DE3633553A1 - Aussengewindeschneidwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallbearbeitung, insbesondere auf Außengewindeschneidwerkzeuge vom Schneideisen-Typ.

Es ist bekannt, daß innerhalb ein und desselben Nenndurchmessers und einer Gewindesteigung sich die Parameter eines Gewindes je nach der Toleranz und Passung oder der Zweckbestimmung der Gewindeverbindung (beispielsweise Gewinde für die Arbeit bei hoher oder niedriger Temperatur, Gewinde für aufzutragende galvanische Überzüge oder andere Beschichtungen usw.) unterscheiden können. Ein jedes dieser Gewinde muß mittels eines gesonderten Werkzeuges oder eines kompliziert aufgebauten Gewindeschneidkopfes mit genauer Umstellung geschnitten werden.

Die Umstellung auf verschiedene Gewindedurchmesser in weitem Bereich gewährleisten nur kompliziert aufgebaute Gewindeschneideinheiten.

Bekanntlich wird eine gleichmäßige Verteilung der Belastung zwischen den Gewindegängen durch ein einen veränderlichen Außendurchmesser aufweisendes, zwei Steigungen enthaltendes Gewinde mit veränderlicher Gangdicke sichergestellt. Ein solches Gewinde kann mit Hilfe einer komplizierten technologischen Methode - einer getrennten Bearbeitung jeder der Flanken des seitlichen Gewindeprofils - hergestellt werden.

Es sind Schneideisen bekannt, an deren Stirnseiten Nuten vorhanden und Gewinde-Zahnstollen angeordnet sind, wobei die Nuten der einen Stirnseite in bezug auf die Nuten der anderen Stirnseite um den halben Teilwinkel versetzt sind (siehe den UdSSR-Urheberschein Nr. 645 784, Int. Kl. B 23 G 5/04, 1979). Ein solches Schneideisen ist ein ungeteilter zickzackförmiger Gewindering, der zum Verklemmen, Festfressen, Anhaften an dem zu bearbeitenden Stab neigt.

Es ist ein Schneideisen bekannt, das im UdSSR-Urheberschein Nr. 1 99 644, Int. Kl. B 23 G 5/04, 1966 beschrieben ist. An den Stirnseiten dieses Schneideisens sind Nuten mit geradliniger Spanfläche eingearbeitet, die bei der Kreuzung mit der zentralen Gewindebohrung Schneidkanten bilden. Nachteilig bei diesen Schneideisen sind ungünstige Schnittbedingungen, die auf eine komplizierte Spanabführung und starre Kopplung der geometrischen Kenngrößen zurückzuführen sind, sowie eine nicht fertigungsgerechte Konstruktion, weil die Nuten nur durch Fräsen hergestellt werden können.

Derartige Schneideisen (oder eine Gruppe derartiger Schneideisen) können nicht die Aufgaben lösen, die mit dem Umstellen auf die Herstellung eines Gewindes anderen Durchmessers oder anderer Zweckbestimmung bzw. auf die Herstellung von Gewinden zusammenhängen, welche eine gleichmäßige Verteilung der Belastung zwischen den Gängen von Gewindeverbindungen gewährleisten; sie können auch andere Aufgaben nicht lösen, welche die Möglichkeiten des Gewindeschneidens erweitern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Außengewindeschneidwerkzeug vom Typ eines runden Schneideisens zu schaffen, dessen konstruktive Ausführung die Herstellung desselben vereinfachen und es erlauben würde, die Bedingungen des Gewindeschneidens zu verbessern und die Einsatzmöglichkeiten des Schneideisens zu erweitern.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Außengewindeschneidwerkzeug, ausgebildet in Form eines runden Schneideisens, das einen Körper mit stirnseitigen Gewinde-Zahnstollen bestitzt, erfindungsgemäß die Gewinde-Zahnstollen in bezug auf den Körper nach innen versetzt sind, während der Körper als Ring ausgebildet ist, dessen Innendurchmesser größer als der Gewindedurchmesser der Zahnstollen um die Höhe eines Gewinde-Zahnstollens ist.

