EP0613410B1 - Non-cutting tool for producing inner profiles - Google Patents
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- EP0613410B1 EP0613410B1 EP92923667A EP92923667A EP0613410B1 EP 0613410 B1 EP0613410 B1 EP 0613410B1 EP 92923667 A EP92923667 A EP 92923667A EP 92923667 A EP92923667 A EP 92923667A EP 0613410 B1 EP0613410 B1 EP 0613410B1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- tool
- tool elements
- elements
- workpiece
- spreading element
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/56—Making machine elements screw-threaded elements
Definitions
- the invention relates to a tool for the non-cutting production of internal contours on workpieces and in particular internal threads.
- the thread rolling is mainly suitable for solid workpieces, whereby it results in a high work hardening and an uninterrupted fiber flow with a short processing time.
- Threading is essentially suitable for thin-walled, rotationally symmetrical parts, preferably made of aluminum.
- Threading is created by pushing the thin-walled part between the rollers. However, the part must rotate.
- Tapping is only suitable if the material thickness is sufficient and produces an interrupted fiber course with a long machining time.
- a tool for the non-cutting production of internal threads is known.
- This known tool has two segments which are arranged in a basic state such that they can be inserted into the tubular workpiece.
- a spreading element moves the segments by moving in a radial direction into an engagement state in which the segments are pressed onto the tubular component in such a way that they (partially) form the thread.
- this tool does not provide a complete thread if it is not rotated and moved during use, as there are gaps between the segments. This means that no screw can be screwed into the internal thread produced with this tool without additional machining processes.
- DE 39 33 292 shows a spreading tool for a shaping device for producing hollow workpieces with a desired inner contour.
- the tool essentially has a three-part construction, which is composed of an inner punch 8, a molding ring 4 which carries out the pressing process and the molding segments 11 and 12 provided within an expansion sleeve.
- a stamp is inserted into the spreading tool, which, by means of appropriate counterpressure, leaves the mold segments in their closed contour against an external force.
- the pressing process itself is effected by lowering the form ring 4 so that the material of the workpiece is pressed against the contour of the segments from the outside. It is essential here that the flow of force acts on the workpiece from the outside. The material of the workpiece is thus pressed onto the outer contour of the segment shape which is apparent in the interior of the workpiece. A desired deformation of the inner contour can thus be obtained if, in addition to the inner deformation, the outer contour of the workpiece is also deformed.
- the invention has for its object a tool for the non-cutting production of inner contours To specify workpieces and in particular internal threads, which allows the production of, for example, "self-contained”, ie all-round contours and in particular of threads with high accuracy and surface quality with a short machining time, without the tool being quickly worn out.
- inner contours in workpieces should be shaped in this way without changing the outer contour of the workpiece itself.
- the tool according to the invention should, if appropriate, make it possible to carry out cutting or separating processes.
- At least three tool elements are provided, which are arranged in the engaged state in such a way that they connect to one another without a gap.
- the tool elements are provided on their engagement surface with a contour that is complementary to the desired inner contour.
- the contour of the respective engagement surfaces does not necessarily have to be designed such that a thread is produced. Rather, the tool elements can be provided with a different (even non-uniform) shape instead of a thread, so that any internal contours can be created. If required, these contours can result in a closed circle (360 °).
- the individual tool elements prefferably be provided with different contours on their engagement surface. This makes it possible, for example, to introduce a thread only over a part of the circumference and to push back the material of the workpiece in the part of the circumference into which no thread is to be introduced "behind the thread base”.
- very thin-walled, cold-formable materials can be processed without separating the fiber course and a large strain hardening. It is also possible to incorporate sealing surfaces or to calibrate sealing surfaces that have already been created or to protect them from possible damage.
- the elements can also perform not only a linear movement, but also a movement composed of several linear movements.
- the tool according to the invention does not require any rotating tool elements or counterholders, i.e. simple requirements are placed on the drives.
- the tool according to the invention for the non-cutting production of internal contours on workpiece recesses with a free cross section or for carrying out cutting work of such workpieces has, from the inside out, a plurality of tool elements which are arranged in the basic state in such a way that they can be inserted into the recess of the workpiece.
- an expansion element converts the tool elements into an engagement state in which the workpiece elements are pressed against the workpiece walls in such a way that they form the desired contour or carry out cutting, notching or perforating work.
- the tool elements are arranged in the engaged state in such a way that they connect to one another without space for the cutting or shearing process (segmentation) of the workpiece.
- the number of tool elements is determined by the respective cross section of the workpiece.
- the number of sides or corners of the polygon corresponds to the number of required leading and trailing tool elements. For example, if the workpiece has a rectangular profile, four leading and four lagging tool elements are required.
- a completely circumferential thread can thus be created by appropriately designing the main and secondary elements.
- the elements are designed that, starting from an initial position (diameter smaller than thread core diameter), they reach an end position in which they produce a complete thread, ie an end position in which there are no gaps between the individual segments in the extended state.
- FIG. 1 corresponding representations for a variant of the first embodiment, which differs from the example shown in Fig. 1 in that instead of four tool elements (main elements) 1.1 with a threaded structure on the outer surface and four trailing Tool elements (secondary elements) 1.2 there are three elements each. Accordingly, a hexagonal extension cone 3 is provided.
