GEWINDEFORMER MIT FORMLEISTEN

Die Erfindung betrifft einen Gewindeformer nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gewindeformer dienen zur spanlosen Formgebung von Gewinden. Das freie Ende des Grundkörpers bildet einen Arbeitsteil, der über den Umfang verteilt angeordnete Formleisten aufweist. Der Arbeitsteil hat polygonalen Querschnitt. Im Bereich der Querschnittsecken befinden sich die Formleisten in Form zylindrischer Leisten, die aus hartem und verschleißfestem Werkstoff bestehen. Die Formleisten sind in Nuten des Grundkörpers eingelötet. Insbesondere das gemeinsame Profilschleifen zur Herstellung der Gewindeformzähne im Grundkörper und in den eingesetzten Formleisten führt zu Schwierigkeiten, weil die hierfür eingesetzten Schleifscheiben rasch zusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Gewindeformer so auszubilden, dass er einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Gewindeformer erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Gewindeformer stehen die Formleisten radial so weit über den Grundkörper vor, dass mit dem Profilierwerkzeug, vorzugsweise der Schleifscheibe, lediglich die Formleisten zur Erzeugung der Gewindeformzähne zerspant werden, während das Profilierwerkzeug mit dem Grundkörper nicht mehr in Berührung kommt. Das Profilierwerkzeug muss

nur noch eine Werkstoffsorte zerspanen, wodurch der Herstellprozess einfacher und schneller wird. Das Profilierwerkzeug kann somit im Hinblick auf seine Profilieraufgabe optimal ausgewählt werden.

Die Formleisten sind vorteilhaft in Aufnahmenuten des Grundkörpers befestigt. In den Aufnahmenuten lassen sich die Formleisten zuverlässig befestigen, beispielsweise durch Löten oder Kleben. Die Formleisten können vorteilhaft symmetrisch zu ihrer Längsmittelebene ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Formleisten asymmetrisch in Bezug auf ihre Längsmittelebene ausgebildet sind.

Die Formleisten können achsparallel angeordnet sein, d.h. die Längsachse des Gewindeformers liegt in der Längsmittelebene der Formleisten. Der Boden der Aufnahmenuten verläuft in diesen Fällen parallel zu Axialebenen des Gewindeformers.

Je nach Einsatzfall des Gewindeformers ist es auch möglich, dass die Formleisten unter einem Winkel zu einer zugehörigen Axialebene liegen. In diesem Falle verläuft der Boden der Aufnahmenuten vom freien Ende des Gewindeformers schräg in Richtung auf die Außenseite des Gewindeformers.

Die Formleisten können, in Seitenansicht gesehen, einen Winkel mit der Längsachse des Gewindeformers einschließen, wobei die Formleisten sowohl gerade als auch spiralig sich erstrecken können.

Bei einer Ausführungsform sind die Formleisten über den Umfang des Grundkörpers vorteilhaft gleichmäßig verteilt angeordnet.

Bei besonders langen Gewindeformern oder bei Gewindeformern, die mit sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten arbeiten, ist es vorteilhaft, wenn die Formleisten über den Umfang des Grundkörpers ungleichmäßig verteilt angeordnet sind. Eine solche ungleichmäßige Verteilung führt zu einem ruhigeren Lauf des Gewindeformers.

Die Formleisten können derart symmetrisch zur Axialebene des Grundkörpers angeordnet sein, dass ihre Längsebene in der zugehörigen Axialebene der Formleisten liegt.

Es ist aber auch möglich, dass die Formleisten so angeordnet sind, dass ihre Längsmittelebene einen spitzen Winkel mit der zugehörigen, durch die Formleisten sich erstreckenden Axialebene des Grundkörpers einschließt.

Der Bereich zwischen benachbarten Formleisten kann zur Zuführung von Kühlschmierstoff an die Bearbeitungsstelle verwendet werden. Es ist aber vorteilhaft auch möglich, den Gewindeformer mit einer inneren Kühlmittelzuführung zu versehen. Dadurch kann das Kühlmittel gezielt an der Bearbeitungsstelle des Gewindeformers ausgebracht werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindeformers,

Fig. 2 den Gewindeformer gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Stirnansicht des Gewindeformers gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 bis

Fig. 6 jeweils in Stirnansicht weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Gewindeformern,

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindeformers, dessen Formleisten nur schematisch dargestellt sind,

Fig. 8 in Seitenansicht den Gewindeformer gemäß Fig. 7,

Fig. 9 in vergrößerter Darstellung eine Stirnansicht des Gewindeformers gemäß Fig. 7,

Fig. 10 bis

Fig. 12 in Darstellungen entsprechend den Fig. 7 bis 9 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindeformers,

Fig. 13 und

Fig. 14 jeweils in Seitenansicht erfindungsgemäße Gewindeformer mit Innenkühlung,

Fig. 15 in Stirnansicht eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewindeformers.