Eine solche Ausführung des Werkzeuges verbessert die Schnittbedingungen durch Schaffung von günstigen Verhältnissen der Spanabnahme und -abführung sowie gestattet es, infolge der Aufhebung von traditionellen Beschränkungen, die durch den wechselseitigen Zusammenhang von Abmessungen hervorgerufen sind, geometrische Parameter (Schneideisendicke, Zahnstollenzahl, Zahnstollenbreite u. ä.) nur ausgehend von den optimalen Schnittbedingungen zu wählen, was die Konstruktion des Werkzeugs selbst vereinfacht.

Es ist zweckmäßig, die Gewinde-Zahnstollen in Gestalt von bogenförmigen Elementen mit einer Dicke, die die Körperdicke nicht überschreitet, auszubilden, und an der Stirnseite des Körpers mit Abschnitten fliegend zu befestigen, deren Außen- und Innenflächen mit der Außen- und der Innenfläche des Körpers zusammenfallen, wobei die in bezug auf den Körper nach innen vorstehenden Teile der Gewinde-Zahnstollen durch mindestens die einen Enden der bogenförmigen Elemente gebildet sind.

Diese Ausführung der Gewinde-Zahnstollen erhöht die Fertigungsgerechtheit der Konstruktion und ermöglicht es, den Körper und die Zahnstollen des Schneideisens nach den Methoden der Pulvermetallurgie oder der plastischen Verformung eines Rohrrohlings zu erzeugen.

Es ist möglich, die Gewinde-Zahnstollen als Sektorelemente zu gestalten.

Dies erhöht die Fertigungsgerechtheit und erlaubt es, den Körper und die Zahnstollen des Schneideisens durch Stanzen aus einer Platine zu erzeugen.

Es ist wünschenswert, das Werkzeug mit zusätzlichen Zahnstollen zu versehen, die zwischen den Haupt-Zahnstollen so angeordnet sind, daß ihre Stirnflächen mit den Stirnflächen des Körpers im wesentlichen zusammenfallen.

Es ist zweckmäßig, die Gewinde-Zahnstollen in Gruppen einzuteilen, derart, daß die Zahnstollen der einen Gruppe zwischen den Zahnstollen der anderen Gruppe angeordnet und in bezug aufeinander längs der Körperachse versetzt sind.

Eine solche Ausführung macht es möglich, die Schnittbedingungen durch Vertiefung von Funktionen zwischen den Zahnstollen zu verbessern, die in bezug auf den Körper in verschiedener Weise versetzt sind.

Es ist möglich, an der einen Gruppe von Zahnstollen ein schneidendes Gewinde und an der anderen Gruppe von Zahnstollen ein kalibrierendes Gewinde auszuführen.

Dies optimiert die geometrischen Bestimmungsgrößen (z. B. den Spanwinkel) und gewährleistet den günstigsten Wert derselben, damit die Gruppe von Zahnstollen ihre Funktion erfüllen kann.

Weiterhin ist es möglich, das schneidende Gewinde als Vollprofilgewinde mit veränderlicher Steigung auszuführen, die an den ersten Gängen vergrößert ist und an den letzten Gängen allmählich auf die Nennsteigung abnimmt.

Dies ermöglicht das Gewindeschneiden nach dem Generatrixschema.

Es ist möglich, die Gewinde-Zahnstollen verschiedener Gruppen an verschiedenen Stirnseiten des Körpers anzubringen.

Durch eine solche Ausführung wird die Zentrierung des Werkzeuges am Werkstück verbessert.

Es ist zweckmäßig, das Werkzeug mit mindestens einem zusätzlichen Ringkörper zu versehen, der gleichachsig mit dem Hauptkörper angeordnet ist und an dem eigene stirnseitige Gewinde-Zahnstollen angebracht sind, welche sich zwischen dem Zahnstollen des Hauptkörpers befinden und mit diesen einen im wesentlichen gleichen Gewindedurchmesser aufweisen.

