EP2367644B1 - Method and rolling die for producing a screw - Google Patents

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Schraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Walzbacken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9. (Siehe Figur 1) Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer Schraube wird ein Rohling zum Ausbilden des Schraubengewindes zwischen zwei Walzbacken gewalzt. Dabei ist in jedem Walzbacken ein Walzprofil ausgebildet, das eine Schar von länglichen Vertiefungen umfasst, die zum Ausbilden des Gewindeganges bestimmt sind. Jeder Walzbacken weist ein erstes und ein zweites Ende auf, die in Walzrichtung voneinander beabstandet sind, wobei ein Rohling beim Walzen relativ zum Walzbacken vom ersten in Richtung auf das zweite Ende bewegt wird.The present invention relates to a method of manufacturing a screw according to the preamble of claim 1 and to a rolling die according to the preamble of claim 9. (See FIG. 1 In a known method for producing a screw, a blank for forming the screw thread is rolled between two dies. In this case, a rolling profile is formed in each rolling die, which comprises a family of elongated depressions, which are intended to form the thread turn. Each rolling die has first and second ends spaced apart in the rolling direction, a blank being moved from the first towards the second end during rolling relative to the rolling die.

Im Allgemeinen werden Rohlinge verwendet, die mindestens einen zylindrischen Abstand aufweisen, der zum Gewinde umgeformt wird. Da beim Walzprozess durch Querdruck ein Fließen in Längsrichtung des Gewindes auftritt, ist es üblich den Walzdurchmesser d_w0 , d.h. den Durchmesser des verwendeten Rohlings, so zu wählen, dass das Volumen pro Längeneinheit im Rohling etwas größer oder gleich demjenigen des fertigen Gewindes ist. Für den Walzdurchmesser d_w0 gilt daher: $${\mathrm{d}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}\mathrm{=}{\mathrm{d}}_{\mathrm{G}\mathrm{0}}\mathrm{+}{\mathrm{d}}_{\mathrm{dV}}\mathrm{,}$$

wobei d_G0 einem "zylindrischen Ersatzdurchmesser" des fertiggewalzten Gewindes entspricht, nämlich dem Durchmesser eines gedachten Ersatzzylinders, dessen Volumen pro Längeneinheit demjenigen des fertiggewaltzten Gewindes entspricht. d_dV ist eine Zugabe zum Walzdurchmesser, die zum Ausgleich des Axialschubs bestimmt ist und typischerweise weniger als 5 % von d_w0 beträgt.In general, blanks are used which have at least one cylindrical clearance which is formed into thread. Since in the rolling process by transverse pressure flow in the longitudinal direction of the thread occurs, it is common to the roll diameter d _w0 , ie to choose the diameter of the blank used so that the volume per unit length in the blank is slightly greater than or equal to that of the finished thread. For the rolling diameter d _w0 , therefore: $${\mathrm{d}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}\mathrm{=}{\mathrm{d}}_{\mathrm{G}\mathrm{0}}\mathrm{+}{\mathrm{d}}_{\mathrm{dV}}\mathrm{.}$$

where d _G0 corresponds to a "cylindrical equivalent diameter" of the finish-rolled thread, namely the diameter of an imaginary replacement cylinder whose volume per unit length corresponds to that of the finish-rolled thread. d _dV is an addition to the rolling diameter that is intended to compensate for axial thrust and is typically less than 5% of d _w0 .

Wenn eine Schraube mit einer gewünschten Gewindeform im Walzprozess hergestellt werden soll, ist d_G0 durch diese Gewindeform festgelegt, und d_dV ergibt sich beim Walzprozess automatisch. Dies bedeutet, dass zur Herstellung einer bestimmten Gewindeform im Walzverfahren stets ein ganz bestimmter Walzdurchmesser d _w0 gewählt werden muss, es besteht also keinerlei Freiheitsgrad bezüglich der Wahl des Durclunessers d_w0 des Abschnitts des Rohlings, an dem das Gewinde geformt werden soll.If a screw with a desired thread form is to be produced in the rolling process, d _{G0 is} determined by this thread form, and d _dV results automatically during the rolling process. This means that for the production of a certain thread form in the rolling process always a very specific rolling diameter d _w0 must be selected, so there is no degree of freedom with respect to the choice of Durclunessers d _{w0 of} the section of the blank where the thread is to be formed.

Im Allgemeinen wird man sich bemühen, einen einfachen zylindrischen Rohling zu verwenden, weil dieser sich am einfachsten und kostengünstigsten herstellen lässt, und in diesem Fall ist der Durchmesser des Rohlings durch d_w0 festgelegt. Dies führt jedoch in der Praxis oft zu Problemen. Wenn beispielsweise ein Schraubenkopf durch Pressen eines entsprechenden gewindefreien Abschnitts des Rohlings hergestellt werden soll, ist der vorgegebene Durclunesser d_w0 dazu oft schlicht zu klein. In diesem Fall ist es unvermeidlich, einem Rohling mit veränderlichem Durchmesser zu verwenden, mit einem ersten, schlankeren Abschnitt zum Ausbilden des Gewindes und einem zweiten, dichteren Abschnitt zum Ausbilden des Kopfes. Eine ähnliche Situation tritt bei der Herstellung von Stockschrauben auf, d.h. Schrauben, die zwei unterschiedliche, voneinander getrennte Gewinde aufweisen, typischerweise ein metrisches Gewinde und ein selbstschneidendes Holzgewinde. Für beide Gewinde ergibt sich ein zugehöriger benötigter Walzdurchmesser d_w0 ⁽¹⁾ bzw. d_w0 ⁽²⁾ , die jedoch in der Regel nicht identisch sein werden. Auch in diesem Fall ist es unvermeidlich, einen Rohling mit zwei Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers bereitzustellen, was jedoch die Herstellungskosten wesentlich erhöht.In general, one will endeavor to use a simple cylindrical blank because it is easiest and most cost-effective to produce, and in this case the diameter of the blank is fixed by d _w0 . However, this often leads to problems in practice. For example, if a screw head is to be made by pressing a corresponding unthreaded portion of the blank, the predetermined diameter d _w0 is often simply too small. In this case, it is inevitable to use a variable diameter blank having a first, slimmer portion for forming the thread and a second, denser portion for forming the head. A similar situation arises in the manufacture of hanger bolts, ie bolts having two distinct, separate threads, typically a metric thread and a self-tapping wood thread. For both threads results in an associated required rolling diameter d _w0 ⁽¹⁾ or d _w0 ⁽²⁾ , which, however, will not be identical in the rule. Also in this case, it is inevitable to provide a blank having two sections of different diameters, which, however, substantially increases the manufacturing cost.

Ein weiteres Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 60 2004 004 057 T2 bekannt.Another method according to the preamble of claim 1 is known from DE 60 2004 004 057 T2 known.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die oben beschriebenen Probleme vermieden werden.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned, in which the problems described above are avoided.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. In diesem Verfahren kommt ein spezieller Walzbacken nach Anspruch 9 zur Anwendung. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Walzbacken verwendet, bei dem die mittlere Steigung der Mittellinien der Vertiefungen, die definiert ist als Quotient der Änderungen der Positionen der Mittellinie in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung, in einem ersten Bereich des ersten Endes des Walzbackens verschieden von der mittleren Steigung in einem Bereich des zweiten Endes des Walzbackens ist, der dem genannten Bereich des ersten Endes - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegt.This object is achieved by the method according to claim 1. In this method, a special rolling die according to claim 9 is used. Advantageous developments are specified in the dependent claims. According to the method of the invention, a rolling die is used in which the mean pitch of the center lines of the recesses, which is defined as the quotient of the changes in the positions of the center line in the direction transverse to the rolling direction, in a first region of the first end of the Rolling jaws different from the average pitch in a region of the second end of the rolling die, the said region of the first end - as viewed in the rolling direction - opposite.

Ein solcher Walzbacken unterscheidet sich wesentlich von einem herkömmlichen Walzbacken, bei dem die Mittellinien sämtlicher Vertiefungen geradlinig, parallel zueinander und äquidistant sind. Dies bedeutet, dass bei einem herkömmlichen Walzbacken auch die Steigung der Mittellinien der Vertiefungen überall auf dem Walzbacken, und insbesondere an dessen ersten und zweiten Ende identisch sind. Abweichend hiervon wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Steigung der Vertiefungen entlang der Walzrichtung so zu variieren, dass die mittlere Steigung in - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende des Walzbackens voneinander verschieden sind. Hierbei bezeichnen "in Walzrichtung betrachtet gegenüberliegende Bereiche" solche Bereiche am ersten bzw. zweiten Ende des Walzbackens, die durch zwei zur Walzrichtung parallele Linien begrenzt werden.Such a rolling die differs substantially from a conventional rolling die in which the center lines of all recesses are straight, parallel and equidistant. This means that in a conventional rolling die and the slope of the center lines of the wells are identical everywhere on the rolling die, and in particular at its first and second ends. Notwithstanding this, the invention proposes to vary the slope of the recesses along the rolling direction so that the average pitch in - viewed in the rolling direction - opposite areas at the first and second end of the rolling die are different from each other. In this case, "regions viewed in the rolling direction" designate those regions at the first and second end of the rolling jaw which are delimited by two lines parallel to the rolling direction.