- the further training and the mode of operation correspond to the first embodiment.
- FIG. 3a shows a longitudinal section through a further variant of the first exemplary embodiment
- FIGS. 3a to 3d show corresponding cross sections, FIG. 3d showing a modification of the design shown in FIGS. 3b and 3c.
- three main and secondary elements 1.1 and 1.2 are moved linearly outward from a basic state and produce a completely circumferential thread (FIG. 3c).
- An “intermediate step” is shown in FIG. 3b.
- Fig. 4 shows a second embodiment in which two main elements formed as circular sections 1.1 rotatably supported on one side and moved outwards on circular paths by a secondary element 1.2.
- the process can also be viewed as a spreading process between two "jaws”.
- FIG. 5 shows a third exemplary embodiment, in which a thread contour is provided only on every second segment.
- the segments without a thread contour are "advanced" over the outer contour of the segments with a thread contour, so that the material of the workpiece is pushed back "behind the thread base" in the part of the circumference into which no thread is to be introduced (FIG. 5c).
- FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which a sealing surface can be produced by a corresponding design of the tool elements in the area of the thread.
- a sealing surface is to be provided if a closure means with a sealing function is to be introduced into the thread to be produced.
- This sealing surface can be produced both in the case of external and internal threads by the tool elements and / or additional shape-supporting or shape-generating auxiliary elements 7. If undercuts are created when creating the sealing surface, separable counterholders 5 must be used.
- extension mechanisms can of course also be used:
- an eccentrically mounted circular disc or a cam disc is rotated and thus leads the tool elements to the outside.
- the cam can also be designed in a special curve shape in order to enable targeted shaping or the application of force.
- the tool elements can also be extended by a lever mechanism, e.g. Articulated lever principle. This results in a forced return.
- a lever mechanism e.g. Articulated lever principle. This results in a forced return.
- the tool elements are e.g. radial movement of a wedge extended.
- the guide system external guidance of the tool elements has been used as the guide system.
- the tool elements are guided through a plate arranged below or above or plates 2 arranged on both sides with integrated linear guide elements.
- Rails of various shapes as well as ball or pin guides can be used as guide elements.
- An internal tool guide can of course also be used.
- linear guide elements are integrated into the tool elements.
- the guide elements can be designed as plates with guide rails in various shapes or as pin guides.
- Radial or axial bearings can also be used. Such bearings are used especially in lever systems used and replace the linear guide elements.
- the forced return can be generated by a lever mechanism, which causes the tool elements to be extended and retracted.
- Another possibility of the forced reset can be done by interlocking guide systems both in the tool elements and in an extension cone or wedge. As a result, the tool elements are forcibly retracted during the return stroke of the extension cone.
- FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a tool for carrying out complete separating processes (segmentation) from the inside to the outside.
- the tool is inserted into the hollow profile.
- leading tool elements 1.1 main elements
- trailing tool elements 1.2 secondary elements
- the tool elements 1.2 are retracted and extended by means of a cross-shaped extension cone 3 as a spreading element.
- the tool elements 1.1 are guided through a cover and base plate 2 with pins and elongated holes in the tool elements or through other suitable guide systems.
- the secondary elements 1.2 are connected by interlocking guides with the main elements and the outer cone 3, so that a forced forward or return occurs.
Landscapes
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zur spanlosen Herstellung von Innenkonturen an Werkstücken und insbesondere von Innengewinden.The invention relates to a tool for the non-cutting production of internal contours on workpieces and in particular internal threads.
Innengewinde werden derzeit im wesentlichen gerollt, gedrückt, geschnitten oder gegossen.Internal threads are currently essentially rolled, pressed, cut or cast.
Dabei eignet sich das Gewinderollen hauptsächlich für massive Werkstücke, wobei es eine hohe Kaltverfestigung und einen ununterbrochenen Faserverlauf bei geringer Bearbeitungsdauer bewirkt.The thread rolling is mainly suitable for solid workpieces, whereby it results in a high work hardening and an uninterrupted fiber flow with a short processing time.
Das Gewindedrücken eignet sich im wesentlichen für dünnwandige, rotationssymmetrische Teile, vorzugsweise aus Aluminium. Mit zwei profilierten Rollen, von denen eine fest angeordnet und die andere zustellbar ist, wird das Gewinde durch Durchdrücken des dünnwandigen Teiles zwischen den Rollen erzeugt. Dabei muß das Teil jedoch rotieren.Threading is essentially suitable for thin-walled, rotationally symmetrical parts, preferably made of aluminum. With two profiled rollers, one of which is arranged in a fixed position and the other is adjustable, the thread is created by pushing the thin-walled part between the rollers. However, the part must rotate.
Das Gewindeschneiden ist nur bei ausreichenden Materialstärken geeignet und erzeugt einen unterbrochenen Faserverlauf bei großer Bearbeitungsdauer.Tapping is only suitable if the material thickness is sufficient and produces an interrupted fiber course with a long machining time.
Letztlich ist das Gießen eines Gewindes sehr aufwendig; dennoch ergibt sich eine oft nicht ausreichende Genauigkeit bei sehr hoher Bearbeitungsdauer.Ultimately, casting a thread is very complex; nevertheless there is often insufficient accuracy with a very long processing time.
