um auf geeignete Weise zu verhindern,
dass die vorstehenden Abschnitte 20 brechen, was zu einer
verbesserten Haltbarkeit des Kaltformungs-Gewindebohrers führt.
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Während die
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im Vorhergehenden nur zum Zweck der Veranschaulichung
beschrieben worden sind, kann die vorliegende Erfindung verschiedene Modifikationen
umfassen, ohne sich vom Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen,
welcher in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
vorhergehend beschrieben ist, ist der Kaltformungs-Gewindebohrer mit
der Innenbearbeitungs-Schneidkante geeignet, um ein Innengewinde durch
plastische Verformung auszubilden.