Mit der Variation der Steigung der Vertiefung in Walzrichtung geht ein Volumentransport des Rohlingmaterials in Axialrichtung einher, dessen Ausmaß von der Variation der Steigung der (Mittellinien der) Vertiefungen abhängt. Dies bedeutet, dass der starre Zusammenhang zwischen dem effektiven Durchmesser d_G0 des fertigen Gewindes, welcher durch die Schraubenkonstruktion vorgegeben ist, und dem Walzdurchmesser d_w0 nicht mehr besteht. Vielmehr besteht die Möglichkeit, einen Rohlingsdurchmesser d'_w0 in gewissen Grenzen frei zu wählen und im Gegenzug die Steigung der Vertiefungen entlang der Walzrichtung geeignet zu variieren. Der Zusammenhang zwischen d_w0 , d'_w0 , der Steigung P₁ der Vertiefungen am ersten und der Steigung P₂ der Vertiefung am zweiten Ende des Walzbackens ergibt sich aus der Volumenerhaltung wie folgt: $${{\mathrm{d}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}{{\mathrm{dʹ}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{P}}_{\mathrm{1}}\mathrm{.}$$

With the variation of the pitch of the recess in the rolling direction, a volume transport of the blank material in the axial direction is accompanied, the extent of which depends on the variation of the slope of the (center lines of) recesses. This means that the rigid relationship between the effective diameter d _{G0 of} the finished thread, which is predetermined by the screw design, and the rolling diameter d _w0 no longer exists. Rather, it is possible to freely choose a blank diameter d ' _w0 within certain limits and, in turn, to suitably vary the pitch of the depressions along the rolling direction. The relationship between d _w0 , d ' _w0 , the pitch P _{1 of} the recesses at the first and the pitch P _{2 of} the recess at the second end of the rolling die results from the volume conservation as follows: $${{\mathrm{d}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{P}}_{\mathrm{2}}\mathrm{=}{{\mathrm{d\text{'}}}_{\mathrm{w}\mathrm{0}}}^{\mathrm{2}}\mathrm{\cdot }{\mathrm{P}}_{\mathrm{1}}\mathrm{,}$$

Man beachte, dass P₂ , d.h. die Steigung der Vertiefungen am zweiten Ende des Walzbackens durch die Gewindesteigung der fertigen Schraube festgelegt ist, weil der Walzprozess am zweiten Ende des Walzbackens endet. Ferner ist d_w0 , wie eingangs beschrieben, durch die gewünschte Gewindeform, den zylindrischen Ersatzdurchmesser d_G0 und die Zugabe d_dV festgelegt. Jedoch kann in gewissen Grenzen ein gewünschter modifizierter Walzdurchmesser d'_w0 gewählt werden. Dazu muss nach der obigen Gleichung lediglich die Steigung P₁ der Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens wie folgt gewählt werden: $$P_1=\frac{{d_{w0}}^2}{d{{ʹ}_{w0}}^2}\cdot P_2\mathrm{.}$$

Note that P ₂ , ie, the slope of the recesses at the second end of the rolling die is determined by the thread pitch of the finished screw because the rolling process ends at the second end of the rolling die. Furthermore, as described above, d _w0 is _defined by the desired thread form, the cylindrical replacement diameter d _G0 and the addition d _dV . However, within certain limits, a desired modified rolling diameter d ' _{w0 are} chosen. For this purpose, according to the above equation, only the pitch P _{1 of} the depressions at the first end of the rolling die must be selected as follows: $$P_1=\frac{{d_{w0}}^2}{d{{\text{'}}_{w0}}^2}\cdot P_2\mathrm{,}$$

In dieser Betrachtung wurde davon ausgegangen, dass die Steigung P₁ für sämtliche Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens identisch ist, und dass die Steigung P₂ für sämtliche Vertiefungen am zweiten Ende des Walzbackens identisch ist. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese Ausführungsform beschränkt, vielmehr werden hierin auch Ausführungsformen für Schrauben mit veränderlicher Gewindesteigung beschrieben, zu deren Herstellung ein Walzbacken verwendet wird, bei dem die Steigungen der Vertiefungen sowohl am ersten Ende untereinander variieren als auch am zweiten Ende untereinander variieren. Um beiden Fällen gerecht zu werden, wird im Folgenden auf die "mittlere Steigung" in bestimmten Bereichen Bezug genommen.In this consideration, it has been assumed that the pitch P ₁ is identical for all cavities at the first end of the rolling die, and that the pitch P ₂ for all cavities at the second end of the rolling die is identical. However, the invention is by no means limited to this embodiment, but embodiments are also described herein for variable pitch screws, for the production of a rolling jaws is used, in which the pitches of the wells both at the first end to each other vary and at the second end to each other. In order to do justice to both cases, reference is made below to the "average slope" in certain areas.

Vorzugsweise ist die mittlere Steigung P₂ in dem Bereich des zweiten Endes größer als die mittlere Steigung P₁ im gegenüberliegenden Bereich des ersten Endes, d.h. P₂ > P₁ . Dies entspricht anschaulich gesprochen einer Streckung des Rohlings beim Walzen und bedeutet nach der obigen Gleichung, dass d'_w0 > d_w0 . Demnach kann zur Herstellung einer bestimmten Schraubenform ein Rohling mit einem größeren Walzdurchmesser d'_w0 verwendet werden, als in einem Walzverfahren nach dem Stand der Technik, in dem der Walzdurchmesser des Rohlings auf d_w0 festgelegt wäre. Beispielsweise kann der Walzdurchmesser d'_w0 so groß gewählt werden, dass er das Ausbilden eines Schraubenkopfes durch Pressen erlaubt.Preferably, the mean pitch P ₂ in the area of the second end is greater than the mean pitch P ₁ in the opposite area of the first end, ie P ₂ > P ₁ . This corresponds to an extension of the blank during rolling and, according to the above equation, means that d ' _w0 > d _w0 . Thus, to produce a particular helical shape, a blank having a larger rolling diameter d' _w0 may be used than in a prior art rolling method in which the rolling diameter of the blank would be set to d _w0 . For example, the rolling diameter d ' _w0 can be _chosen so large that it allows the formation of a screw head by pressing.

Vorzugsweise weichen die genannten mittleren Steigungen in den genannten Bereichen am ersten und zweiten Ende um mindestens 2,5 %, vorzugsweise mindestens 15 % und besonders vorzugsweise um mindestens 25 % voneinander ab.Preferably, said mean slopes in said regions at the first and second ends differ by at least 2.5%, preferably at least 15% and most preferably at least 25% from one another.

Vorzugsweise ist das Walzprofil so ausgebildet, dass das mittlere Volumen pro Längeneinheit des fertiggewalzten Schraubengewindes um mindestens 5 %, vorzugsweise mindestens 17 % und besonders vorzugsweise mindestens 27 % geringer ist, als diejenige des Rohlings.Preferably, the rolled section is formed so that the average volume per unit length of the finish-rolled screw thread is at least 5%, preferably at least 17% and more preferably at least 27% lower than that of the blank.

Eine wichtige Anwendung des Verfahrens besteht darin, den Rohling im Zuge des Walzens gleichförmig zu strecken. Dies bedeutet, dass aus einem zylindrischen Rohling ein Gewinde gewalzt wird, dessen Volumen pro Längeneinheit in Längsrichtung des Gewindes konstant ist. In anderen Ausführungsformen kann es jedoch von Vorteil sein, wenn das Walzprofil so ausgebildet ist, dass ausgehend von einem zylindrischen Rohling ein Gewindeabschnitt gewalzt wird, in dem das Volumen pro Längeneinheit variiert. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Schraube mit einem durchgängigen Gewinde veränderlicher Gewindesteigung im Walzverfahren hergestellt werden soll. Dabei weist der Begriff eines "durchgängigen" Gewindes darauf hin, dass es sich um ein einziges, fortlaufendes Gewinde handelt, und dient zur Abgrenzung gegenüber zweier voneinander getrennten Gewinden, die an derselben Schraube ausgebildet sind.An important application of the method is to uniformly stretch the blank in the course of rolling. This means that a thread is rolled from a cylindrical blank whose volume per unit length in the longitudinal direction of the thread is constant. In other embodiments, however, it may be advantageous if the rolled section is designed such that, starting from a cylindrical blank, a threaded section is rolled in which the volume varies per unit length. This is the case, for example, when a screw with a continuous thread variable pitch in the rolling process is to be produced. In this case, the term of a "continuous" thread indicates that it is a single, continuous thread, and serves to delimit against two separate threads, which are formed on the same screw.

Eine Schraube mit einem durchgängigen Gewinde mit veränderlicher Gewindesteigung ist beispielsweise in der WO 2009/015754 beschrieben. Durch eine geeignete Variation der Gewindesteigung lässt sich beim Eindrehen der Schraube in ein Bauteil eine Eigenspannung im Verbund zwischen der Schraube und dem Bauteil erzeugen. Nach der Lehre der zitierten Patentschrift ist die Variation der Gewindesteigung so zu wählen, dass die Eigenspannung einer Verbundspannung, die unter Belastung des Bauteils auftritt, entgegengesetzt ist, so dass zumindest die Spannungsspitzen der resultierenden Verbundspannung unter Belastung des Bauteils verringert werden. Eine derartige Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung kann beispielsweise zum Armieren von Bauteilen, z. B. Brettschichtträgern, oder zum Einleiten von Kräften in ein Bauteil verwendet werden.A screw with a continuous thread with variable pitch is, for example, in the WO 2009/015754 described. By a suitable variation of the thread pitch can be generated when screwing the screw into a component an internal stress in the bond between the screw and the component. According to the teaching of the cited patent, the variation of the thread pitch is to be selected such that the residual stress of a composite stress, which occurs under load of the component, is opposite, so that at least the voltage peaks of the resulting composite stress are reduced under load of the component. Such a screw with variable pitch can, for example, for reinforcing components, for. As laminated supports, or used to introduce forces into a component.