Aus der DE 32 00 755 Al ist ein Werkzeug zur spanlosen Herstellung von Innengewinden bekannt. Dieses bekannte Werkzeug weist zwei Segmente auf, die in einem Grundzustand derart angeordnet sind, daß sie in das rohrförmige Werkstück einführbar sind. Ein Spreizelement überführt die Segmente durch eine Bewegung in Radialrichtung in einen Eingriffszustand, in dem die Segmente an dem rohrförmigen Bauteil derart angedrückt werden, daß sie das Gewinde (teilweise) formen.From DE 32 00 755 Al a tool for the non-cutting production of internal threads is known. This known tool has two segments which are arranged in a basic state such that they can be inserted into the tubular workpiece. A spreading element moves the segments by moving in a radial direction into an engagement state in which the segments are pressed onto the tubular component in such a way that they (partially) form the thread.
Dieses bekannte gattungsgemäße Werkzeug hat jedoch den Nachteil, daß mit ihm nicht ohne weiteres technisch nutzbare Innengewinde hergestellt werden können:However, this known generic tool has the disadvantage that it cannot be used to easily produce technically usable internal threads:
Insbesondere erhält man mit diesem Werkzeug, wenn es beim Einsatz nicht gedreht und verschoben wird, kein vollständiges Gewinde, da zwischen den Segmenten Lücken vorhanden sind. Somit kann in das mit diesem Werkzeug ohne zusätzliche Bearbeitungsvorgänge hergestellte Innengewinde keine Schraube eingedreht werden kann.In particular, this tool does not provide a complete thread if it is not rotated and moved during use, as there are gaps between the segments. This means that no screw can be screwed into the internal thread produced with this tool without additional machining processes.
Folgerichtig ist in der DE 32 00 755 A1 angegeben, daß zum Einprägen eines vollständigen Gewindes ein weiteres Werkzeug verwendet wird, das um ca. 90° gedreht und zusätzlich um eine viertel Steigung linear verschoben ist. Dies erhöht aber nicht nur den Fertigungsaufwand, sondern kann auch zu Fertigungsfehlern führen. Darüberhinaus wird der Verschleiß des Werkzeugs erhöht.It is consequently stated in DE 32 00 755 A1 that a further tool is used for embossing a complete thread, which tool is rotated by approximately 90 ° and is additionally displaced linearly by a quarter pitch. This not only increases the manufacturing effort, but can also lead to manufacturing errors. The wear on the tool is also increased.
Wohl aus diesem Grunde hat das aus der DE 32 00 755 Al bekannte Werkzeug keine weitergehende Bedeutung erlangt.It is for this reason that the tool known from DE 32 00 755 A1 has no further significance.
Ferner ist aus der DE 39 33 292 ein Spreizwerkzeug für eine Formungseinrichtung zur Herstellung hohler Werkstücke mit einer gewünschten Innenkontur zu entnehmen. Das Werkzeug weist im wesentlichen einen dreiteiligen Aufbau auf, der sich aus einem inneren Stempel 8, einem den Preßvorgang durchführenden Formring 4 sowie den innerhalb einer Spreizhülse vorgesehenen Formsegmenten 11 und 12 zusammensetzt.Furthermore, DE 39 33 292 shows a spreading tool for a shaping device for producing hollow workpieces with a desired inner contour. The tool essentially has a three-part construction, which is composed of an inner punch 8, a
Für die Formgebung eines Werkstückes wird dieses auf einen Werkstückträger aufgebracht, der das Werkstück relativ zu den Formsegmenten, die innerhalb des Werkstückes eine nahtlose Innenkontur bilden, positioniert. Im weiteren wird zur Beibehaltung der inneren, geschlossenen Kontur ein Stempel in das Spreizwerkzeug eingeführt, der durch entsprechenden Gegendruck die Formsegmente entgegen einer äußeren Krafteinwirkung in ihrer geschlossenen Kontur beläßt. Der Preßvorgang selbst wird durch Herabsenken des Formrings 4 bewirkt, so daß von Außen das Material des Werkstückes gegen die Kontur der Segmente gepreßt wird. Hierbei ist wesentlich, daß der Kraftfluß von Außen auf das Werkstück einwirkt. Das Material des Werkstückes wird somit auf die Außenkontur der Segmentform gedrückt, die sich im Inneren des Werkstückes abzeichnet. Eine gewünschte Verformung der Innenkontur ist somit zu erhalten, sofern neben der Innenverformung zugleich auch die Außenkontur des Werkstückes verformt wird.For the shaping of a workpiece, this is applied to a workpiece carrier, which positions the workpiece relative to the mold segments that form a seamless inner contour within the workpiece. Furthermore, in order to maintain the inner, closed contour, a stamp is inserted into the spreading tool, which, by means of appropriate counterpressure, leaves the mold segments in their closed contour against an external force. The pressing process itself is effected by lowering the
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zur spanlosen Herstellung von Innenkonturen an Werkstücken und insbesondere von Innen-gewinden anzugeben, das bei kurzer Bearbeitungsdauer die Herstellung beispielsweise von "in sich geschlossenen", d.h. rundumlaufenden Konturen und insbesondere von Gewinden mit hoher Genauigkeit und Oberflächengüte erlaubt, ohne daß das Werkzeug schnell verschleißen würde. Ferner sollen Innenkonturen in Werkstücken derart zu formen sein, ohne dabei die Außenkontur des Werkstükkes selbst zu verändern. Darüberhinaus soll es mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug gegebenenfalls möglich sein, Schneid- bzw. Trennvorgänge durchzuführen.The invention has for its object a tool for the non-cutting production of inner contours To specify workpieces and in particular internal threads, which allows the production of, for example, "self-contained", ie all-round contours and in particular of threads with high accuracy and surface quality with a short machining time, without the tool being quickly worn out. Furthermore, inner contours in workpieces should be shaped in this way without changing the outer contour of the workpiece itself. In addition, the tool according to the invention should, if appropriate, make it possible to carry out cutting or separating processes.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für die Herstellung von Innenkonturen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention for the production of inner contours by the features of
Es sind dabei wenigstens drei Werkzeugelemente vorgesehen, die im Eingriffszustand so angeordnet sind, daß sie ohne Zwischenraum aneinander anschließen.At least three tool elements are provided, which are arranged in the engaged state in such a way that they connect to one another without a gap.
