SU651721A3 - Самонарезающий винт - Google Patents

Description

(54) САМОНАРЕЗАЮЩИЙ ВИНТ

1

Изобретение относитс  к области машиностроени , в частности к крепежньгм элементам.

Известен самонарезающий винт дл  соединени  листовых материалов, содержащий головку и резьбовой стержень с конусообразным хвостовиком, который примыкает к резьбовому стержню и имеет основную и острую, части, причем хвостовик выполнен с продольной режущей кромкой ij.

Этот винт работает с образованием стружки и с возможным образованием трещин . Лист, в которьгй вворачиваетс  вивг, деформируетс .. .

. Известен также самонарезающий винт дл  соединени  листовых материалов, со- держащий головку и резьбовой стержень с пирамидальным хвостовиком, который примыкает к резьбовому стержню и имеет основную и острую концевую части,причем на хвостовике выполнена продольна  остра  кромка 2.

Однако этот винт имеет те же недостатки .

Цель йзобрегени  - по вьпиение надежт HOCTW соединени :

Дл  достижени  этой цели предложен самонарезающий винт, содержащий головку , резьбовой стержень и заостренный крнец пирамидальной формы, расположенный под резьбовым стержнем винта и состо щий из нижнего участка, который образует заходнуючастьконца винта и основани , располозкенного между нижним заходным участкбм конда винта и концом резьбового стержн  винта, причем на нижнем заходном участке конца винта расположено несколько расход щихс  от вершины острых боковых сторон пирамиды, а на основании расположено несколько округлённых боковых сторон пирамиды. Округленные наружные кра  этих боковых сторон по мере приближени  к нижнему концу резьбового стержн  постепенно расшир ютс .

На фиг. 1 показан предлагаемый самонарезающий винт, вворачиваемый в тонкий лист; на фиг. 2 - нижний конец стержн  этого винта; на фиг. 3-5 - сечени  А-А,

и 13-В фиг. 2; на фиг. 6 «. конец бинта с несколькими витками резьбы; на фиг. 7донец винта, ввернутого в лист; на фиг..Sго же, в листе винтом -отогнут выступ; на фиг. 9 - винт с пирамидальным концом на фиг. 10 сечение Г-Г фиг. 9; на фиг. Наконец винта (вариант); на фиг. 12сечение Д-Д фиг. 11; на фиг. 13 - конец винта (вариант); на фиг. 14 сечение Е- Е фиг.. 13; на фиг. 15 - концы винта (ва- риант); на фиг. ,16 - сечение фиг. 15; на фиг. 17 конец винта (вариант); на фиг. 18 . сечение К««К фиг. 17; на фиг. 19«конец винта (вариант); на фиг. 20 сечение фиг. 19; на фиг. 21 - элементй конца винта, изображенного на фиг. 1Э; на фиг. 22 - конец винта (вариант); на фиг. 23 то же, после нарезки на конце винта резьбы; на фиг. 24 - конец винта . (вариант).

Самонарезающий винт дл  заворачивани  в лист состоит из головки 1, резьбового стержн  2 цилиндрической формы, нерезьбового конца 3 пирамидальной формы с вершиной 4. Конец винта разделен на две части: нижнюю часть 5 с острыми боковыми сторонами 6, расход щимис  ог вершины, и основание 7 со скругленными боковыми сторонами 8, причей высота нижней части винта равна Ь (см. фиг. 6), а ее поперечное сечение (см, фиг. 3) име ет форму квадрата. .Вьгсота основани  7 вйнгаравна H .li , (см. фиг. 6), и его сечение постепенно увеличиваетс  по мере приближени  к концу резьбового стержн . При этом увеличиваютс  и скругленные участки боковых сторон 8. Низкн   часть конца винта служит дл  рассверливани  отверсти  в Листе и начйльногЬ за- хода в него винта, а основание 7 обеспе- чивает увеличение диаметра отверсти  и образование нал.исте выступа. ;

Угол скоса Oj пирамидального конца 3 лежит в пределах 25-45 (см.фиг. б) и выполн етс  в зависимости от твердостилиста , в который вворачиваетс  винт. Если лист изготовлен из стали или другого твёрдого материала, то угол 0 должен составл ть приблизительно 45°, а дл  листов из алюмини  или другого сравни-, тельно м гкого материала примен ютс  БИНТЫ с углом скоса около 25. Кроме того, количество граней у пирамида/1ьно . го концй винта может быть различным, причем дл  листов из более твердых материалов желательно использовать винты с брльиГим количесгвом граней. Однако их . не должно быть больше семи, так как, ина651721

.че форма конца прибли шетс  к конической в результате чего концентраци  нанр же . НИИ у каждой боковой стороны уменьшаетс  и отверстие О (см. фиг. 7) не удаетс  1зазвернуть до требуемого диаметра с образованием на листе выступа 10 необходимой высоты без по влени  в располоч женном вокруг отверсти  9 металле листа нежелательных грешин. Высота h .| заходной части конца 5 винта выбираетс  с учетом толщины листа. Кроме того, размеры и кривизну скругленных боковых сторон 8 пирамиды также следует выбирать ,а зависимости ог толщины листа и свойств материала листа.