Man stellt fest, dass eine Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung in einem Bereich geringer Gewindesteigung, d.h. niedrigerer Ganghöhe zum Ausbilden des Gewindes mehr Material pro Längeneinheit benötigt als in einem Bereich großer Ganghöhe. Falls dieses zusätzlich benötigte Material beim Walzen fehlt, kann es passieren, dass der Gewindedurchmesser im Bereich geringer Gewindesteigung abnimmt, bzw. dass das Gewinde im Walzprozess nicht vollständig "gefüllt" wird. Der lokale Mangel an Material wird im Folgenden auch als "Volumendefekt" bezeichnet.It will be noted that a variable pitch lead screw in a low pitch range, i. lower pitch for forming the thread requires more material per unit length than in a high pitch area. If this additionally required material is missing during rolling, it may happen that the thread diameter decreases in the region of low thread pitch, or that the thread is not completely "filled" in the rolling process. The local lack of material is referred to below as "volume defect".

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, diesen Volumendefekt durch planmäßige Variation der Steigungen der Vertiefungen des Walzbackens und einen dadurch hervorgerufenen Materialtransport in axialer Richtung auszugleichen. Hierzu wird gemäß einer Ausführungsform der Erfindung das Walzprofil daher so gewählt, dass die folgende Ungleichung gilt: $$\frac{P_{21}}{P_{11}}<\frac{P_{22}}{P_{12}},$$

wobei P₂₁ die mittlere Steigung der (Mittellinie der) Vertiefungen in einem ersten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens ist, die geringer ist als die mittlere Steigung P₂₂ der Vertiefungen in einem zweiten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens, und wobei P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in denjenigen Bereichen am ersten Ende des Walzbackens sind, die dem ersten bzw. dem zweiten Bereich des zweiten Endes - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegen.In the context of the invention, it is possible, this volume defect by systematic variation of the slopes of the wells of the rolling die and a material transport caused thereby to compensate in the axial direction. For this purpose, according to one embodiment of the invention, the rolled section is therefore chosen such that the following inequality holds: $$\frac{P_{21}}{P_{11}}<\frac{P_{22}}{{\mathrm{<figure-callout\; id="12"\; label="P"\; filenames="imgf0001.png"\; state="\{\{state\}\}">P</figure-callout>}}_{12}}.$$

wherein P _{21 is} the mean slope of the (center line of) depressions in a first region at the second end of the rolling die that is less than the mean slope P _{22 of} the depressions in a second region at the second end of the rolling die, and P ₁₁ and P _{12 are} the average slopes in those areas at the first end of the rolling die, which are opposite to the first and the second region of the second end, as viewed in the rolling direction.

Zusätzlich oder alternativ kann ein Volumendefekt auch dadurch kompensiert werden, dass für das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche eines Gewindezahnes durch Variation des Flankenwinkels und/oder der Gewindetiefe gewählt wird. So kann das Gewinde im Bereich geringerer Gewindesteigung einen spitzeren Flankenwinkel haben als in einem Bereich größerer Gewindesteigung. Dadurch kann mit weniger zu Verfügung stehendem Material ein gleichbleibender Gewindedurchmesser beibehalten werden.Additionally or alternatively, a volume defect can also be compensated for by selecting a smaller cross-sectional area of a thread tooth by varying the flank angle and / or the thread depth for the finish-rolled thread in a region of lesser thread pitch. Thus, the thread may have a sharper flank angle in the region of lower thread pitch than in a region of greater thread pitch. This can be maintained with less available material a constant thread diameter.

Vorzugsweise sind bei dem Walzbacken solche Vertiefungen, deren Mittellinien im Bereich des ersten Endes des Walzbackens eine größere Steigung haben, im Bereich des ersten Endes des Walzbackens tiefer ausgebildet als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes des Walzbackens eine kleinere Steigung haben. Da Vertiefungen mit höherer Steigung im Bereich des ersten Endes weiter voneinander beabstandet sind, ist es für den Walzprozess vorteilhaft, wenn diese Vertiefungen tiefer ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Vertiefungen im Bereich des ersten Endes des Walzbackens im Querschnitt V-förmig und in ihrer Tiefe zumindest bis auf ±10% proportional zur Steigung der Mittellinie am ersten Ende des Walzbackens.In the case of the rolling die, those depressions whose center lines have a greater pitch in the region of the first end of the rolling jaw are preferably made deeper in the region of the first end of the rolling jaw than those whose center line has a smaller pitch in the region of the first end of the rolling jaw. Since recesses of higher pitch are spaced further apart in the region of the first end, it is advantageous for the rolling process if these recesses are formed deeper. Preferably, the recesses in the region of the first end of the rolling die are V-shaped in cross-section and at least in depth at least to ± 10% proportional to the slope of the center line at the first end of the rolling die.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wird. Darin zeigen:

Fig. 1A

eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach dem Stand der Technik zum Walzen eines Gewindes mit konstanter Gewindesteigung sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;

Fig. 1B

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 1A an dessen erstem Ende;

Fig. 1C

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 1A an dessen zweitem Ende;

Fig. 2A

eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;

Fig. 2B

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 2A an dessen erstem Ende;

Fig. 2C

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 2A an dessen zweitem Ende;

Fig. 2D und Fig. 2E

perspektivisch Ansichten des Walzbackens von Fig. 2A;

Fig. 3A

eine Draufsicht auf einen Walzbacken zum Herstellen einer Schraube mit veränderlicher Gewindesteigung ohne axialen Volumentransport;

Fig. 3B

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 3A an dessen erstem Ende;

Fig. 3C

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 3A an dessen zweitem Ende;

Fig. 3D

eine vergrößerte und vereinfachte Ansicht der Draufsicht auf den Walzbacken von Fig. 3A;

Fig. 4A

eine Draufsicht auf einen Walzbacken nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung sowie eines Rohlings und eines fertig gewalzten Gewindes;

Fig. 4B

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 4A an dessen erstem Ende;

Fig. 4C

eine Draufsicht auf eine Stirnfläche des Walzbackens von Fig. 4A an dessen zweitem Ende.

Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description in which the invention with reference to two embodiments with reference to the accompanying drawings will be described. Show:

Fig. 1A

a plan view of a rolling die according to the prior art for rolling a thread with a constant pitch and a blank and a finished rolled thread;

Fig. 1B

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 1A at its first end;

Fig. 1C

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 1A at its second end;

Fig. 2A

a plan view of a rolling die according to a first embodiment of the invention, as well as a blank and a finished rolled thread;

Fig. 2B

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 2A at its first end;

Fig. 2C

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 2A at its second end;

FIGS. 2D and 2E

perspective views of the rolling of Fig. 2A ;

Fig. 3A

a plan view of a rolling die for producing a variable pitch screw without axial volume transport;

Fig. 3B

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 3A at its first end;

Fig. 3C

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 3A at its second end;

Fig. 3D

an enlarged and simplified view of the top view of the dies of Fig. 3A ;

Fig. 4A

a plan view of a rolling die according to a second embodiment of the invention and a blank and a finished rolled thread;

Fig. 4B

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 4A at its first end;

Fig. 4C

a plan view of an end face of the rolling die of Fig. 4A at its second end.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the Preferred Embodiments

Fig. 1A ist eine Draufsicht auf einen Walzbacken 10 nach dem Stand der Technik, mit dem eine Schraube mit konstanter Gewindesteigung gewalzt werden kann. Fig. 1A FIG. 12 is a plan view of a prior art rolling die 10 that can be used to roll a constant pitch lead screw.

Der Walzbacken 10 hat ein erstes Ende 12 und ein zweites Ende 14. Beim Walzen wird ein Rohling 16 vom ersten Ende 12 des Walzbackens 10 in Richtung auf das zweite Ende 14 gewalzt. Auf der Oberfläche des Walzbackens 10 ist ein Walzprofil ausgebildet, das aus einer Vielzahl von geradlinigen, parallelen und äquidistanten Vertiefungen 18 gebildet wird. Die Vertiefungen 18 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 12, 14 sind in Fig. 1B und 1C zu erkennen, die jeweils eine Draufsicht auf eine der Stirnflächen 20, 22 des Walzbackens 10 zeigen. Eine Schraube 19 mit fertig gewalztem Gewinde ist im Bereich des zweiten Endes 14 des Walzbackens 10 dargestellt.The rolling die 10 has a first end 12 and a second end 14. During rolling, a blank 16 is rolled from the first end 12 of the rolling die 10 toward the second end 14. On the surface of the rolling die 10, a rolled profile is formed, which is formed from a plurality of rectilinear, parallel and equidistant depressions 18. The recesses 18 in the region of the first and second end 12, 14 are in Figs. 1B and 1C can be seen, each showing a plan view of one of the end faces 20, 22 of the rolling die 10. A screw 19 with finished rolled thread is shown in the region of the second end 14 of the rolling die 10.

Wie in Fig. 1A, 1B und 1C zu erkennen ist, ändert sich der Querschnitt der Vertiefungen 18 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 12, 14 des Walzbackens 10. Jedoch sind die Querschnitte sämtlicher Vertiefungen 18 am ersten Ende 12 identisch (siehe Fig. 1B), und gleiches gilt für die Querschnitte 18 am zweiten Ende des Walzbackens 10 (siehe Fig. 1C). Ferner sind die Mittellinien der Vertiefungen 18 geradlinig, parallel zueinander und äquidistant angeordnet.As in Figs. 1A, 1B and 1C As can be seen, the cross-section of the recesses 18 changes between the first and second ends 12, 14 of the rolling jaw 10. However, the cross-sections of all recesses 18 at the first end 12 are identical (see Fig. 1B ), and the same applies to the cross sections 18 at the second end of the rolling die 10 (see Fig. 1C ). Further, the center lines of the recesses 18 are rectilinear, parallel to each other and arranged equidistantly.

