DE3934621C2 - Werkzeug zur spanlosen Formgebung von Gewinden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur spanlosen Formgebung (zum Gewinde­ furchen), insbesondere zum Formen von Innen-Gewinden, mit einem zylindrischen Einspannschaft und mit einem Formgebungsbereich mit von der Kreisform abweichendem, polygonalem Querschnitt sowie mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen am Außenumfang.

Für die Herstellung insbesondere von Innen-Gewinden dienen an sich bekannte Gewindebohrer in Form eines im wesentlichen zylindrischen Werkzeuges mit einem Einspannschaft zur Befestigung in einer Werkzeugaufnahme (Bohrfutter) und einem Formgebungsbereich mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen. Um beim Eindrehen des Werkzeuges in eine Bohrung des Werkstückes einen Spanabtrag zur Erzeugung des Gewindes zu erzielen, weist der Formgebungsbereich mehrere axial verlaufende Nuten im Außenumfang auf, deren radiale Tiefe größer als die Gewindetiefe ist. Beim spanenden Gewindeschneiden wird das Gewindeprofil durch Zerstörung des Werkstoffgefüges des Werkstückes erzeugt. Damit ist das Gewinde nur begrenzt belastbar.

Zur Herstellung hoch belastbarer Gewinde werden die Gewindefurchen in das Werkstück nach dem Prägeverfahren ohne Zerspanung des Werkstückes eingerollt beziehungsweise eingedrückt. Dazu bedient man sich eines Gewinde-Furchwerkzeuges. Dieses weist im Gegensatz zum Gewindebohrer im Formgebungsbereich keine axial verlaufenden Span- und Schneidnuten auf. Viel mehr ist der Formgebungsbereich im Querschnitt etwa dreieckig mit abgerundeten Ecken gestaltet. Die eigentliche Verdrängungsleistung beim Furchen (Prägen) des Gewindes im Werkstück erfolgt mittels der abgerundeten Ecken des polygonalen, meist dreieckigen Querschnittprofils. Beim spanlosen Gewindefurchen treten aufgrund der Werkstoffverdrängung im Werkstück wesentlich höhere Belastungen als beim spanenden Gewindeschneiden im Werkzeug auf. Derartige Gewinde-Furchwerkzeuge sind beispielsweise als Gewindeformer aus der DE-AS 1118 579 bekannt.

Zur Erzielung ausreichender Werkzeugstandzeiten ist es bei Gewinde-Schneidwerkzeugen allgemein bekannt, den gesamten Formgebungsbereich des Werkzeuges durch Nitrieren, PVD-Behandlung oder andere Oberflächen-Behandlungen verschleißfester zu machen oder den gesamten Außenumfangsbereich gemäß der US-PS 33 36 614 aus Hartmetall zu gestalten.

Die DE 36 35 655 A1 beschreibt insbesondere einen Gewindebohrer zur spanenden Herstellung von Gewindebohrungen, wobei der Formgebungsbereich des Gewindebohrers in Nuten angeordnete Gewindeformeinsätze (Leisten) aus Hartmetall, hochlegiertem Stahl, polykristallinem Diamant oder kubischem Bomitrid aufweist. Die Gewindeformeinsätze sind dabei partiell in Nuten mit rechteckigem Querschnitt eingelegt und werden mittels Befestigungsschrauben in dieser Position gehalten. Diese Befestigungsart der Gewindeformeinsätze in Form von Hartmetall-Leisten reicht für die spanende Herstellung beim Gewindebohren an sich aus, da die Belastung der spanenden als Werkzeugschneiden dienenden Hartmetall-Leisten im wesentlichen nur in tangentialer Richtung erfolgt.

Derartige Werkzeuge sind käuflich. Nachteilig bei diesen Werkzeugen ist die große Gefahr des Werkzeugbruches, da insbesondere das Hartmetall des Formgebungsbereiches eine relativ hohe Sprödigkeit aufweist und bei hoher Belastung bricht. Die Verwendung eines solchen vorbekannten Gewindebohrers zum Gewindefurchen ist nicht ohne weiteres möglich, da die beim Gewindefurchen auftretenden Kräfte um ein vielfaches höher und im wesentlichen radial gerichtet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zur spanlosen Formgebung (zum Gewindefurchen) zu schaffen, welches eine für den industriellen Einsatz erforderliche hohe Standzeit sowohl hinsichtlich des Werkzeugverschleißes als auch der mechanischen Belastbarkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausschließlich im Bereich der Querschnittsecken des Formgebungsbereichs zylindrische Leisten aus besonders hartem und verschleißfesten Werkstoff in korrespondierende, axial verlaufende Nuten des Formgebungsbereichs eingelötet sind, die eine den Gewindefurchen angepaßte Profilierung am Außenumfang aufweisen.