Die im Folgenden beschriebenen Gewindeformer dienen zur spanlosen Formgebung von Gewinden. Insbesondere werden mit den Gewindeformern Innengewinde hergestellt. Der Gewindeformer gemäß den Fig. 1 bis 3 hat einen Grundkörper 1 ' mit einem vorzugsweise zylindrischen Spannschaft 1 , mit dem er in einer Werkzeugaufnahme aufgenommen wird. Der Spannschaft 1 ist an einem Ende mit einer Profilierung 2 versehen, mit der ein Formschluss des Gewindeformers in der Werkzeugaufnahme in Drehrichtung erreicht wird.

Der Spannschaft 1 geht über einen kurzen kegelförmigen Zwischenabschnitt 3 in einen vorzugsweise zylindrischen Endabschnitt 4 über. Er hat kleinere Querschnittsfläche als der Spannschaft 1 im Bereich zwischen der Profilierung 2 und dem Zwischenabschnitt 3. An den Endabschnitt 4 schließt ein Kopfteil 5 an, an dem in noch zu beschreibender Weise Formleisten 6 befestigt sind. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Grundkörper Y über seine Länge jede andere geeignete Querschnittsausbildung haben.

Der Spannschaft 1 mit der Profilierung 2, dem Zwischenabschnitt 3, dem Endabschnitt 4 und dem Kopfteil 5 ist einstückig ausgebildet und besteht aus einem zähen Material, wie beispielsweise aus einem Schnellarbeits- stahl. Der Kopfteil 5 hat ein konisch verjüngtes Ende.

Der Kopfteil 5 ist zur Aufnahme der Formleisten 6 mit Aufnahmenuten 7 versehen, die sich axial von der Stirnseite 8 des Kopfteiles 5 aus erstrecken. Die Aufnahmenuten 7 erstrecken sich beispielsweise etwa über die halbe axiale Länge des Kopfteiles 5. Je nach Gestaltung des Gewindeformers können die Aufnahmenuten 7 und somit auch die darin untergebrachten Formleisten 6 auch andere Längen haben. Die Aufnahmenuten 7 laufen mit geringem Abstand vom Endabschnitt 4 in die Außenseite des Kopfteiles 5 aus. Die Aufnahmenuten 7 lassen sich sehr einfach und kostengünstig im Kopfteil 5 mit Hilfe einer Schleifscheibe einbringen. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, haben die Aufnahmenuten 7 einen ebenen Boden 9, der zwei parallel zueinander liegende ebene Seitenflächen 10, 11 miteinander verbindet. Die Böden 9 der Aufnahmenuten 7 liegen tangential zu einem gedachten Kreis um die Längsachse 12 des Gewindeformers. Die Formleisten 6 sind in den Aufnahmenuten 7 beispielsweise durch Löten, Kleben, Schweißen oder sonstige gängige Fügeverfahren befestigt. Ein zusätzlicher Formschluss der Formleisten 6 in den Aufnahmenuten 7 ist vorteilhaft, aber nicht zwingend erforderlich.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, stehen die Formleisten 6 über den Kopfteil 5 radial über. Dieser radiale überstand der Formleisten 6 ist so groß, dass bei der Gewindeformung ausschließlich die Formleisten 6 mit dem jeweiligen Werkstück in Berührung kommen, nicht jedoch der Grundkörper 1 '. Die Formleisten 6 können aus Hartmetall, Cermet, CBN, Diamant oder anderen hochharten Schneidstoffen bestehen.