Вннт устагшвливаетс  в обычное приспособление дл  вворачивани  и концом в требуемом месте листа делает небольшое заходное отверстие. Диаметр этого отверсти  затем нижней частью 5 конца винта увеличиваетс  до d j (см. фиг. 7) за счет того, что острые боковые стороны 6 пирамиды срезают металл листа. Диаметр dj равен наибольшему наружному диаметру нижней части 5 конца 3 винта. После этого в отверстие начинает входить основание 7 конца, винта, в результате чего в листе образуютс  отверстие и кольцевой выступ 1О на.обратной стороне  иста (см. фиг. 8). Затем через отверстие входит резьбовой стержень винта, который нарезает в листе внутреннюю резьбу за счет эффекта самонарезани , создаваемого витками 11 резьбы, имеющейс  на резьбовом стержне винта.- .

Во врем  Ёворачивани  в лист винта благодар  тому, что скругленные боковые стороны 8 пирамидального конца винта имеют гладкую, постепенно увеличивающуюс  снизу вверх наружную поверхность, начальное заходное отверстие, образованное в листе е.го нарезающим концом, постепенно увеличиваетс  в диаметре. За счет развалвдШки отверсти  на обратной стороне листа получаетс  кольцевой выступ без трещин с требуемой дл  прочного креплени  винта высотой. Кроме тогЬ;, на внутренней стенке отверсти  и выступа отсутствуют какие-либо надрезы, обусловленные воздействием на металл листа раз ,г. .