Diese Ausführung schafft neue Möglichkeiten des Gewindeschneidens durch Vereinigung der Möglichkeiten des Gewindeschneidens mittels an verschiedenen Körpern befestigten Zahnstollen.

Es ist möglich, daß der zusätzliche Ringkörper einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Hauptkörpers im wesentlichen gleich ist, besitzt und im Hauptkörper axial angeordnet ist.

Dadurch kann ein Werkzeug konstruiert werden, bei dem einer seiner Körper in dem anderen untergebracht ist und die an diesen Körpern befestigten Gewinde-Zahnstollen einander abwechseln.

Es ist erwünscht, den Haupt- und den zusätzlichen Körper mit Möglichkeit einer einstellenden Winkelverschiebung relativ zueinander auszuführen.

Dies gestattet, durch einstellende Axial- und Winkelverschiebung der Körper mittels ein und desselben Werkzeuges ihrer Passungen und ihrer Zweckbestimmung nach verschiedene Gewinde herzustellen.

Es ist möglich, den Haupt- und den zusätzlichen Körper über ein elastisches Element untereinander zu verbinden.

Dadurch kann die Maßhaltigkeit des Werkzeuges durch automatische Aufrechterhaltung eines unveränderten Gewindeflankendurchmessers erhöht werden.

Es ist zweckmäßig, den Haupt- und den zusätzlichen Körper axial verschiebbar relativ zueinander und die Gewinde der Gewinde-Zahnstollen des Haupt- und des zusätzlichen Körpers mit unterschiedlicher Steigung auszuführen.

Eine solche Ausführung gewährleistet die Herstellung eines zwei Steigungen aufweisenden Gewindes mit veränderlichem Außendurchmesser, welches die Möglichkeit bietet, die Belastung zwischen den Gängen einer Gewindeverbindung gleichmäßig zu verteilen.

Es ist möglich, daß Werkzeug mit mindestens zwei zusätzlichen Ringkörpern zu versehen, die ineinander und in den Hauptkörper mit Möglichkeit einer Relativdrehung eingesetzt und so ausgeführt sind, daß die Innenfläche jedes Körpers in bezug auf die Außenfläche dieses Körpers exzentrisch ist, wobei die Anzahl der Gewinde-Zahnstollen der Anzahl der Körper gleich ist und diese Zahnstollen je eines an jedem Körper so angebracht sind, daß die Gewinde aller Zahnstollen auf ein- und derselben Schraubenlinie liegen.

Durch diese Ausführung wird die Umstellung des Werkzeuges auf das Schneiden von Gewinden verschiedener Durchmesser ermöglicht.

Es ist möglich, bei dem Werkzeug die Gewinde der Gewinde-Zahnstollen des Haupt- und des zusätzlichen Gehäuses in bezug aufeinander in axialer Richtung um ein Maß zu verschieben, das gemäß der folgenden Abhängigkeit bestimmt wird:

worin bedeuten:

S - Maß der Axialverschiebung, P - Gewindesteigung, n - Anzahl von zur Selbsteinschraubung des Werkzeuges erforderlichen Gängen.

Dies gewährleistet die Herstellung einer zylindrischen Oberfläche durch Abschneiden der Gänge des Gewindes, das durch am Hauptkörper befestigte Zahnstollen geschnitten ist, mittels der Gänge des Gewindes, das durch am zusätzlichen Körper befestigte Zahnstollen geschnitten wird.