Hierbei sind selbstverständlich die Werkzeugelemente an ihrer Eingriffsfläche mit einer Kontur versehen, die komplementär zu der gewünschten Innenkontur ist.Here, of course, the tool elements are provided on their engagement surface with a contour that is complementary to the desired inner contour.
Die Kontur der jeweiligen Eingriffsflächen muß nicht notwendiger Weise so ausgebildet sein, daß ein Gewinde hergestellt wird. Vielmehr können die Werkzeugelemente anstelle eines Gewindes auch mit einer anderen (auch ungleichmäßigen) Form versehen werden, so daß beliebige Innenkonturen erzeugt werden können. Diese Konturen können - wenn gefordert - einen geschlossenen Kreis (360°) ergeben.The contour of the respective engagement surfaces does not necessarily have to be designed such that a thread is produced. Rather, the tool elements can be provided with a different (even non-uniform) shape instead of a thread, so that any internal contours can be created. If required, these contours can result in a closed circle (360 °).
Selbstverständlich ist es gemäß Anspruch 9 aber auch möglich, daß die einzelnen Werkzeugelemente an ihrer Eingriffsfläche mit jeweils unterschiedlichen Konturen versehen sind. Damit ist es beispielsweise möglich, ein Gewinde lediglich über einen Teil des Umfangs einzubringen, und das Material des Werkstücks in dem Teil des Umfangs, in den kein Gewinde eingebracht werden soll, "hinter den Gewindeboden" zurückzudrücken.Of course, it is also possible, according to claim 9, for the individual tool elements to be provided with different contours on their engagement surface. This makes it possible, for example, to introduce a thread only over a part of the circumference and to push back the material of the workpiece in the part of the circumference into which no thread is to be introduced "behind the thread base".
In jedem Falle können sehr dünnwandige, kaltverformbare Werkstoffe ohne Trennung des Faserverlaufs und einer großen Kaltverfestigung bearbeitet werden. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, Dichtflächen einzuarbeiten bzw. schon erzeugte Dichtflächen zu kalibrieren oder vor einer möglichen Beschädigung zu schützen. Auch können die Elemente nicht nur eine Linearbewegung, sondern auch eine aus mehreren Linearbewegungen zusammengesetzte Bewegung ausführen. Dabei erfordert das erfindungsgemäße Werkzeug keine rotierenden Werkzeugelemente oder Gegenhalter, d.h., es werden einfache Anforderungen an die Antriebe gestellt.In any case, very thin-walled, cold-formable materials can be processed without separating the fiber course and a large strain hardening. It is also possible to incorporate sealing surfaces or to calibrate sealing surfaces that have already been created or to protect them from possible damage. The elements can also perform not only a linear movement, but also a movement composed of several linear movements. The tool according to the invention does not require any rotating tool elements or counterholders, i.e. simple requirements are placed on the drives.
Damit können mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Werkzeug mit einfachen Maschinen Gewinde hergestellt werden, wobei die Standzeiten der Werkzeuge groß sind.In this way, threads can be produced with simple tools using a tool designed according to the invention, the tool life being long.
In den Ansprüchen 12 folgende sind Realisierungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens beschrieben, die das Schneiden von rohrförmigen Werkstücken oder von Werkstücken mit beliebigem Querschnitt von innen nach außen ohne Umformung des Rohres ermöglichen. Darüberhinaus ermöglichen diese Realisierungen die spanlose Herstellung von Innenkonturen an Werkstücken geschaffen, die im Querschnitt frei wählbare Formen aufweisen, also beispielsweise als Rechteckprofile, oder oval, oder als Konturen zusammengesetzt aus einzelnen Kurventeilen, ausgebildet sind.In the following
Letztlich kann neben Umformarbeiten auch das vollständige oder teilweise Trennen bzw. Schneiden von Werkstücken oder das Einbringen von Durchbrüchen in die Wandung des Werkstücks realisiert werden.Ultimately, in addition to forming work, the complete or partial cutting or cutting of workpieces or the introduction of openings in the wall of the workpiece can also be realized.