Fig. 2A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 24, der zur Herstellung einer ebenfalls dargestellten Schraube 26 mit einem durchgängigen Gewinde 28 mit konstanter Gewindesteigung geeignet ist. Die Schraube 26 kann aus dem gleichen Rohling 16 hergestellt werden, der in der Ausführungsform von Fig. 1A gezeigt wurde und von einem ersten Ende 30 des Walzbackens 24 in Richtung auf ein zweites Ende 32 gewalzt wird. Fig. 2B und 2C zeigen Draufsichten auf Stirnflächen 36 bzw. 38 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 30, 32 des Walzbackens 24. Fig. 2D und 2E zeigen perspektivische Ansichten des Walzbackens 24. Fig. 2A shows a plan view of a rolling die 24, which is suitable for producing a screw 26 also shown with a continuous thread 28 with a constant pitch. The screw 26 can be made of the same blank 16, which in the embodiment of Fig. 1A has been shown and is rolled from a first end 30 of the rolling die 24 towards a second end 32. Figs. 2B and 2C show plan views of end faces 36 and 38 in the region of the first and second end 30, 32 of the rolling die 24th FIGS. 2D and 2E show perspective views of the rolling die 24th

Wie in Fig. 2A, 2D und 2E zu erkennen ist, besteht das Walzprofil des Walzbackens 24 aus einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen 34, die anders als bei dem Walzbacken 10 von Fig. 1A jedoch nicht über ihre gesamte Länge geradlinig, parallel und äquidistant sind. Stattdessen liegen die Vertiefungen im Bereich des ersten Endes 30 des Walzbackens 24 dichter beieinander als im Bereich des zweiten Endes 32, und die Steigungen der Mittellinien der Vertiefungen, die definiert sind als Quotient der Änderungen der Position der Mittellinien in Richtung quer bzw. parallel zur Walzrichtung, sind im Bereich des ersten Endes des Walzbackens geringer als im Bereich des zweiten Endes. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 30, 32 des Walzbackens sind die Vertiefungen 34 auf geeignete Weise geformt um einen sanften Übergang zwischen der geringeren Steigung im Bereich des ersten Endes 30 des Walzbackens 24 und der größeren Steigung im Bereich des zweiten Endes 32 des Walzbackens 24 herzustellen.As in Fig. 2A . 2D and 2E it can be seen, consists of the rolling profile of the rolling die 24 of a plurality of elongated recesses 34, unlike the dies 10 of Fig. 1A however, they are not straight, parallel and equidistant over their entire length. Instead, the recesses in the region of the first end 30 of the rolling jaw 24 are closer together than in the region of the second end 32, and the slopes of the center lines of the recesses, which are defined as the quotient of the changes in the position of the center lines in Direction transverse or parallel to the rolling direction, are less in the region of the first end of the rolling die than in the region of the second end. Between the first and second ends 30, 32 of the rolling die, the recesses 34 are suitably shaped around a smooth transition between the smaller pitch in the region of the first end 30 of the rolling die 24 and the greater pitch in the region of the second end 32 of the rolling die 24 manufacture.

Man beachte, dass in der gezeigten Ausführungsform der Übergang zwischen der Anfangs - und der Endsteigung im Wesentlichen in einem ersten Längenbereich 25a des Walzbackens geschieht, der vom ersten Ende 30 bis zu etwa ½ bis ¾ der Gesamtlänge reicht. In einem zweiten, an das zweite Ende 32 angrenzenden Längenbereich 25b des Walzbackens 24 sind die Vertiefungen 34 ähnlich wie beim herkömmlichen Walzbacken 10 von Fig. 1A parallel und äquidistant und weisen daher auch eine konstante Steigung auf. In dem ersten Längenbereich 25a des Walzbackens 24 wird der Rohling daher beim Ausformen des Gewindes gestreckt, wohingegen im verbleibenden zweiten Längenbereich 25b, also am Ende der Walzstrecke lediglich das Gewinde 28 weiter ausgeformt wird.Note that in the embodiment shown, the transition between the initial and the final pitch substantially occurs in a first length portion 25a of the rolling die that extends from the first end 30 to about ½ to ¾ of the total length. In a second, adjacent to the second end 32 length portion 25 b of the rolling die 24, the recesses 34 are similar to the conventional rolling 10 of Fig. 1A parallel and equidistant and therefore have a constant slope. In the first longitudinal region 25a of the rolling jaw 24, therefore, the blank is stretched when forming the thread, whereas in the remaining second longitudinal region 25b, ie at the end of the rolling stretch, only the thread 28 is further formed.

Aus Fig. 2A bis 2E wird ersichtlich, dass sich mit dem Walzbacken 24 nach der ersten Ausführungsform eine verhältnismäßig schlanke Schraube aus einem verhältnismäßig dicken Rohling herstellen lässt. Dabei ist das Verhältnis zwischen dem zylindrischen Ersatzdurchmesser der fertigen Schraube 26 und dem Rohling 16 ungefähr gleich der Wurzel aus dem Verhältnis der Steigung der Vertiefungen 34 am ersten und am zweiten Ende 30, 32 des Walzbackens 24. Es ist daher möglich, zur Herstellung einer Schraube mit gewünschter Form den Durchmesser des Rohlings in gewissen Grenzen frei zu wählen und im Gegenzug die Steigung der Vertiefungen am ersten Ende 30 des Walzbackens 24 gegenüber der Steigung am zweiten Ende 32 des Walzbackens 24 entsprechend zu variieren.Out Fig. 2A to 2E It can be seen that with the rolling die 24 according to the first embodiment, a relatively slender screw can be produced from a relatively thick blank. Here, the ratio between the cylindrical equivalent diameter of the finished screw 26 and the blank 16 is approximately equal to the root of the ratio of the pitch of the recesses 34 at the first and second ends 30, 32 of the rolling die 24. It is therefore possible to make a screw with desired shape, the diameter of the blank within certain limits to choose freely and in turn to vary the slope of the wells at the first end 30 of the rolling die 24 relative to the slope at the second end 32 of the rolling die 24 accordingly.

Man beachte, dass die Schraube 26 in der schematischen Darstellung von Fig. 2A lediglich den gewalzten Gewindeabschnitt zeigt, der ungewalzte Abschnitt des Rohlings jedoch der Einfachheit halber weggelassen wurde. Dieser ungewalzte Abschnitt des - vergleichsweise dicken - Rohlings kann dann beispielsweise verwendet werden, um einen Schraubenkopf zu pressen, oder um an diesem in einem weiteren Walzvorgang ein metrisches Gewinde auszubilden, um eine Stockschraube herzustellen (in den Figuren nicht gezeigt).Note that the screw 26 in the schematic representation of Fig. 2A shows only the rolled threaded portion, but the non-rolled portion of the blank has been omitted for the sake of simplicity. This unrolled portion of the comparatively thick blank may then be used, for example, to press a screw head or to form a metric thread thereon in another rolling operation to produce a hanger bolt (not shown in the figures).

In der Ausführungsform von Fig. 2A wurde im Walzprozess der zylindrische Ersatzdurchmesser der Schraube gegenüber demjenigen des Rohlings verringert, aber der zylindrische Ersatzdurchmesser des fertigen Gewindes bzw. das Volumen pro Längeneinheit blieb im fertigen Gewinde konstant. In manchen Anwendungen ist es jedoch vorteilhaft, das Walzprofil so auszubilden, dass das Volumen pro Längeneinheit im fertigen Gewinde nicht mehr konstant ist. Eine Anwendung hierfür sind Schrauben mit durchgängigem Gewinde variabler Gewindesteigung, bei denen im Bereich geringer Gewindesteigung, also niedrigerer Ganghöhe, mehr Material zum Ausbilden des Gewindes benötigt wird. Dies wird in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Bevor diese zweite Ausführungsform jedoch beschrieben wird, soll unter Bezugnahme auf Fig. 3A bis 3D zunächst erläutert werden, wie ein Walzbacken zum Ausbilden eines Gewindes mit veränderlicher Steigung aussehen kann, bei dem zunächst kein nennenswerter Volumentransport in axialer Richtung vorhanden ist. Ausgehend von dieser Geometrie des Walzprofils wird dann beschrieben, wie der erwünschte axiale Volumentransport hervorgerufen werden kann.In the embodiment of Fig. 2A For example, in the rolling process, the cylindrical diameter of the screw compared to that of the blank was reduced, but the cylindrical equivalent diameter of the finished thread or the volume per unit length remained constant in the finished thread. In some applications, however, it is advantageous to form the rolled section so that the volume per unit length in the finished thread is no longer constant. An application for this purpose are screws with continuous thread variable thread pitch, where in the area of low thread pitch, ie lower pitch, more material is required to form the thread. This will be explained in more detail in a second embodiment of the invention. However, before describing this second embodiment, reference is made to FIG Fig. 3A to 3D First, it will be explained how a rolling jaw can look like to form a thread with a variable pitch, in which initially there is no appreciable volume transport in the axial direction. Based on this geometry of the rolled section is then described how the desired axial volume transport can be caused.

Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 40, der für ein Verfahren zum Herstellen einer ebenfalls dargestellten Schraube 42 mit einem durchgängigen Gewinde 44 veränderlicher Gewindesteigung geeignet ist. Die Schraube 44 kann aus dem gleichen Rohling 16 hergestellt werden, der in der Ausführungsform von Fig. 1A gezeigt wurde und der von einem ersten Ende 46 des Walzbackens 40 in Richtung auf ein zweites Ende 48 gewalzt wird. Fig. 3B und Fig. 3C zeigen Draufsichten auf Stirnflächen 52 bzw. 54 im Bereich des ersten bzw. zweiten Endes 46, 48 des Walzbackens 40. Fig. 3A shows a plan view of a rolling die 40, which is suitable for a method for producing a screw 42 also shown with a continuous thread 44 variable pitch. The screw 44 can be made of the same blank 16, which in the embodiment of Fig. 1A has been shown and which is rolled from a first end 46 of the rolling jaw 40 toward a second end 48. 3B and 3C show plan views of end faces 52 and 54 in the region of the first and second end 46, 48 of the rolling die 40th

Wie in Fig. 3A zu erkennen ist, besteht das Walzprofil des Walzbackens 40 aus einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen 50, die anders als bei dem Walzbacken 10 von Fig. 1A jedoch nicht geradlinig, nicht parallel und nicht äquidistant sind. Die Geometrie der Vertiefungen 50 wird anhand von Fig. 3D näher beschrieben, in der die Draufsicht auf den Walzbacken 40 vergrößert dargestellt ist, und in der der Übersichtlichkeit halber lediglich die Mittellinien 50' der jeweiligen länglichen Vertiefungen 50 eingezeichnet sind.As in Fig. 3A can be seen, consists of the rolling profile of the rolling jaw 40 of a plurality of elongated recesses 50, unlike the rolling jaw 10 of Fig. 1A however not straightforward, not parallel and not equidistant. The geometry of the recesses 50 is determined by Fig. 3D described in more detail, in which the plan view of the rolling jaws 40 is shown enlarged, and in the sake of clarity, only the center lines 50 'of the respective elongated depressions 50 are located.

Wie in Fig. 3D zu erkennen ist, sind die Mittellinien 50' je zweier benachbarter Vertiefungen 50 so ausgebildet und angeordnet, dass sie durch eine Verschiebung in Walzrichtung um eine konstante Strecke T in Deckung gebracht werden können. Die Mittellinien 50' haben eine Steigung, die definiert ist als der Quotient der Änderungen Δy bzw. Δx der Position der Mittellinie in Richtung quer (y-Richtung) bzw. parallel (x-Richtung) zur Walzrichtung. Aufgrund der Translationssymmetrie in Walzrichtung sind die Steigungen einer jeden Mittellinie an deren Schnittpunkten mit einer zur Walzrichtung parallelen Linie 56 identisch. Diese Steigung ist im Übrigen proportional zur Gewindesteigung in dem der Linie 56 entsprechenden Abschnitt 58 der fertigen Schraube 42 (siehe auch Fig. 3A), d.h. dem Abschnitt der Schraube, der durch einen Abschnitt des Walzbackens 40 geformt wird, der sich entlang der Linie 56 erstreckt.As in Fig. 3D can be seen, the center lines 50 'of each two adjacent recesses 50 are formed and arranged so that they can be brought by a shift in the rolling direction by a constant distance T in line. The centerlines 50 'have a slope defined as the quotient of the centerline position changes Δy and Δx, respectively in the direction transverse (y-direction) or parallel (x-direction) to the rolling direction. Due to the translation symmetry in the rolling direction, the slopes of each centerline at their intersections are identical to a line 56 parallel to the rolling direction. Incidentally, this pitch is proportional to the thread pitch in the section 58 corresponding to the line 56 of the finished screw 42 (see also FIG Fig. 3A ), ie the portion of the screw which is formed by a portion of the rolling jaw 40 which extends along the line 56.

In Fig. 3B und 3C ist zu erkennen, dass sich die Abstände zwischen benachbarten Vertiefungen 50 in y-Richtung, d.h. einer Richtung quer zur Walzrichtung sowohl am ersten als auch am zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 ändern. Diese Änderung der Abstände reflektiert die veränderliche Gewindesteigung, da die Abstände eine "lokale" Ganghöhe der Schraube, also die lokale Gewindesteigung der Schraube repräsentieren. Man beachte, dass die lokale Gewindesteigung P= dy /dϕ proportional zu der in Fig. 2D gezeigten Steigung Δy/Δx ist, da eine bestimmte Strecke Δx beim Abrollen des Rohlings einem bestimmten Abrollwinkel Δϕ entspricht.In Figs. 3B and 3C It can be seen that the distances between adjacent recesses 50 in the y-direction, ie, a direction transverse to the rolling direction change both at the first and at the second end 46, 48 of the rolling jaw 40. This change in the distances reflects the variable thread pitch, since the distances represent a "local" pitch of the screw, so the local thread pitch of the screw. Note that the local thread pitch P = dy / dφ is proportional to the in Fig. 2D slope Δy / Δx shown, since a certain distance .DELTA.x during unrolling of the blank corresponds to a certain rolling angle .DELTA..phi.

Man beachte jedoch, dass die mittlere Steigung der Vertiefungen 50 - in Walzrichtung betrachtet - in einander gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 hier identisch sind. Zur Erläuterung ist in Fig. 3B ein erster Bereich 60 des ersten Endes und in Fig. 3C ein erster Bereich 62 des zweiten Endes des Walzbackens 40 gezeigt. In jeden dieser Bereiche fallen sechs Vertiefungen 50, was bedeutet, dass die mittlere Steigung der Vertiefungen 50 in den gegenüberliegenden Bereichen 60, 62 identisch ist.It should be noted, however, that the average pitch of the recesses 50, as seen in the rolling direction, are identical in opposite regions at the first and second ends 46, 48 of the rolling die 40 herein. For explanation, see Fig. 3B a first region 60 of the first end and in Fig. 3C a first portion 62 of the second end of the rolling jaw 40 is shown. Each of these regions has six depressions 50, which means that the mean slope of the depressions 50 in the opposite regions 60, 62 is identical.

Ferner zeigt Fig. 3B einen zweiten Bereich 64 des ersten Endes des Walzbackens 40, dessen Breite demjenigen des ersten Bereichs 60 entspricht, in dem jedoch die mittlere Steigung der Vertiefungen größer ist, denn es passen nur vier Vertiefungen in diesem Bereich 64. Dem zweiten Bereich 64 des ersten Endes liegt ein zweiter Bereich 66 des zweiten Endes gegenüber, in dem die mittlere Steigung zwar größer ist als im ersten Abschnitt 62 des zweiten Endes, jedoch gleich derjenigen im gegenüberliegenden Abschnitt 64 des ersten Endes ist.Further shows Fig. 3B a second region 64 of the first end of the rolling jaw 40, the width of which corresponds to that of the first region 60, but in which the mean slope of the recesses is greater, because only four recesses fit in this region 64. The second region 64 of the first end a second region 66 of the second end, in which the mean slope is greater than in the first portion 62 of the second end, but equal to that in the opposite portion 64 of the first end.

Die Tatsache, dass die mittleren Steigungen in - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Abschnitten 60/62 bzw. 64/66 am ersten und am zweiten Ende 46, 48 des Walzbackens 40 identisch sind, hat zur Folge, dass es praktisch keinen Materialvolumentransport in axialer Richtung des Rohlings (bzw. γ-Richtung des Walzbackens 40) gibt.The fact that the average pitches in - viewed in the rolling direction - opposite sections 60/62 and 64/66 at the first and second ends 46, 48 of the rolling die 40 are identical, has the consequence that there is virtually no material volume transport in the axial direction of the blank (or γ-direction of the rolling jaw 40).

Ein weiterer Unterschied zwischen dem Walzbacken 40 von Fig. 3A bis 3D und dem Walzbacken 10 von Fig. 1A bis 1C aus dem Stand der Technik besteht darin, dass solche Vertiefungen 50, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 eine größere Steigung haben, im Bereich des ersten Endes 46 tiefer ausgebildet sind als solche, deren Mittellinie im Bereich des ersten Endes 46 eine kleinere Steigung hat, wie Fig. 3B unmittelbar zu entnehmen ist. Beim Walzbacken 10 von Fig. 1B hingegen sind die Tiefen sämtlicher Vertiefungen 18 am ersten Ende 12 des Walzbackens 10 identisch. Durch Anpassen der Frästiefe der Vertiefungen 50 im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 an die Steigung bzw. den Abstand benachbarter Vertiefungen 50 kann sichergestellt werden, dass zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 50 Spitzen ausgebildet werden, die alle zumindest annähernd auf demselben Niveau sind und dadurch gleichzeitig mit dem Rohling 16 in Kontakt geraten. Wie Fig. 3B zu entnehmen ist, sind bei der ersten Ausführungsform die Vertiefungen 50 im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40 im Querschnitt V-förmig, und ihre Tiefe ist proportional zur Steigung der Mittellinie 50' im Bereich des ersten Endes 46 des Walzbackens 40, bzw. zum Abstand benachbarter Vertiefungen 50.Another difference between the dies 40 of Fig. 3A to 3D and the rolling jaw 10 of Fig. 1A to 1C From the prior art is that such wells 50, whose center line in the region of the first end 46 of the rolling jaw 40 have a greater pitch, are formed deeper in the region of the first end 46 than those whose center line in the region of the first end 46 a has smaller slope, like Fig. 3B can be seen directly. When rolling 10 of Fig. 1B however, the depths of all depressions 18 at the first end 12 of the rolling die 10 are identical. By adjusting the milling depth of the recesses 50 in the region of the first end 46 of the rolling jaw 40 to the pitch of adjacent recesses 50 can be ensured that 50 peaks are formed between two adjacent recesses, all of which are at least approximately at the same level and thereby simultaneously come into contact with the blank 16 in contact. As Fig. 3B it can be seen, in the first embodiment, the recesses 50 in the region of the first end 46 of the rolling jaw 40 in cross-section V-shaped, and their depth is proportional to the slope of the center line 50 'in the region of the first end 46 of the rolling jaw 40, or to the spacing of adjacent recesses 50.