Im folgenden wird die Erfindung durch eingehende Beschreibung von Beispielen ihrer konkreten Ausführung und anhand von Zeichnungen erläutert; es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäße Außengewindeschneidwerkzeug in der Axonometrie;

Fig. 2 ein Außengewindeschneidwerkzeug mit tangentialer Anordnung der Gewinde-Zahnstollen;

Fig. 3 ein Werkzeug mit in Gestalt von Sektorelementen ausgebildeten Gewinde-Zahnstollen;

Fig. 4 ein Werkzeug, das mit zusätzlichen Zahnstollen versehen ist, deren Stirnflächen mit den Stirnflächen des Körpers zusammenfallen im Axialschnitt durch die Gewinde-Zahnstollen;

Fig. 5 das in Fig. 4 dargestellte Werkzeug, Draufsicht;

Fig. 7 in axonometrischer Darstellung die Anordnung der Zahnstollen an zwei Körpern, bei denen die Innendurchmesser des Hauptkörpers dem Außendurchmesser des zusätzlichen Körpers gleich ist;

Fig. 8 das in Fig. 7 dargestellte Werkzeug, zusammengebaut;

Fig. 9 ein Werkzeug, dessen zusätzlicher Körper mit Möglichkeit einer einstellenden Winkel- und Axialverschiebung relativ zum Hauptkörper angeordnet ist, Draufsicht;

Fig. 10 den Schnitt nach Linie X-X der Fig. 9;

Fig. 11 ein Werkzeug, dessen Haupt- und dessen zusätzlicher Körper über ein elastisches Element verbunden sind, Draufsicht;

Fig. 12 den Schnitt nach Linie XII-XII der Fig. 11; Fig. 13 ein Werkzeug, dessen zusätzlicher Körper relativ zum Hauptkörper axial verschiebbar angeordnet ist, Draufsicht;

Fig. 14 das in Fig. 13 gezeigte Werkzeug, Seitenansicht;

Fig. 15 das Schema des Schneidens eines zwei Steigungen aufweisenden Gewindes mit veränderlichem Außendurchmesser, das resultierende Gewinde ist schraffiert;

Fig. 16 ein Werkzeug, das auf das Schneiden von Gewinden verschiedener Durchmesser umstellbar ist, Draufsicht;

Fig. 17 das in Fig. 16 dargestellte Werkzeug im Axialschnitt;

Fig. 18 die Fassung des in Fig. 16 gezeigten Werkzeuges;

Fig. 19 den Hauptkörper des in Fig. 16 gezeigten Werkzeugs;

Fig. 20 den zusätzlichen Körper des in Fig. 16 gezeigten Werkzeuges;

Fig. 21 den zweiten zusätzlichen Körper des in Fig. 16 gezeigten Werkzeuges;

Fig. 22 ein Werkzeug zur Formung einer zylindrischen Oberfläche im Axialschnitt;

Fig. 23 das in Fig. 22 gezeigte Werkzeug, Draufsicht.

In Fig. 1 ist das gemäß der Erfindung ausgeführte Außengewindeschneidwerkzeug in Form eines runden Schneideisens mit radialer Anordnung von Gewinde-Zahnstollen dargestellt. Das Werkzeug enthält einen Körper 1, ausgebildet in Form eines Ringes, und an der Stirnseite des Körpers versetzt in bezug auf diesen angebrachte Gewinde-Zahnstollen 2. Hierbei ist der Gewindedurchmesser der Zahnstollen 2 kleiner als der Durchmesser der Innenfläche des Ringkörpers 1 um die Höhe eines Zahnstollens 2.

Die Zahnstollen 2 sind in Gestalt von bogenförmigen Elementen, deren Dicke die Körperdicke nicht überschreitet, ausgebildet und an der Stirnseite des Körpers 1 mit ihren Abschnitten 3 befestigt, deren Außen- und Innenfläche mit der zylindrischen Außenfläche und der zylindrischen Innenfläche des Körpers 1 zusammenfällt.

Die Konstruktion des Werkzeuges gestattet es, die Auswahl von geometrischen Bestimmungsgrößen nur ausgehend von den optimalen Schnittbedingungen unter Aufhebung von traditionellen Beschränkungen vorzunehmen, die durch die wechselseitig zusammenhängenden Abmessungen der bekannten Schneideisen hervorgerufen sind. Infolgedessen hängen die Anzahl von Zahnstollen, die Breite und Höhe der Zahnstollen, ihre Anordnung sowie der Außen- und der Innendurchmesser des Körpers nicht von dem zu schneidenden Gewinde ab und werden aus konstruktiven Überlegungen heraus gewählt. Dies schafft neue Möglichkeiten des Konstruierens, die weiter unten beschrieben werden.