Das erfindungsgemäße Werkzeug zur spanlosen Herstellung von Innenkonturen an Werkstückausnehmungen freien Querschnitts bzw. zur Durchführung von Trennarbeiten solcher Werkstücke weist von innen nach außen mehrere Werkzeugelemente auf, die im Grundzustand derart angeordnet sind, daß sie in die Ausnehmung des Werkstücks einführbar sind. Ein Spreizelement überführt die Werkzeugelemente durch eine Bewegung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Werkstücks in einen Eingriffszustand, in dem die Werkstückelemente an den Werkstückwandungen derart angedrückt werden, daß sie die gewünschte Kontur formen bzw. Schneid-, Kerb-oder Perforierarbeiten durchführen.The tool according to the invention for the non-cutting production of internal contours on workpiece recesses with a free cross section or for carrying out cutting work of such workpieces has, from the inside out, a plurality of tool elements which are arranged in the basic state in such a way that they can be inserted into the recess of the workpiece. By means of a movement essentially perpendicular to the surface of the workpiece, an expansion element converts the tool elements into an engagement state in which the workpiece elements are pressed against the workpiece walls in such a way that they form the desired contour or carry out cutting, notching or perforating work.
Erfindungsgemäß sind dabei die Werkzeugelemente im Eingriffszustand so angeordnet, daß sie für den Schneid- bzw. Abschervorgang (Segmentierung) des Werkstückes ohne Zwischenraum aneinander anschließen.According to the invention, the tool elements are arranged in the engaged state in such a way that they connect to one another without space for the cutting or shearing process (segmentation) of the workpiece.
Die Zahl der Werkzeugelemente wird vom jeweiligen Querschnitt des Werkstückes vorgegeben. Für Dreieck- und Rechteckprofile des Werkstückes entspricht die Seiten- bzw. Eckenzahl des Polygons der jeweiligen Zahl der erforderlichen vorauseilenden und nacheilenden Werkzeugelemente. Weist das Werkstück beispielsweise ein Rechteckprofil auf, so sind vier vorauseilende und vier nacheilende Werkzeugelemente erforderlich.The number of tool elements is determined by the respective cross section of the workpiece. For triangular and rectangular profiles of the workpiece, the number of sides or corners of the polygon corresponds to the number of required leading and trailing tool elements. For example, if the workpiece has a rectangular profile, four leading and four lagging tool elements are required.
Das vollständige Trennen am Umfang des Werkstückes (Segmentieren) oder das Herstellen von Durchbrüchen, Perforierungen, Einkerbungen usw. läßt sich auch bei nichtmetallischen Werkstoffen, z.B. Pappröhren, Kunststoffteile bzw. -profile u.a.m. durchführen.The complete separation on the circumference of the workpiece (segmentation) or the creation of openings, perforations, notches, etc. can also be done with non-metallic materials, e.g. Cardboard tubes, plastic parts or profiles, etc. carry out.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
- Fig. 1a
- einen Längsschnitt, und
- Fig. 1b und 1c
- einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,
- Fig. 2a bis 2c
- entsprechende Darstellungen für eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 3a bis 3d
- entsprechende Darstellung für eine weitere Variante des ersten Ausführungsbeispiels,
- Fig. 4
- einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel,
- Fig. 5a
- einen Längsschnitt, und
- Fig. 5b und 5c
- einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,
- Fig. 6
- ein Werkzeug mit der zusätzlichen Möglichkeit der Herstellung von Dichtflächen, und
- Fig. 7a
- einen Längsschnitt, und
- Fig. 7b und 7c
- einen Querschnitt durch eine Anordnung zum Schneiden bzw. Abscheren von Rechteckhohlprofilen.
- Fig. 1a
- a longitudinal section, and
- 1b and 1c
- 3 shows a cross section through a first exemplary embodiment,
- 2a to 2c
- corresponding representations for a variant of the first exemplary embodiment,
- 3a to 3d
- corresponding representation for a further variant of the first exemplary embodiment,
- Fig. 4
- 3 shows a cross section through a second exemplary embodiment,
- Fig. 5a
- a longitudinal section, and
- 5b and 5c
- 3 shows a cross section through a third exemplary embodiment,
- Fig. 6
- a tool with the additional possibility of producing sealing surfaces, and
- Fig. 7a
- a longitudinal section, and
- 7b and 7c
- a cross section through an arrangement for cutting or shearing of rectangular hollow sections.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Werkzeugen für die Herstellung von Innengewinden beschrieben.The invention is described below using tools for producing internal threads.