Da der verwendete Rohling 16 zylindrisch ist und daher ein konstantes Volumen pro Längeneinheit aufweist, hat auch die Schraube 42, die mit dem Walzbacken 40 hergestellt wurde, ein konstantes Volumen pro Längeneinheit, denn die Geometrie des Walzprofiles von Fig. 3A ist zunächst so gewählt, dass ein Volumentransport in Axialrichtung beim Walzen des Rohlings 16 vermieden wird. Allerdings benötigt die fertige Schraube 42 in einem Bereich geringerer Gewindesteigung, in dem die Windungen dichter beieinander liegen, mehr Material. Wenn die Gewindesteigung bei der Schraube stark variiert, kann es passieren, dass das Gewinde beim Walzen stellenweise nicht vollständig "gefüllt" wird, weil nicht genügend Material vorhanden ist, bzw. dass der Durchmesser des Gewindes in diesem Bereich abnimmt.Since the blank 16 used is cylindrical and therefore has a constant volume per unit length, the screw 42 which was produced with the rolling jaw 40, a constant volume per unit length, because the geometry of the rolled profile of Fig. 3A is initially chosen so that a volume transport in the axial direction during rolling of the blank 16 is avoided. However, the finished screw 42 requires more material in an area of lesser thread pitch, where the turns are closer together. If the thread pitch varies greatly with the screw, it can happen that the thread is not "filled" in places, because there is not enough material, or that the diameter of the thread decreases in this area.

Der Mangel an Material im Bereich geringerer Gewindesteigung wird im Folgenden als "Volumendefekt" bezeichnet. Um den Volumendefekt auszugleichen, werden hierin drei Vorgehensweisen vorgeschlagen:The lack of material in the area of lower thread pitch is referred to below as "volume defect". To compensate for the volume defect, three approaches are proposed herein:

Erstens könnte anstatt eines zylindrischen Rohlings ein Rohling mit veränderlichem Querschnitt verwendet werden. Dieser Rohling hätte in Bereichen, in denen ein Gewindeabschnitt geringer Gewindesteigung auszubilden ist, einen etwas größeren Durchmesser als in Bereichen, in denen einen Abschnitt mit vergleichsweise großer Gewindesteigung auszubilden ist. Diese Lösung ist jedoch insofern nachteilig, als sie eine aufwendige Fertigung des Rohlings erforderlich macht.First, instead of a cylindrical blank, a blank of variable section could be used. This blank would have a slightly larger diameter in areas where a threaded portion of low pitch is to be formed than in areas where a portion of comparatively large pitch is to be formed. However, this solution is disadvantageous in that it requires a complicated production of the blank.

Eine zweite Lösung besteht darin, die Querschnittsfläche eines Gewindezahnes durch Variation des Flankenwinkels und/oder der Gewindetiefe des Gewindes 44 so zu variieren, dass das fertig gewalzte Gewinde in einem Bereich geringerer Gewindesteigung eine kleinere Querschnittsfläche des Gewindezahnes aufweist und so der Volumendefekt kompensiert wird. So kann das Gewinde einen spitzeren Flankenwinkel haben, so dass das Gewinde im Längsschnitt der Schraube betrachtet schmaler und mit einer spitzeren Flanke versehen ist und somit weniger Material benötigt. Dies kann bei dem Walzbacken 40 einfach implementiert werden, indem die Breiten der Vertiefungen 50 am zweiten Ende 48 des Walzbackens 40 in Bereichen geringerer Gewindesteigung schmaler und/oder weniger tief ausgebildet werden.A second solution is to vary the cross-sectional area of a thread tooth by varying the flank angle and / or the thread depth of the thread 44 so that the finish rolled thread has a smaller cross-sectional area of the thread tooth in a region of lesser thread pitch and thus the volume defect is compensated. Thus, the thread can have a more acute flank angle, so that the thread viewed in the longitudinal section of the screw is narrower and provided with a sharp edge and thus requires less material. This can be easily implemented in the die 40 by making the widths of the recesses 50 narrower and / or less deep at the second end 48 of the die 40 in areas of lesser thread pitch.

Die dritte und bevorzugte Lösung besteht darin, das Walzprofil so auszugestalten, dass ein gewisser gezielter Volumentransport von Bereichen größerer Gewindesteigung in Bereiche geringerer Gewindesteigung erzeugt wird, der den Volumendefekt gerade ausgleicht. Diese dritte Variante ist in der zweiten Ausführungsform beschrieben, die im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4C beschrieben wird.The third and preferred solution is to design the rolled profile to produce some targeted volume transport from areas of greater thread pitch to areas of lesser thread pitch that balance the volume defect. This third variant is described in the second embodiment, which is described below with reference to FIG FIGS. 4A to 4C is described.

Fig. 4A zeigt eine Draufsicht auf einen Walzbacken 68 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der ein erstes Ende 70 und ein zweites Ende 72 aufweist. Auf dem Walzbacken 68 ist ähnlich wie in Fig. 3A ein Walzprofil bestehend aus einer Vielzahl von länglichen, gekrümmten, nicht parallelen Vertiefungen 74 ausgebildet. Der Verlauf der Vertiefungen 74 basiert auf demjenigen von Fig. 3A, der jedoch zusätzlich im Hinblick auf einen speziellen beabsichtigten Volumentransport modifiziert wurde. Fig. 4A FIG. 12 shows a plan view of a rolling die 68 according to a second embodiment of the present invention having a first end 70 and a second end 72. On the die 68 is similar to in Fig. 3A a rolling profile consisting of a plurality of elongated, curved, non-parallel depressions 74 is formed. The course of the pits 74 is based on that of Fig. 3A which, however, has additionally been modified for a particular intended volume transport.

Fig. 4B und 4C zeigen wiederum die Draufsicht auf die Stirnflächen 76 bzw. 78 des ersten bzw. zweiten Endes 70, 72 des Walzbackens 68. Wie man durch Vergleich von Fig. 3C und 4C erkennt, ist das Walzprofil bei der zweiten Ausführungsform am zweiten Ende 72 des Walzbackens 68 identisch mit demjenigen am zweiten Ende 48 des Walzbackens 40 von Fig. 3A bis 3D. Dies liegt daran, dass der Walzvorgang am zweiten Ende beendet ist und dass hier abgesehen von der Korrektur des Volumendefekts mit beiden Ausführungsformen derselbe Schraubentyp hergestellt werden soll. Der Unterschied zwischen den Ausführungsformen besteht in der Form des Walzprofils am ersten Ende des Walzbackens 68, wie durch Vergleich von Fig. 4B und 3B zu erkennen ist. Figs. 4B and 4C again show the top view of the end faces 76 and 78 of the first and second end 70, 72 of the rolling die 68. As can be seen by comparing Fig. 3C and 4C detects, the rolled section in the second embodiment at the second end 72 of the rolling die 68 is identical to that at the second end 48 of the rolling jaw 40 of FIG. 3A to 3D , This is because the rolling operation at the second end is finished, and apart from the volume defect correction, the same type of screw is to be manufactured with both embodiments. The difference between the embodiments is in the shape of the rolled profile at the first end of the rolling die 68, as by comparison of FIG Fig. 4B and 3B can be seen.

Nach der zweiten Ausführungsform von Fig. 4B und 4C sind die Gewindesteigungen in - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Abschnitten des ersten und zweiten Endes 70, 72 des Walzbackens 68 nicht mehr identisch. In Fig. 4B ist ein erster Bereich 80 des ersten Endes 70 des Walzbackens 68 gezeigt, der fünf Vertiefungen 74 enthält. Diesem Bereich liegt - in Walzrichtung betrachtet - am zweiten Ende 72 des Walzbackens 68 ein Bereich 82 gegenüber, in den sechs Vertiefungen 74 fallen. Mit anderen Worten ist die mittlere Steigung P₁₁ im ersten Bereich 80 des ersten Endes 70 größer als die mittlere Steigung P₂₁ im ersten Bereich 82 des zweiten Endes 72. Dies hat zur Folge, dass beim Walzen des Rohlings 16 ein axialer Materialtransport in den dem Bereich 82 entsprechenden Abschnitt des Gewindes stattfindet. Da der dem Bereich 82 entsprechende Gewindeabschnitt ein Abschnitt mit niedriger Gewindesteigung ist, lässt sich auf diese Weise der oben beschriebene Volumendefekt in diesem Bereich kompensieren.According to the second embodiment of Figs. 4B and 4C the thread pitches in - viewed in the rolling direction - opposite portions of the first and second ends 70, 72 of the rolling die 68 are no longer identical. In Fig. 4B For example, a first portion 80 of the first end 70 of the die 68, which includes five dimples 74, is shown. This area is - viewed in the rolling direction - at the second end 72 of the rolling die 68, a region 82 opposite, fall in the six wells 74. In other words, the average pitch P ₁₁ in the first region 80 of the first end 70 is greater than the average pitch P ₂₁ in the first region 82 of the second end 72. This has the consequence that when rolling the blank 16, an axial material transport in the Area 82 corresponding portion of the thread takes place. Since the threaded portion corresponding to the region 82 is a low-pitch portion, the above-described volume defect in this region can be compensated in this manner.

Der umgekehrte Effekt tritt in einem zweiten Bereich 86 am zweiten Ende 72 des Walzbackens 52 auf, der einem zweiten Bereich 84 am ersten Ende 70 des Walzbackens 68 - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegt. Wie Fig. 4B und 4C zu entnehmen ist, ist die mittlere Steigung P₂₂ des zweiten Bereichs 86 am zweiten Ende des Walzbackens 68 größer als die mittlere Steigung P₁₂ an dem - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Bereich 84, was bedeutet, dass ein Materialtransport aus dem dem Bereich 86 entsprechenden Abschnitt des Gewindes heraus stattfindet. Dies ist zweckmäßig, da der entsprechende Bereich des Gewindes ein Bereich mit hoher Gewindesteigung ist, an dem daher weniger Material pro Längeneinheit zum Ausbilden des Gewindes benötigt wird.The reverse effect occurs in a second region 86 at the second end 72 of the rolling jaw 52, which is opposite to a second region 84 at the first end 70 of the rolling jaw 68 - viewed in the rolling direction. As Figs. 4B and 4C 2, the average pitch P _{22 of} the second area 86 at the second end of the rolling die 68 is greater than the average pitch P ₁₂ at the opposite area 84, as viewed in the rolling direction, which means that a material transport corresponding to area 86 will occur Section of the thread takes place. This is useful because the corresponding area of the thread is a high pitch area where therefore less material per unit length is needed to form the thread.