личных режущих поверхностей вворачиваемого в лист винта. .,

Винты, показанные на фиг. 9-18, обеспечивают удаление стружки, образующейс  при рассверливании листа острыми боковыми сторонами пирамидального конца в:шта. Отверстие должно иметь более гладкую внутреннюю поверхность, что способствует снижению веро тности образовани  трещин в мегалле листа при формировани выступа. На пирамидальном конце 3 винга, показанного на фиг. 9 и 10, на противопО ложных гран х нижней части 5 сделаны две канавки 12. Кажда  из них постепенно расшир етс  кверху, начина  от вершины , и расположена, вдоль острой боковой с.тороны 6 пирамиды, образу  острую рэжущую кромку 13 и плоскую вертикальную заднюю гран-ь 14, идущую по диагонали в направлении к вертикальной оси пи рамидального конца виита. Во врем  вворачивани  винта в лист режушие кромки 13 легко срезают стружку, котора  удал етс  из отверсти  в листе через канавк Нижн   часть пирамидального конца винта, изображенного на фиг, И и 1.2, срезана наполовину по диагонали, в резуль тате чего образуютс  задн   грань 14 и две острые режущие кромки 13, под воздействием которых во врем  вворачивани  винта в лист нарезаетс  стружка, удал юща с  из отверсти  через зону/примыкающую к задней грани. На пирамидальном конце винта, показан ного на фиг. 13 и 14, сделаны У -образные канавки 15, расположенные на наклонных гран х.нижней части 5 конца и начи- нающиес  в вершине 4. Такие канавки мож но сделать на всех или только на Двух бо ковых гран х нижней части заходного конца винта. Канавки могут иметь какую-ли бо другую форму- Образующа с  при вво- рачивании такого винта в лист стружка легко удал етс  из отверсти  в листе через упом нутые канавки. При вворачивании винтов с заходными концами можно обеспечить необходимую высоту выступа 1О, так как дл  этих винтов диаметр начального отверсти  9 меньше диаметра отверсти , полученного с помощью винта, показанного на фиг. 1-8. Объ сн етс  это тем, что каждый из заходных участков винтов,изображенных на фиг. 9-14, частично срезан, а образующа с  стружка легка удал етс  из отверсти . Конкретный выбор конструкции винта (этих трех вариантов ) зависит от твердости, толщины и других характеристик листа, в который предполагаетс  ввернуть тот или иной вин На фиг. 15 и 16 показан винт, на наружной поверхности заходной части которого выполнена спиральна  канавка 16, котора  начинаетс  у вершины пирамиды и кончаетс  у основани  7 конца винта, причем направление спирали у этой канавки совпадает с направлением резьбы 11 резьбового стержн  2 винга. Наличие, га-. кой канавки облегчает удаление стружки из отверсти , начальное сверление листа, поскольку спиральна  канавка 16 способствует .заходу участка 5 винга отверстие 9. В результате этого снижаетс  момент, который нужно приложить к вворачиваемому в лист винту, и уменьшаегс  отжимаюшее ЛИСТ усилие. Такую спиральную канавку можно также сделать и н винтах, изображенных на фиг. 9-14, На фиг. 17 и 18 показан винт, на пирамидальном койце которого, на противоположных гран х пирамиды, сделаны канавки 17, и обраэуюш1а с  при сверлении стружка собираетс  в канавках и не по- вре кдает внутренних стенок выступа 10. Поверхность трени  пирамидального конца винта уменьшаетс , что позвол ет дл  образовани  выступа прикладывать к винту меньшую силу и тем самым уменьшить Деформацию листа. На фиг. 19-21 показан еще один вариант самонарезающего винта. Его конец вьшолнен в виде пирамиды с по крайней мере п тью гран ми, так что угол 02 ежду гран ми превышает 108 (см. фиг. 20). Основание 7 пирамидального конца винта имеет квадратное сечение, однако оно может быть и треугольным, п тиугольным или многоугольным с различным шагом вершин . В любом случае количество боковых граней 18 в основании пирамидального конца винта всегда меньше количества боковыз граней 19 заходной части конца винта. С технологической точки зрени  . лучше сделать четноеколичество боковых граней в обеих част х пирамидального конца винта. Так, например, если основание имеет четыре боковые грани 18, то в нижней части конца винта лучше еде- дать либо шесть, либо восемь боковых граней. При такой конструкции угол Q при вершине пирамиды (см. фиг. 19) может составл ть любую величину в пределах от 25 до 45 , а угол 0 j должен быть либо равен либо больше.угла 0 . Оптимальные значени  углов б и 0 определ ютс  твердостью и толщиной листа , а также размерами самого винта. Дл  листов из стали или другого твердого ма- териала средней толщины углы Qj, и 0 должны быть около 45°, а дл  тонких листов из алюмини  или другого м гкого материала эти углы должны быть около 25. Количество граней 18, 1-9 в обеих част х пирамидального конца винта так651721 же.зависит or твердости и толщины листа , причем, чем тверже и чем толще лист, тем их должно быть больше. В основании конЩа винта не следует, однако, делать более семи граней, так как при этом форма основани  приближаетс  к конической, чТго может отрицательно сказатьс  с точки зрени  концентрации напр жений у скругленных боковых сторон пирамиды на эффективности увеличени  начального диаметра отверсти  до размеров, позвол ющих без по влени трещин вокруг северети  получить требуемую высоту выступа. Высота нижней части пирамидального конца винта равна } (см. фиг. 19), .а высота основани  конца 1винта paisHa Щ h ) Величина hj должна быть равна или мень ше одной трети величины Н , что способствует более эффективному образованию Вы ступа, а абсолютные значени  величин HJ и HI выбираютс  с учетом толщины листа При вворачивании винта в лист с помощью обычйого инструмента, примен емого дл  этих целей, вначале бондом винта в нужном месте листа делаетс  не-. большое отверстие, которое зйтем раЬсвер ливаетс  нижней частью kOHua винта до диаметра d . Поскольку нижн   Qactb кон ца винта имеет более п ти боковьгх граней Д. углы 62 превышают 108, то кажда  из боковых сторон 6 в начальной стадии ycfaflo KH винта создает определенное рассверливающее действие. При этом ebfественно образуетс  стружка котора  о стенки отверсти  в Яисте не царапаетс , чтро исключает оВразование в зоневыступа нежелательных грещин. ПбсЛе toro как с помощью нижней части конца винта в . - . -г--- jf . листе сделано отверстие диаметром в Него входит основание 7 конца винта, в результате чего диалеетр отверстий увеличиваетс  с одновременным образованием .на обратной стороне кольцевогО высгупа . Если угол 84 сделать больший угла 03;то основание конца винта будет легко и плавно входить в рассверленное перед этим отверстие. После образЪваний кольцевого выступа и захода в него резьбового стержн  BrtjETa внутри кольцевЫо . выступи Hapesaercsi резьба, сЬо твётсгёующа  по форме и размерам нарезанной на винте резьбе (аналогичноЬамЬйа рёзающим винтам других типое). . . Во всех рассмотренных вариантах максимальный диаметр cjg основани  конца винта делаетс  либо равным, либо несколь ко меньщим диаметра с резьбов6го сгерж н  винта, что преп тствует чрезмёрнйму

Claims (4)