Weiterhin sind in den folgenden Figuren jeweils gleiche oder entsprechende Teile mit folgenden Bezugszeichen:
- 1 Werkzeugelement(e)
- 1.1 voreilendes Werkzeugelement
- 1.2 nacheilendes Werkzeugelement
- 2 Führungsplatte(n)
- 2.1 keilförmige Hilfselemente
- 3 Keil/Konus
- 4 Rückführelement
- 5 Gegenhalter (teilbar)
- 6 zu bearbeitende Werkstück
- 7 Element zum Formen/Erhalten einer Dichtlippe
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das vier vorauseilende Werkzeugelemente (Hauptelemente) 1.1 mit einer Gewindestruktur auf der Außenfläche und vier (Nebenelemente) 1.2 aufweist, die ebenfalls mit einer Gewindestruktur versehen sind. Die Werkzeugelemente 1.1 und 1.2 haben jeweils die Form von Kreissegmenten. Die Hauptelemente 1.1 sind durch eine Deckel-
- 1 tool element (s)
- 1.1 leading tool element
- 1.2 lagging tool element
- 2 guide plate (s)
- 2.1 wedge-shaped auxiliary elements
- 3 wedge / cone
- 4 feedback element
- 5 counterholders (divisible)
- 6 workpiece to be machined
- 7 Element for forming / maintaining a sealing lip
Fig. 1 shows a first embodiment of the invention, the four leading tool elements (main elements) 1.1 with a threaded structure on the outer surface and four (secondary elements) 1.2, which are also provided with a threaded structure. The tool elements 1.1 and 1.2 each have the shape of circular segments. The main elements 1.1 are guided by a cover and
In folgenden soll die Funktionsweise dieses Werkzeugs erläutert werden:
Zunächst wird der Außenring 5 auf einen vorgeformten zylindrischen Abschnitt eines Werkstückes 6 aufgesetzt. (Fig. 1b). Durch Einschieben des Ausfahrkonus 3 werden die Hauptelemente 1.1 durch die Nebenelemente 1.2 ausgeschoben und erzeugen das Gewinde (Fig. lc). Durch das Zurückführen des Konus 3 werden die Elemente 1.1 und 1.2 rückgestellt (Fig. 1b). Abschließend wird das Werkzeug ausgefahren und der Außenring 5 abgenommen.The functionality of this tool is explained below:
First, the
Durch eine entsprechende Außengestaltung von Haupt- und Nebenelementen kann also ein vollständig umlaufendes Gewinde erzeugt werden. Die Elemente sind dabei so ausgestaltet, daß sie ausgehend von einer Ausgangslage (Durchmesser kleiner als Gewindekerndurchmesser) eine Endlage erreichen, in welcher sie ein vollständiges Gewinde erzeugen, d.h. eine Endlage, in der zwischen den einzelnen Segmenten im ausgefahrenen Zustand keine Spalte vorhanden sind.A completely circumferential thread can thus be created by appropriately designing the main and secondary elements. The elements are designed that, starting from an initial position (diameter smaller than thread core diameter), they reach an end position in which they produce a complete thread, ie an end position in which there are no gaps between the individual segments in the extended state.
Die Fig. 2a bis 2c zeigen Fig. 1 entsprechende Darstellungen für eine Variante des ersten Ausführungsbeispiels, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel dadurch unterscheidet, daß anstelle von vier Werkzeugelementen (Hauptelemente) 1.1 mit einer Gewindestruktur auf der Außenfläche und vier nacheilenden Werkzeugelementen (Nebenelemente) 1.2 jeweils drei Elemente vorhanden sind. Entsprechend ist ein sechseckiger Ausfahrkonus 3 vorgesehen.2a to 2c show Fig. 1 corresponding representations for a variant of the first embodiment, which differs from the example shown in Fig. 1 in that instead of four tool elements (main elements) 1.1 with a threaded structure on the outer surface and four trailing Tool elements (secondary elements) 1.2 there are three elements each. Accordingly, a
Die weitere Ausbildung und die Funktionsweise entsprechen dem ersten Ausführungsbeispiel.The further training and the mode of operation correspond to the first embodiment.
Fig. 3a zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Variante des ersten Ausführungsbeispiels; die Fig. 3a bis 3d zeigen entsprechende Querschnitte, wobei Fig. 3d eine Modifikation der in den Fig. 3b und 3c dargestellten Ausbildung zeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden je drei Haupt- und Nebenelemente 1.1 bzw. 1.2 aus einem Grundzustand linear nach außen bewegt und erzeugen ein vollständig umlaufendes Gewinde (Fig. 3c)-Ein "Zwischenschritt" ist in Fig. 3b dargestellt. Bezüglich weiterer Einzelheiten wird auf die Zeichnung verwiesen.3a shows a longitudinal section through a further variant of the first exemplary embodiment; FIGS. 3a to 3d show corresponding cross sections, FIG. 3d showing a modification of the design shown in FIGS. 3b and 3c. In this exemplary embodiment, three main and secondary elements 1.1 and 1.2 are moved linearly outward from a basic state and produce a completely circumferential thread (FIG. 3c). An “intermediate step” is shown in FIG. 3b. For further details, reference is made to the drawing.
Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem zwei als Kreisabschnitte ausgebildete Hauptelemente 1.1 einseitig drehbar gelagert und durch ein Nebenelement 1.2 auf Kreisbahnen nach außen bewegt werden. Der Vorgang kann auch als Spreizvorgang zweier "Backen" betrachtet werden.Fig. 4 shows a second embodiment in which two main elements formed as circular sections 1.1 rotatably supported on one side and moved outwards on circular paths by a secondary element 1.2. The process can also be viewed as a spreading process between two "jaws".