Die Formleisten 6 haben an ihrer Außenseite mit Abstand hintereinander liegende Gewindeformzähne 13, 14 (Fig. 2), die sich über die Breite der Formleisten 6 erstrecken. Die Gewindeformzähne 13, 14 haben über ihre Länge konstante Steigung, um in der Bohrungswand das gewünschte Gewinde zu erzeugen. Die der ebenen Stirnseite 8 benachbart liegenden Gewindeformzähne 13 haben kleineren Außendurchmesser als die nachfolgenden Gewindeformzähne und dienen der schrittweisen Ausformung des Gewindes bei der Gewindefertigung. Dadurch wird erreicht, dass die Gewindetiefe nicht in einem Zuge erzeugt werden muss, sondern dass zunächst das Gewinde nur über einen Teil seiner Profiltiefe in der Bohrungswand angebracht wird und erst die nachfolgenden Gewindeformzähne 13 das Gewinde auf volle Profiltiefe fertigen. Es können je nach Ausbildung des Gewindeformers auch nur ein oder mehrere Gewindeformzähne 13 im Anschnittbereich des Gewindeformers vorgesehen sein. Im Ausführungsbeispiel sind im Anschnittbereich jeder Formleiste 6 drei Gewindeformzähne 13 vorhanden. Die nachfolgenden Gewindeformzähne 14 dienen zur Führung des Gewindeformers bei der Gewindeerzeugung.

Die Formleisten 6 haben vorteilhaft rechteckigen Querschnitt. Die im Querschnitt längere Seite 15 (Fig. 3) der Formleiste 6 ist dem Boden 9 der Aufnahmenut 7 zugewandt, vorzugsweise auf ihm befestigt. Die Formleisten 6 können selbstverständlich auch andere Querschnitte haben, zum Beispiel runden oder vieleckigen Querschnitt. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Gewindeformzähne 13, 14 in Umfangsrichtung des Gewindeformers derart gekrümmt, dass sie, in Draufsicht gemäß Fig. 3 gesehen, in halber Länge den größten Abstand von der Längsachse 12 des Gewindeformers haben. Die

Gewindeformzähne 13, 14 erstrecken sich über eine verhältnismäßig große Länge in Umfangsrichtung des Kopfteiles 5. Beispielhaft erstrecken sich die Gewindeformzähne 13, 14 über einen Winkelbereich zwischen etwa 30° und 60°, vorzugsweise etwa über 45°. Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 sind die Formleisten 6 symmetrisch zur jeweiligen Axialebene 16 des Gewindeformers ausgebildet und angeordnet.

Die Formleisten 6 haben über den Umfang des Kopfteiles 5 einen Winkelabstand von 90° zueinander. Zwischen benachbarten Formleisten 6 werden Zwischenräume 17 gebildet, über die während der Gewindeherstellung Kühlschmierstoff an die Bearbeitungsstelle zugeführt werden kann.

Da die Gewindeformzähne 13, 14 ausschließlich an den Formleisten 6 vorgesehen sind, muss bei der Herstellung der Gewindeformzähne 13, 14 bzw. bei deren Nachschleifen die Schleifscheibe nur noch eine Werkstoffsorte zerspanen, wodurch der Herstellprozess einfacher und schneller wird.

Der Boden 9 der Aufnahmenuten 7 kann sich parallel zu einer Axialebene 16 des Gewindeformers erstrecken. Die Formleisten 6 sind so ausgebildet, dass ihre Querschnittsdicke von der Stirnseite 8 des Gewindeformers aus in Achsrichtung stetig zunimmt. Die Formleisten 6 sind dann achsparallel am Kopfteil 5 angeordnet. Die Formleisten 6 können aber auch konisch in Bezug auf die Längsachse 12 des Kopfteiles 5 befestigt sein. In diesem Falle erstrecken sich die Formleisten 6 von der Stirnseite 8 des Kopfteiles 5 ausgehend schräg nach außen.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wird beispielhaft erläutert, dass die Formleisten 6 auch unregelmäßig über den Umfang des Kopfteiles 5 angeordnet sowie auch winklig in Bezug auf die zugehörigen Axialebenen angeordnet sein können.

Fig. 4 zeigt den Fall, dass einander gegenüberliegende Formleisten 6a, 6c und 6b, 6d unter einem geringen Winkel versetzt zueinander liegen. Sämtli-