1. 8 увеличению внутреннего диамет эа кольцевого выступа. С другой стороны, разница между наружным диаметром резьбы Т) и диаметром о достаточно больша , благодар  чему резьбовой стержень9 инта не легко входит внутрь листа. При этом диаметр сд, а превышает внутренний диаметр резьбы dj. Известно, что при накатке резьбы на||у жный диаметр резьбы D получаетс  автоматически без снижени  прочности винта и уменьшени  среднего диаметра рез- бьг с30 (диаметра заготовки). Таким образом , йринима  диаметр dj равным или не--. сколько меньшим-диаметра dj нужную разницу в Диаметрах D и d2 можно получи1г очень просто. Б винте, показанном на фиг. 22 и 23, имеетс  направл ющий по сок, состо щий конической фаски 20 и цилиндрической части 21, который расположен между концом резьбового стержн  2 и верхней частью пирамидального конца винта, причем, диаметр цилиндрической части 21 равен йасимальному диаметру Основани  7 конца винта и меньше среднего диаметра резьбы da и может быть уменьшен до внутреннего диаметра резьбы d v . Наличиётакого направл ющего по ска обеспечивает более плавное и легкое вворачивание винта в лист, даже если последний имеет сравнительно большую толщину и твердость.„ . . Операци  вворачивани  этого винта в Лист ничем не отличаетс  от вворачивани  рассмотренных выше винтов. Однако i благодар  наличию направл ющего по ска йахбд в лист резьбового стержн  винта происходит более легко. Винт такой конструкции лучше всего примен ть дл  толстых и сравнительно твердых листов. Направл ющий по сок можно выполнить в . , виде либо только одной конической фаски, либо только одного цилиндрического по ска без фаски. Все винты рассмотренных выше типов можно вворачивать в листы с предварич тельно просверленными небольшими от-. Гверсти ми 22 (см. фиг. 24),тогда отпа Йает необходимость в за осгрении нижнего конца винта, т.е. винт может Иметь скруглённый нижний конец (см. фиг. 24). Такой: винт следует вворачивать в очень толстый лист. Следует особо подчеркнуть, что у всех предложенных винтов на основании пирамидального конца винта отсутствуют К1акиелибо острые кромки, витки резьбы, канавки , прорези и т.п., которые могли бы повредить внутреннюю стенку кольцевого вы сгупа. Основание пирамидального конца винга имеет, кроме того, симмегричную форму, что преп тствует возникновению -вибраций призаворачивании винга ё лист. Формула изобретени  1.Самонарезающий винт дл  соединени  листовых материалов, содер5кащий головку и резьбовой стержень с пирамйдал ным хвостовиком, который примыкаётТс резьбовому стержню и имеет ocirOBfiyk) и ос тру ю к онцевукз ча с ти, причШ lia . Sвике Быполнена йродблъ&а  остр а  крЪмка, отличаю тём,чго; с целью повышени  надежности соедийе йй, йа концевой части зшосговйка вьшолнёнйнеско ько продольных острых кромок, а на основной части - несколько скругленных кромок, шйрийа которых постепенно увеличиваетс  в направлении от концевой части хвостовика к резьбовому стержню.
2. 2.Винт по п. 1, о т ли ч а ю щ и йс   тем, -Что на концевой части хвостовика выполнена по крайней мере одна канавка , простирающа с  вдоль одной из упом нутых острых кромок, причём эта канавка образует своим краем режущую кромку, гфййнрающук бй вдо ь обгрой кромки, и плоскую заднюю грань, HaitpaefleHHykTW упом нутой режущей кромки и вертикальной центральной оси винта.
3. 3.Винт по п,1, о т л и ч а ю щ и Йс   тем, что на наружной поверхности концевой части хвостовика выполнена спиральна  канавке, причем направление спирали такое же, как у резьбовой нарезки стержн ,
4. 4.Винт по п. 1, отличаюшийс   тем, что на одной из граней хвостовика между соседними кромками выгйЖе на по крайней мере одна „верпйсальна  канав са .г-, - , S; Винг nojft. 1., отличающийс   тем, концева  часть хвосговика ийеег в пдп:ёрёЧнйм селений форм правильного многоугольника с по крайней мере п  ьйГВёрййШда, а основна  часгь хвбстовйка Шёе1 g йбпёречнбм сечении форму правильного многогранника с по крайней мере трем  скругленными вершинами , причем количество боковых сторон пирамидь в концевой части хвостовика больше количества боковых сторон пирамиды в оснсмвной части. Приоритет по 1 и 4 пунктам исчисл ть с 25.04.75. Придригег по 2 и 3 пунктам исчисл ть с 24.06.75 Приоритет по 5 пункту исчисл ть с 04.11.75. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе J.. Патент США Мг 3682О38, иГ 85 ТГ1 72Г7Г-с.-7--2 . Патент ФРГ №1.675648, кл. 47a;i, 1970. .:...-,- . ---v 2 в

   В - в

   g,,j,-iit;:

   uz.S

   fJuz.e

   ff Lr

   /J Фиг. 10

   L-J

   . 12

   И- И

   16

   8

   17

   Фиг. fS