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich auf jedem zweiten Segment eine Gewindekontur vorgesehen ist. Die Segmente ohne Gewindekontur werden über die Außenkontur der Segmente mit Gewindekontur "vorgefahren", so daß das Material des Werkstücks in dem Teil des Umfangs, in den kein Gewinde eingebracht werden soll, "hinter den Gewindeboden" zurückgedrückt wird (Fig. 5c).5 shows a third exemplary embodiment, in which a thread contour is provided only on every second segment. The segments without a thread contour are "advanced" over the outer contour of the segments with a thread contour, so that the material of the workpiece is pushed back "behind the thread base" in the part of the circumference into which no thread is to be introduced (FIG. 5c).
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei durch ein entsprechende Ausgestaltung der Werkzeugelemente im Bereich des Gewindes eine Dichtfläche erzeugt werden kann. Eine Dichtfläche ist dann vorzusehen, wenn in das zu erzeugende Gewinde ein Verschließmittel mit Dichtfunktion eingebracht werden soll. Diese Dichtfläche kann sowohl bei Außen- als auch bei Innengewinden durch die Werkzeugelemente und/oder zusätzliche formunterstützende bzw. formerzeugende Hilfselemente 7 erzeugt werden.
Werden beim Erzeugen der Dichtfläche Hinterschneidungen erzeugt, so sind teilbare Gegenhalter 5 einzusetzen.FIG. 6 shows an exemplary embodiment in which a sealing surface can be produced by a corresponding design of the tool elements in the area of the thread. A sealing surface is to be provided if a closure means with a sealing function is to be introduced into the thread to be produced. This sealing surface can be produced both in the case of external and internal threads by the tool elements and / or additional shape-supporting or shape-generating
If undercuts are created when creating the sealing surface,
Anstelle dem Ausfahren der Werkzeugelemente durch einen konusförmigen Dorn, der senkrecht zur Ausfahrbewegung der Werkzeugelemente bewegt wird, wie er bei den beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird, können selbstverständlich auch andere Ausfahrmechanismen verwendet werden:Instead of extending the tool elements by means of a cone-shaped mandrel, which is moved perpendicular to the extending movement of the tool elements, as is used in the exemplary embodiment described, other extension mechanisms can of course also be used:
Hierbei wird eine exzentrisch gelagerte Kreisscheibe oder eine Kurvenscheibe gedreht und führt damit die Werkzeugelemente nach außen. Der Nocken kann auch in einer besonderen Kurvenform ausgebildet sein, um eine gezielte Umformung bzw. Krafteinwirkung zu ermöglichen.Here, an eccentrically mounted circular disc or a cam disc is rotated and thus leads the tool elements to the outside. The cam can also be designed in a special curve shape in order to enable targeted shaping or the application of force.
Das Ausfahren der Werkzeugelemente kann auch durch einen Hebelmechanismus erfolgen, z.B. Knickhebelprinzip. Hierbei ergibt sich eine Zwangsrückführung.The tool elements can also be extended by a lever mechanism, e.g. Articulated lever principle. This results in a forced return.
Die Werkzeugelemente werden durch eine z.B. radiale Bewegung eines Keiles ausgefahren.The tool elements are e.g. radial movement of a wedge extended.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist als Führungssystem Außenführung der Werkzeugelemente verwendet worden. Hierbei werden die Werkzeugelemente durch eine unten bzw. oben angeordnete Platte oder beidseitig angeordnete Platten 2 mit integrierten linearen Führungselementen geführt. Als Führungselemente können Schienen verschiedener Form sowie Kugel oder Stiftführungen eingesetzt werden.In the exemplary embodiments described above, external guidance of the tool elements has been used as the guide system. Here, the tool elements are guided through a plate arranged below or above or
Selbstverständlich kann auch eine innengelegene Werkzeugführung verwendet werden. Hierbei werden lineare Führungselemente in die Werkzeugelemente integriert. Die Führungselemente können als Platten mit Führungsschienen in verschiedenen Formen oder als Stiftführungen ausgeführt werden.An internal tool guide can of course also be used. Here linear guide elements are integrated into the tool elements. The guide elements can be designed as plates with guide rails in various shapes or as pin guides.
Weiterhin können auch Radial- oder Axiallager verwendet werden. Derartige Lager werden insbesondere bei Hebelsystemen eingesetzt und ersetzen die linearen Führungselemente.Radial or axial bearings can also be used. Such bearings are used especially in lever systems used and replace the linear guide elements.
Als Rückstellmechanismus für Werkzeugelemente können insbesondere Federrückstellungen 4 eingesetzt werden. Hierbei können Federn in den verschiedenen Formen, wie z.B.
- Blattfeder
- Zugfeder
- Druckfeder
- Leaf spring
- Tension spring
- Compression spring
Die Zwangsrückführung kann durch einen Hebelmechanismus, welcher das Aus- und Einfahren der Werkzeugelemente bewirkt, erzeugt werden. Eine weitere Möglichkeit der Zwangsrückstellung kann durch ineinandergreifende Führungssysteme sowohl in den Werkzeugelementen als auch in einem Ausfahrkonus oder Keil erfolgen. Dadurch werden die Werkzeugelemente beim Rückhub des Ausfahrkonus zwangsweise wieder eingefahren.The forced return can be generated by a lever mechanism, which causes the tool elements to be extended and retracted. Another possibility of the forced reset can be done by interlocking guide systems both in the tool elements and in an extension cone or wedge. As a result, the tool elements are forcibly retracted during the return stroke of the extension cone.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeipiel für ein Werkzeug für die Durchführung vollständiger Trennvorgänge (Segmentierung) von innen nach außen.7 shows an exemplary embodiment of a tool for carrying out complete separating processes (segmentation) from the inside to the outside.