che Formleisten 6a bis 6d sind symmetrisch zu ihrer zugehörigen Axialebene 16 bzw. ihrer Längsmittelebene 24 ausgebildet. Die Axialebenen 16 der einander gegenüberliegenden Formleisten 6a, 6c und 6b, 6d schließen jeweils einen von 180° geringfügig abweichenden Winkel miteinander ein. Die Anordnung der Formteile 6a bis 6d längs des Umfanges des Kopfteiles 5 ist so gewählt, dass die Formteile 6a und 6b sowie 6d und 6c einen kleineren Abstand voneinander haben als die Formteile 6a und 6d bzw. 6d und 6d. Durch diese ungleichmäßige Verteilung der Formteile über den Umfang des Kopfteiles 5 wird ein ruhiger Lauf des Gewindeformers bei der Gewindeerzeugung erreicht. Insbesondere wirkt sich diese ungleichmäßige Verteilung der Formteile 6a bis 6d bei besonders langen Gewindeformen vorteilhaft aus. Auch bei Gewindeformern, die mit sehr hohen Schnittgeschwindigkeiten arbeiten, beruhigen die ungleichmäßig über den Umfang des Kopfteiles 5 angebrachten Formteile 6a bis 6d den Lauf des Gewindeformers.

Der Gewindeformer nach Fig. 4 kann auch so ausgebildet sein, dass beispielsweise die Formleisten 6a, 6c diagonal einander gegenüberliegen, während die Formleisten 6b, 6d in Umfangsrichtung versetzt zueinander liegen. Auch dadurch kann eine ungleichmäßige Verteilung der Formleisten erreicht werden.

Fig. 5 zeigt die Möglichkeit, die Formleisten 6 gleichmäßig über den Umfang des Kopfteiles 5 verteilt anzuordnen. Im Unterschied zu den vorigen Ausführungsformen sind die Formleisten 6 jedoch so am Gewindeformer befestigt, dass die Längsachsen 24 der Formteile 6 winklig zu den Axialebenen 16 liegen, die sich an der radial äußeren Seite der Formleisten durch deren Mitte 18 erstrecken. Darüber hinaus sind die Formleisten 6 nicht achsparallel am Kopfteil 5 angeordnet, sondern erstrecken sich in Längsrichtung des Kopfteiles 5 mit einer Steigung. Einander gegenüberliegende Formleisten sind so angeordnet, dass die erwähnte Mitte 18 im radial äußeren Bereich der Formleisten jeweils auf einer gemeinsamen Axialebene 16 liegt. Die auf diese Weise gebildeten beiden Axialebenen 16 der Formleisten 6 liegen rechtwinklig zueinander. Die Formleisten 6 sind gleich ausgebildet und in

gleicher Richtung schräg liegend am Kopfteil 5 angeordnet. Die Formleisten 6 sind im übrigen gleich ausgebildet wie bei den vorigen Ausführungsformen.

Fig. 6 zeigt beispielhaft, dass die Formleisten 6 abweichend von den vorigen Ausführungsbeispielen auch asymmetrischen Querschnitt haben können. Die Formleisten 6 selbst sind diametral einander gegenüberliegend am Kopfteil 5 in der beschriebenen Weise befestigt. Außerdem sind die Formleisten 6 über den Umfang des Kopfteiles 5 gleichmäßig verteilt angeordnet. Aufgrund der asymmetrischen Querschnittsausbildung liegt der am weitesten radial außen liegende Teil 18 jeder Formleiste 6 nicht mehr in halber Breite der Formleiste. Die Axialebenen 16 des Gewindeformers, die sich durch diesen äußeren Punkt 18 der Formleisten erstrecken, liegen unter einem von 90° abweichenden Winkel zum Boden 9 der Aufnahmenut 7 bzw. zur Querschnittsseite 15 des Formteiles 6. Die Formleisten 6 selbst liegen achsparallel und können wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 mit ihrer Querschnittsseite 15 parallel zur jeweiligen Axialebene 16 liegen, mit ihr aber auch einen spitzen Winkel einschließen.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die Gewindeformzähne 13, 14 jeweils Drückkanten 19, die bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 5 mittig zur Formleiste geschliffen sind. Dadurch liegt der am weitesten radial außen liegende Teil 18 jeder Formleiste 6; 6a bis 6d in halber Länge dieser Drückkanten 19. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Drückkanten 19 außermittig zur Formleiste 6 geschliffen, so dass der radial am weitesten vorstehende Teil 18 der Drückkanten 19 nicht mehr in halber Länge der Drückkanten liegt.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen einen Gewindeformer, bei dem die Formleisten 6 mit jeweils gleicher Steigung längs des Umfanges des Kopfteiles 5 des Gewindeformers angeordnet sind. Die Aufnahmenuten 7 erstrecken sich von der ebenen Stirnseite 8 des Gewindeformers bis in den Endabschnitt 4. Die Formleisten 6 sind jeweils gleich ausgebildet und bezogen auf ihre Längs-