Um eine gemäß Aufgabenstellung ausreichende Standzeiterhöhung bei spanlos arbeitenden Gewinde-Furchwerkzeugen zu erzielen, reichte die bloße Übertragung der bei spanend arbeitenden Gewinde-Bohrwerkzeugen vorbekannten Ausbildungsmerkmale nicht aus. Vielmehr mußte der wesentlich höheren Belastung des Gewinde-Furchwerkzeuges in besonderem Maße durch besondere Ausbildung, Anordnung und Befestigung der Leisten aus besonders hartem und verschleißfesten Werkstoff in besonderer Weise Rechnung getragen werden. Im praktischen Einsatz hat sich bereits herausgestellt, daß die besondere Kombination der Merkmale, insbesondere auch die im wesentlichen zylindrische Ausbildung der Leisten in Verbindung mit dem Einlöten in korrespondierende Nuten des Formgebungsbereichs zu einer Standzeiterhöhung beiträgt, die alle Erwartungen übertrifft. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Gewinde-Furchwerkzeuges ist sichergestellt, daß die beim Gewindefurchen auftretenden relativ hohen und radial gerichteten Druckkräfte optimal nach innen in den Grundkörper des Werkzeuges abgeleitet werden. Dadurch, daß im übrigen Formgebungsbereich der Grundwerkstoff des Werkzeuges mit seiner gegenüber dem Leisten-Werkstoff wesentlich höheren Biegefestigkeit erhalten bleibt, wird ein vorzeitiger Werkzeugbruch vermieden.

Vorzugsweise dient als Leisten-Werkstoff gesintertes Hartmetall. Es ist aber auch denkbar, alternativ an sich bekannte kubisch kristalline Bornitrid-Schneidstoffe (CBN) oder polykristalline Diamant-Werkstoffe einzusetzen. Schließlich wird empfohlen, daß die Leisten sich über die gesamte axiale Länge des Formgebungsbereichs erstrecken.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeuges zur spanlosen Herstellung von Innen-Gewinden ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeuges zur spanlosen Formgebung von Innen-Gewinden

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Formgebungsbereich des Werkzeuges gemäß Angabe in Fig. 1.

Das mit 1 bezeichnete Gewinde-Furchwerkzeug besteht aus einem zylindrischen Einspannschaft 2 zur Aufnahme in einem nicht weiter dargestellten Bohrfutter und aus einem Formgebungsbereich 3 mit dem herzustellenden Innen-Gewinde entsprechenden Gewindefurchen 4. Im Formgebungsbereich 3 sind zylindrische Leisten 5 aus gesintertem Hartmetall in korrespondierende, axial verlaufende Nuten eingelötet, die eine den Gewindefurchen 4 angepaßte Profilierung am Außenumfang aufweisen.

Die Erfindung kann aber auch in gleicher Weise bei Werkzeugen zum Furchen von Außen-Gewinden realisiert werden. Hierfür können entsprechende Rollwerkzeuge mit Leisten aus extrem hartem und verschleißfestem Werkstoff in analoger Weise ausgestattet werden.

Claims (5)

1. Werkzeug zur spanlosen Formgebung von Gewinden (zum Gewinde­ furchen), insbesondere zum Formen von Innen-Gewinde, mit einem zylindrischen Einspannschaft und mit einem Formgebungsbereich mit von der Kreisform abweichendem, polygonalem Querschnitt sowie mit dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindefurchen am Außenumfang, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich im Bereich der Querschnittsecken des Formgebungsbereichs (3) zylindrische Leisten (5) aus besonders hartem und verschleißfesten Werkstoff in korrespondierende, axial verlaufende Nuten des Formgebungsbereichs (3) eingelötet sind, die eine den Gewindefurchen angepaßte Profilierung am Außenumfang aufweisen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus gesintertem Hartmetall bestehen.

3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus kubisch-kristallinem Bornitrid (CBN) bestehen.

4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) aus polykristallinem Diamant-Werkstoff bestehen.

5. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (5) sich über die gesamte axiale Länge des Formgebungsbereichs (3) erstrecken.