Das Werkzeug wird in das Hohlprofil eingefahren.The tool is inserted into the hollow profile.
Die vorauseilenden Werkzeugelemente 1.1 (Hauptelemente) spannen quasi die vier Ecken des Werkstückes mit Rechteckhohlprofil auf. Durch die nacheilenden Werkzeugelemente 1.2 (Nebenelemente) wird im ausgefahrenen Zustand die Schneidkante des Schnittwerkzeuges entlang des Umfangs des Rechteckprofils der Ausnehmung geschlossen.The leading tool elements 1.1 (main elements) virtually span the four corners of the workpiece with a rectangular hollow profile. Due to the trailing tool elements 1.2 (secondary elements) in the extended state, the cutting edge of the cutting tool is closed along the circumference of the rectangular profile of the recess.
Der Ein- und Ausfahrvorgang der Werkzeugelemente 1.2 erfolgt mittels eines kreuzförmigen Ausfahrkonus 3 als Spreizelement.The tool elements 1.2 are retracted and extended by means of a
Die Werkzeugelemente 1.1 sind durch eine Deckel- und Bodenplatte 2 mit Stiften und Langlöchern in den Werkzeugelementen oder durch sonstige geeignete Führungssysteme geführt. Die Nebenelemente 1.2 sind durch ineinandergreifende Führungen mit den Hauptelementen und dem Außenkonus 3 verbunden, so daß eine Zwangsvor- bzw. -rückführung entsteht.The tool elements 1.1 are guided through a cover and
Claims (18)
- Device for producing inner profiles in a non-cutting operation, in a recess of a workpiece, particularly for producing internal threads,
comprising several tool elements for forming the inner profile of said workpiece, which, in an initial state, are disposed so as to permit their introduction into said workpiece (6), and which arrive in an interlocked state, by a radial displacement against said recess of said workpiece, so as to join each other continuously,
characterized in that a spreading element (3) is provided which is adapted to be centrally introduced between said tool elements in a direction orthogonal to the sense of displacement of said tool elements, and presses the latter, in the course of such introduction of said spreading element, whose outside periphery increases, against the recess of said tool by an enforced guiding action and with application of force, resulting in a deformation of the internal profile of said workpiece when the interlocked state is achieved. - Device according to Claim 1,
characterized in that at least three tool elements are provided. - Device according to Claim 1,
characterized in that said tool comprises at least two leading tool elements (1.1) and two trailing tool elements (1.2) which, in an initial state, are disposed within the outside profile of said leading tool elements. - Device according to any of Claims 1 to 3,
characterized in that said spreading element comprises an extending mechanism and a guide for said tool elements. - Device according to Claim 4,
characterized in that said extending mechanism is an extending cam, a lever mechanism, or an extending wedge or cone, respectively. - Device according to Claim 4 or 5,
characterized in that said guide is an internal guide which permits a linear movement or a composite movement composed of several linear movements. - Device according to Claim 4 or 5,
characterized in that said guide includes radial ball bearings or thrust bearings. - Device according to any of Claims 1 to 7,
characterized in that said spreading element includes a resetting mechanism. - Device according to any of Claims 1 to 8,
characterized in that said tool elements have different profiles on their engaging surfaces. - Device according to any of Claims 1 to 9,
characterized in that said tool with interlocking tool elements is adapted for use also as tool support for subsequent machining operations. - Device according to any of Claims 1 to 10,
characterized in that a counter-element (5) may be used in machining thin-walled parts of workpieces (6). - Device according to Claim 1,
characterized in that said tool elements (1) comprise cutting edges which, in the interlocked state, are arranged so as to join each other continuously. - Device according to Claim 12,
characterized in that the number of tool elements is determined by the respective polygonal cross-section, with the number of sides or corners, respectively, of the polygon corresponding to the respective number of said leading tool elements (1.1) as well as of said trailing tool elements (1.2) for triangular and rectangular profiles of said workpiece. - Device according to Claim 12 or 13,
characterized in that it is applicable for cutting, for producing breakthroughs, perforations, grooves and notches, etc., even in non-metal materials such as cardboard tubes or plastic profiles. - Device according to Claim 12,
characterized in that it is applicable for the operation of joining specifically shaped tube/hub joints, e.g. by release of straps, followers or similar elements engaging in the hub so as to create a positive connection. - Device according to Claim 12,
characterized in that it creates the desired inner profile both by means of said tool elements and by the axially introduced spreading element configured in correspondence with the inner profile. - Device according to Claim 12,
characterized in that said tool elements are extended by cam plates by means of a rotating movement. - Device according to Claim 12,
characterized in that it is applicable as a tool combination for enlarging and subsequently extending additional tool segments.
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