Man beachte, dass durch eine Variation der Gewindesteigung in - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Abschnitten am ersten und zweiten Ende des Walzbackens sowohl eine globale Streckung bzw. Stauchung des Gewindes als auch eine Umverteilung von Materialien in axialer Richtung erreicht werden kann. Für die Korrektur des oben beschriebenen Volumendefekts reicht jedoch eine globale Streckung oder Stauchung nicht aus, vielmehr muss Material aus einem Bereich höherer Gewindesteigung in einen Bereich geringerer Gewindesteigung transferiert werden. Ein Kriterium für eine solche Umverteilung ist durch die folgende Ungleichung gegeben: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{21}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{11}}\mathrm{<}{\mathrm{P}}_{\mathrm{22}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{12}}\mathrm{,}$$

wobei P₂₁ die mittlere Steigung der Vertiefungen in einem ersten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens ist, P₂₂ die mittleren Steigungen der Vertiefungen in einem zweiten Bereich am zweiten Ende des Walzbackens und P₁₁ und P₁₂ die mittleren Steigungen in den Bereichen am ersten Ende des Walzbackens sind, die dem ersten und dem zweiten Bereich - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegen, und wobei ferner gilt: P₂₁<P₂₂. Die obige Ungleichung definiert somit eine lokale Umverteilung von Material in axialer Richtung, die über eine globale Streckung oder Stauchung hinausgeht.It should be noted that by varying the thread pitch in - viewed in the rolling direction - opposite portions at the first and second ends of the rolling die both a global stretching or compression of the thread and a redistribution of materials in the axial direction can be achieved. For the correction of the volume defect described above, however, a global stretching or compression is not sufficient, but rather Material must be transferred from a higher pitch area to a lower pitch area. A criterion for such a redistribution is given by the following inequality: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{21}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{11}}\mathrm{<}{\mathrm{<figure-callout\; id="22"\; label="P"\; filenames="imgf0001.png"\; state="\{\{state\}\}">P</figure-callout>}}_{\mathrm{22}}\mathrm{/}{\mathrm{<figure-callout\; id="12"\; label="P"\; filenames="imgf0001.png"\; state="\{\{state\}\}">P</figure-callout>}}_{\mathrm{12}}\mathrm{.}$$

where P _{21 is} the mean slope of the recesses in a first region at the second end of the rolling die, P ₂₂ the average slopes of the recesses in a second region at the second end of the rolling die, and P ₁₁ and P ₁₂ the middle slopes in the regions at the first end of the rolling die facing the first and the second region, as seen in the rolling direction, and further wherein: P ₂₁ <P ₂₂ . The above inequality thus defines a local redistribution of material in the axial direction that goes beyond global stretching or compression.

Der Walzbacken von Fig. 4A bis 4C kann beispielsweise wie folgt konstruiert werden: Ausgangspunkt kann der Walzbacken ohne Volumentransport, wie er in Fig. 3A dargestellt ist, sein. Die Geometrie der Vertiefungen des Walzbackens ohne Volumentransport lässt sich dann ausgehend von einer gewünschten Form der fertigen Schraube und unter Heranziehung der in Verbindung mit Fig. 3A bis 3E benannten Kriterien konstruieren. Wie oben erläutert, sind dabei die mittleren Steigungen in - in Walzrichtung betrachtet - gegenüberliegenden Bereichen am ersten und zweiten Ende des Walzbackens zunächst identisch. In einem zweiten Schritt können dann die Steigungen am ersten Ende so variiert werden, dass der erwünschte Volumentransport hervorgerufen wird. Dazu wird vorzugsweise zu der Steigung der i-ten Vertiefung am ersten Ende ein Korrekturwert dp(i) addiert, der wie folgt berechnet wird: $$\mathit{dp}\left(i\right)=\frac{\mathrm{\Delta }V\left(i\right)}{{d_{G0}}^2\pi /4},$$

wobei ΔV der Volumendefekt der i-ten Windung und d_G0 ein zylindrischer Ersatzdurchmesser des fertigen Gewindes ist, d.h. der Durchmesser eines Ersatzzylinders, der die gleiche Länge und das gleiche Volumen hat, wie das fertige Gewinde. Hierbei ist dp(i) die Steigungsänderung Δϕ, die proportional zu einer Änderung ΔX der Vertiefungen in Walzrichtung ist.The rolling dies of FIGS. 4A to 4C can for example be constructed as follows: Starting point of the rolling dies without volume transport, as in Fig. 3A is shown to be. The geometry of the wells of the rolling die without volume transport can then be based on a desired shape of the finished screw and using the in conjunction with FIGS. 3A to 3E construct named criteria. As explained above, the average pitches in - compared to opposite areas in the rolling direction at the first and second ends of the rolling die are initially identical. In a second step, the slopes at the first end can then be varied to produce the desired volume transport. For this purpose, a correction value dp (i) is preferably added to the slope of the i-th depression at the first end, which is calculated as follows: $$\mathit{dp}\left(i\right)=\frac{\mathrm{\Delta }V\left(i\right)}{{d_{G0}}^2\pi /4}.$$

where ΔV is the volume defect of the i-th turn and d _{G0 is} a cylindrical replacement diameter of the finished thread, ie the diameter of a replacement cylinder having the same length and volume as the finished thread. Here, dp (i) is the pitch change Δφ, which is proportional to a change ΔX of the pits in the rolling direction.

Auf diese Weise können die Steigungskorrekturen am ersten Ende für jede Windung berechnet werden. Die Korrektur führt zu einer Verschiebung der Vertiefungen am ersten Ende des Walzbackens, wie dies ein Vergleich von Fig. 4B mit Fig. 4C deutlich macht. Die einzelnen Vertiefungen können dann durch glatte Funktionen so modifiziert werden, dass sie zu der erwünschten Variation am ersten Ende des Walzbackens und der erwünschten Gewindeform am zweiten Ende des Walzbackens führen.In this way, the slope corrections at the first end can be calculated for each turn. The correction leads to a displacement of the recesses at the first end of the rolling die, as a comparison of Fig. 4B With Fig. 4C makes it clear. The individual recesses may then be modified by smooth functions to result in the desired variation at the first end of the rolling die and the desired thread form at the second end of the rolling die.

Man beachte, dass sich bei den Walzbacken 24, 40 und 68 von Fig. 2, Fig. 3 bzw. Fig. 4 die Steigungen der Mittellinien der Vertiefungen kontinuierlich ändern. Anschaulich gesprochen bedeutet dies, dass die Vertiefungen an keiner Stelle abgeknickt sind, was einer sprunghaften Änderung der Gewindesteigung entsprechen würde. Derartige sprunghafte Änderungen würde man beispielsweise erhalten, wenn man bei der fertigen Schraube Gewindeabschnitte mit unterschiedlichen aber innerhalb des Abschnittes konstanten Gewindesteigungen aneinanderstückeln würde. Ein entsprechender Walzbacken wäre in der Konstruktion möglicherweise einfacher, in der Herstellung jedoch aufwendiger als die hierin offenbarten Walzbacken. Die hier gezeigten Walzbacken mit den glatten, knickfreien Vertiefungen können im Fräsverfahren hergestellt werden. Dies ist bei Walzbacken mit geknickten Vertiefungen nicht ohne weiteres möglich. Zwar könnte der Walzbacken aus mehreren individuell gefertigten Teilen an den Knickstellen zusammengesetzt werden. Der Erfinder hat jedoch festgestellt, dass ein solcher zusammengesetzter Walzbacken tendenziell verschleißanfällig ist. Alternativ wäre es möglich, einen Walzbacken mit geknickten Vertiefungen in einem Erodierverfahren herzustellen, welches jedoch wesentlich kostenaufwendiger ist, als ein Fräsverfahren. Daher erweist sich der Walzbacken mit einem glatten, knickfreien Verlauf der Vertiefungen als besonders vorteilhaft.Note that the dies 24, 40 and 68 of FIG Fig. 2 . Fig. 3 respectively. Fig. 4 continuously change the slopes of the centerlines of the wells. To put it clearly, this means that the recesses are not bent at any point, which would correspond to a sudden change in the thread pitch. Such leaps and bounds would be obtained, for example, by tapping together threaded sections with different but constant thread pitches in the finished screw. Such a die might be simpler in construction, but more expensive to manufacture than the dies disclosed herein. The rolling jaws shown here with the smooth, kink-free depressions can be produced in the milling process. This is not readily possible with rolling jaws with kinked depressions. Although the rolling jaws could be composed of several individually manufactured parts at the kinks. The inventor has found, however, that such a composite rolling jaw tends to be susceptible to wear. Alternatively, it would be possible to produce a rolling jaw with kinked recesses in an erosion process, which, however, is much more expensive than a milling process. Therefore, the rolling jaws proves to be particularly advantageous with a smooth, kink-free course of the wells.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Walzbackendies

1212

erstes Ende des Walzbackens 10first end of the rolling 10

1414

zweites Ende des Walzbackens 10second end of the rolling 10

1616

Rohlingblank

1818

Vertiefungdeepening

1919

Schraubescrew

2020

Stirnfläche am ersten Ende des Walzbackens 10End face at the first end of the rolling 10th