mittelebene 24 symmetrisch im Querschnitt ausgebildet. Die Formleisten 6 haben die Gewindeformzähne 13, 14, mit denen das Gewinde im Werkstück gefertigt und der Gewindeformer geführt wird. Jede Formleiste 6 hat eine ebene Stirnfläche 20, die in der ebenen Stirnseite 8 des Kopfteiles 5 liegt. An die Stirnfläche 20 schließt stumpfwinklig eine Schrägfläche 21 an. Die Formleisten 6 können achsparallel angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel haben die Formleisten 6 wiederum rechteckigen Querschnitt. Mit ihrer Querschnittsseite 15 liegen die Formleisten 6 am Boden 9 der Aufnahmenuten 7 an. Die Aufnahmenuten 7 können so ausgebildet sein, dass ihr Boden 9 parallel zu einer Axialebene des Kopfteiles 5 verläuft. Es ist aber auch möglich, dass der Boden 9 unter einem spitzen Winkel zur entsprechenden Axialebene des Kopfteiles 5 verläuft.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen einen Gewindeformer, bei dem die Aufnahmenuten 7 für die Formleisten 6 wiederum bis in den Endabschnitt 4 reichen. Die Formleisten 6 selbst erstrecken sich entsprechend der vorigen Ausführungsform nur über einen Teil der Länge des Kopfteiles 5. Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform haben die Aufnahmenuten 7 nur eine geringe Steigung, so dass dementsprechend auch die Formleisten 6 nur eine geringe Steigung haben. Die Drückkanten 19 der Formleisten 6 sind wie bei der vorigen Ausführungsform mittig zur Formleiste 6 geschliffen. Wie sich aus Fig. 12 ergibt, liegen die Formleisten 6 in einem Winkelabstand von 90° zueinander. Im übrigen ist der Gewindeformer gleich ausgebildet wie die Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 4.

Die Gewindeformer können auch mit einer inneren Kühlmittelzuführung versehen sein, um das Kühlmedium in den Arbeitsbereich zu bringen. Fig. 13 zeigt beispielhaft eine zentrale axiale Kühlbohrung 22, die sich vom Einspannende 2 aus bis in den Kopfteil 5 erstreckt. Von der Kühlmittelbohrung 22 gehen schräg nach außen gerichtete Kühlmittelbohrungen 23 ab, die in den Bereich zwischen benachbarten Formleisten 6 im Kopfteil 5 münden. Das Kühlmedium wird somit während der Gewindefertigung über diese

Kühlmittelbohrungen 22, 23 direkt in den Arbeitsbereich des Gewindeformers gebracht, so dass eine optimale Kühlung gewährleistet ist.

Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsform nach Fig. 14 ist nur die zentrale Kühlmittelbohrung 22 vorgesehen, die in die Stirnseite 8 des Gewindeformers mündet.

Fig. 15 zeigt beispielhaft die Möglichkeit, die Formleisten auch mit einer anderen Querschnittsform auszubilden. Bei den vorigen Ausführungsbeispielen haben die Formleisten 6 eckigen Querschnitt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die dem Boden 9 der Aufnahmenuten 7 zugewandte Außenseite 15 der Formleiste 6 im Querschnitt teilkreisförmig ausgebildet. Auch der Boden 9 der Aufnahmenuten 7 hat eine entsprechende Querschnittsform. Die Formleisten 6 liegen mit ihren gekrümmten Außenseiten 15 flächig am - gekrümmten Boden 9 der Aufnahmenuten 7 an. An dem radial über den Kopfteil 5 vorstehenden Bereich der Formleisten 6 sind die Gewindeformzähne 13, 14 mit den Drückkanten 19 vorgesehen.

Wenn die Formleisten 6 und der Kopfteil 5 des Gewindeformers in bevorzugter Weise über eine Löt- oder Klebeverbindung lösbar miteinander verbunden sind, ist ein einfaches Neubestücken des Gewindeformers unter Wiederverwendung des Grundkörpers Y gewährleistet. Es müssen nur die Formleisten 6 ausgetauscht werden. Der Gewindeformer mit den Formleisten 6 kann mit Verschleißschutzschichten oder reibungsmindernden Schichten versehen sein. Dadurch wird eine lange Standzeit des Gewindeformers erreicht.

Bei den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen hat der Gewindeformer vier Formleisten. Je nach Anwendungsfall und/oder Baugröße kann der Gewindeformer auch weniger oder mehr als vier Formteile aufweisen.