2222

Stirnfläche am zweiten Ende des Walzbackens 10End face on the second end of the rolling 10th

2424

Walzbackendies

25a25a

erster Längenbereichfirst length range

25b25b

zweiter Längenbereichsecond length range

2626

Schraubenscrew

2828

Gewindethread

3030

erstes Ende des Walzbackens 24first end of the rolling die 24

3232

zweites Ende des Walzbacken 24second end of the rolling jaw 24th

3434

Vertiefungdeepening

3636

Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 24Front side at the first end of the rolling die 24th

3838

Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 24Front side at the second end of the rolling die 24th

4040

Walzbackendies

4242

Schraubescrew

4444

Gewinde der Schraube 42Thread of the screw 42

4646

erstes Ende des Walzbackens 40first end of the rolling jaw 40

4848

zweites Ende des Walzbackens 40second end of the rolling jaw 40

5050

Vertiefungdeepening

5252

Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 40End face at the first end of the rolling jaw 40th

5454

Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 40Front side at the second end of the rolling jaw 40th

5656

Linie parallel zur WalzrichtungLine parallel to the rolling direction

5858

Abschnitt des Gewindes 42Section of the thread 42

6060

erster Bereich am ersten Ende des Walzbackensfirst area at the first end of the rolling die

6262

erster Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 40first area at the second end of the rolling jaw 40

6464

zweiter Bereich am ersten Ende des Walzbackens 40second area at the first end of the rolling jaw 40th

6666

zweiter Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 40second area at the second end of the rolling jaw 40th

6868

Walzbackendies

7070

erstes Ende des Walzbackens 68first end of the rolling die 68

7272

zweites Ende des Walzbackens 68second end of the rolling die 68

7474

Vertiefungdeepening

7676

Stirnseite am ersten Ende des Walzbackens 68Front side at the first end of the rolling die 68th

7878

Stirnseite am zweiten Ende des Walzbackens 68Front side at the second end of the rolling die 68th

8080

erster Bereich am ersten Ende des Walzbackens 68first area at the first end of the rolling die 68

8282

erster Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 68first area at the second end of the rolling die 68

8484

zweiter Bereich am ersten Ende des Walzbackens 68second area at the first end of the rolling die 68th

8686

zweiter Bereich am zweiten Ende des Walzbackens 68second area at the second end of the rolling die 68th

Claims (15)

1. A method for manufacturing a screw (26, 42), in which method a blank (16) is rolled between two rolling dies (24, 68), wherein
   in each rolling die (24, 68) a rolling profile is formed that comprises a host of elongated depressions (34, 74), and
   the rolling die (24, 68) comprises a first and a second end (30, 32; 70, 72) spaced apart from each other in the direction of rolling, wherein during rolling the blank (16) is moved relative to the die (24, 68) from the first end towards the second end,
   characterised in that
   the mean slope of the centre lines of the depressions (34, 74) in a region of the first end (30, 70) of the rolling die (24, 68) differs from the mean slope in a region of the second end (32, 72) of the rolling die (24, 68), which region - when viewed in the direction of rolling - is opposite the region of the first end,
   wherein the slope of a centre line is defined as the quotient of the changes in the positions of the centre line in the directions transverse and parallel to the direction of rolling, respectively.
2. The method according to claim 1, in which the above-mentioned mean slopes in the above-mentioned regions at the first end and at the second end differ from each other by at least 2.5%, preferably at least 10% and particularly preferably by at least 25% and/or
   in which the above-mentioned mean slope in the region of the second end (32) is larger than in the region of the first end (30) and/or
   in which the rolling profile is designed so that the mean volume per unit of length of the finish-rolled screw thread is smaller by at least 5%, preferably at least 17% and particularly preferably at least 27% than that of the blank (16).
3. The method according to any one of the preceding claims, in which the rolling profile is formed so that starting from a cylindrical blank (16) a thread section is rolled in which the volume per unit of length varies, wherein preferably the difference between the maximum value and the minimum value of the volume per unit of length of the thread section is at least 2%, preferably at least 4% and particularly preferably at least 6% of the maximum value of the volume per unit of length.
4. The method according to claim3, in which the screw has a continuous thread with a variable thread pitch, and the mean slope P₂₁ of the depressions (74) in a first region (80) at the second end (72) of the rolling die (68) is less than the mean slope P₂₂ of the depressions (72) in a second region (86) at the second end (72) of the rolling die (68), and wherein the following applies: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{21}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{11}}\mathrm{<}{\mathrm{P}}_{\mathrm{22}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{12}}\mathrm{,}$$

   

   
   wherein P₁₁ and P₁₂ denote the mean slope in the regions (80, 84) at the first end (72) of the rolling die (68), which when viewed in the direction of rolling, are opposite the above-mentioned first and second regions (82, 86) of the second end (72), respectively.
5. The method according to claim 4, in which the depressions (74) in the region of the second end (72) are formed in such a manner that the finish-rolled thread in a region of a smaller thread pitch has a smaller cross-sectional area and/or a more acute flank angle of a thread ridge than in a region of a larger thread pitch,
   in which the depressions (74) in a first region at the second end (72) of the rolling die (68) where the mean thread pitch is smaller than in a second region at the second end (68) of the rolling die (68), are preferably narrower than in the second region, and/or
   in which such depressions (74) whose centre line in the region of the first end (70) has a larger slope, in the region of the first end (70) are deeper than those whose centre line in the region of the first end (70) has a smaller slope, wherein preferably the depression in the region of the first end (70) of the rolling die (24, 52) is V-shaped in cross section, and its depth is proportional, at least within ±10%, to the slope of the centre line.
6. The method according to any one of the preceding claims, in which, furthermore, a screw head is formed by pressing a non-rolled section of the blank (16).
7. The method for manufacturing a screw, in which the screw comprises two threads that are separate of each other, and at least one of the threads is rolled in a method according to one of claims 1 to 5,
   in which in particular the screw is a hanger screw that comprises a metric thread and a wood thread or dowel thread.
8. The method according to any one of the preceding claims, in which the slopes of the centre lines of the depressions (34, 74) vary continuously.
9. A rolling die (24, 68) for manufacturing a screw (26, 42), in which rolling die (24, 68) a rolling profile is formed that comprises a host of elongated depressions (34, 74), wherein the rolling die (24, 68) comprises a first and a second end (30, 32; 70, 72) spaced apart from each other in the direction of rolling, wherein during rolling the blank (16) is moved relative to the die (24, 68) from the first end towards the second end,
   characterised in that
   the mean slope of the centre lines of the depressions (34, 74) in a region of the first end (30, 70) of the rolling die (24, 68) differs from the mean slope in a region of the second end (32, 72) of the rolling die (24, 68), which region - when viewed in the direction of rolling - is opposite the region of the first end,
   wherein the slope of a centre line is defined as the quotient of the changes in the positions of the centre line in the directions transverse and parallel to the direction of rolling, respectively.
10. The rolling die (24, 68) according to claim 9, in which the above-mentioned mean slope in the above-mentioned regions at the first end and at the second end differ from each other by at least 2.5%, preferably at least 15% and particularly preferably at least 25% and/or
    in which the above-mentioned mean slope in the region of the second end (32) is larger than in the region of the first end (30) and/or
    in which the rolling profile is designed so that the mean volume per unit of length of the finish-rolled screw thread is smaller by at least 5%, preferably at least 17% and particularly preferably at least 27% than that of the blank (16).
11. The rolling die (68) according to any one of claims9 or 10, in which the rolling profile is formed so that starting from a cylindrical blank (16) a thread section is rolled in which the volume per unit of length varies,
    in which the difference between the maximum value and the minimum value of the volume per unit of length of the thread section is at least 2%, preferably at least 4% and particularly preferably at least 6% of the maximum value of the volume per unit of length.
12. The rolling die (68) according to claim 11, for manufacturing a screw with a continuous thread with a variable thread pitch, wherein the mean slope P₂₁ of the depressions (74) in a first region (80) at the second end (72) of the rolling die (68) is less than the mean slope P₂₂ of the depressions (72) in a second region (86) at the second end (72) of the rolling die (68), and wherein the following applies: $${\mathrm{P}}_{\mathrm{21}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{11}}\mathrm{<}{\mathrm{P}}_{\mathrm{22}}\mathrm{/}{\mathrm{P}}_{\mathrm{12}}\mathrm{,}$$

    

    
    wherein P₁₁ and P₁₂ denote the mean slopes in the regions (80, 84) at the first end (72) of the rolling die (68), which when viewed in the direction of rolling, are opposite the above-mentioned first and second regions (82, 86) of the second end (72), respectively.
13. The rolling die (68) according to claim12, in which the depressions (74) in the region of the second end (72) are formed in such a manner that the finish-rolled thread in a region of a smaller thread pitch has a smaller cross-sectional area and/or a more acute flank angle of a thread ridge than in a region of a larger thread pitch,
    in which the depressions (74) in a first region at the second end (72) of the rolling die (68) where the mean thread pitch is smaller than in a second region at the second end (68) of the rolling die (68), are preferably narrower than in the second region.
14. The rolling die (68) according to claims 12 or 13, in which such depressions (74) whose centre line in the region of the first end (70) has a larger slope are deeper in the region of the first end (70) than those whose centre line in the region of the first end (70) has a smaller slope, wherein
    preferably the depressions in the region of the first end (70) of the rolling die (68) are V-shaped in cross section, and the depth of the depressions is proportional, at least within ±10%, to the slope of the centre line.
15. The rolling die (24, 68) according to any one of claims 9 to 14, in which the slopes of the centre lines of the depressions (34, 74) vary continuously.

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