Beim Gewindeschneiden mittels dieses Werkzeuges werden als Folge davon, daß die Gewinde-Zahnstollen ins Innere um die gesamte Zahnstollenhöhe vorstehen, Hohlräume gebildet, die günstige Bedingungen der Spanabnahme und -abführung gewährleisten. Die Unabhängigkeit der Auswahl der Zahnstollenzahl, der Breite und Höhe der Zahnstollen und ihrer Anordnung ermöglichen es, die Schnittbedingungen zu optimieren.

Die in Fig. 2 dargestellte konstruktive Ausführungsform des Werkzeuges kennzeichnet sich durch die tangentiale Anordnung der Zahnstollen 2 in bezug auf das zu bearbeitende Werkstück. Das Gewinde 4 der Zahnstollen 2 dieses Werkzeuges ist an der inneren Seitenfläche der Zahnstollen 2 ausgeführt. Die Breite eines solchen Zahnstollens 2 ist der Breite der zylindrischen Fase 5 zum Nachschleifen im wesentlichen gleich. Die tangentiale Anordnung gewährleistet eine hohe Steifigkeit der Zahnstollen 2.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Werkzeuge können durch Stanzen aus einem Rohrrohling oder nach den Methoden der Pulvermetallurgie hergestellt werden.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Werkzeug sind die Zahnstollen 6 und 7 als Sektorelemente gestaltet, wobei die Zahnstollen 6 zwischen den Zahnstollen 7 angeordnet und in bezug auf diese längs der Achse versetzt sind.

Bei der in Fig. 4, 5 gezeigten konstruktiven Ausführungsform sind die längs der Achse in bezug auf den Körper versetzten Zahnstollen 6 zwischen zusätzlichen Zahnstollen 8 angebracht, deren Stirnflächen auf ein und demselben Niveau mit den Stirnflächen des Gehäuses 1 ausgeführt sind.

Die Einteilung der Zahnstollen in Gruppen wird sowohl durch verschiedene Größe als auch durch verschiedene Richtung ihrer Axialverschiebung bestimmt. Die Zahnstollengruppen können beim Werkzeug verschiedene Funktionen erfüllen. So ist bei dem in Fig. 4 dargestellten Werkzeug an den Zahnstollen 6 ein schneidendes Gewinde, an den Zahnstollen 8 aber ein kalibrierendes Gewinde ausgeführt.

Da für das optimale Schneiden die geometrischen Bestimmungsgrößen des schneidenden und des kalibrierenden Gewindes verschieden sein sollen, sind die Zahnstollen 6 mit einem größeren Spanwinkel und einer kleineren Gewindegangzahl als die kalibrierenden Zahnstollen 8 ausgeführt. Das Gewinde 9 an den schneidenden Zahnstollen 6 ist als Vollprofilgewinde mit veränderlicher Steigung ausgeführt, die an den ersten Gängen vergrößert ist (P + Δ′′) ist und an dem letzten Gang allmählich bis auf den Nennwert P abnimmt (Siehe Fig. 6).

Zum Vergleich ist in Fig. 7 auch das Nennprofil eines Gewindes 10 gezeigt. Da die Länge der Kontaktlinie zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück durch den Abstand zwischen den am stärksten in bezug aufeinander in axialer Richtung versetzten Zahnstollengruppen des Werkzeuges bestimmt wird, gestatten die Größe und die Richtung einer solchen Versetzung, den Zentrierungsgrad des Werkzeuges am Werkstück zu steuern.

Beim Gewindeschneiden hat ein solches Werkzeug einen für die betreffende Konfiguration des zu bearbeitenden Werkstücks erforderlichen Zentrierungsgrad. Bei strenger Geradlinigkeit der Werkstückachse kann das Werkzeug eine erhöhte Zentrierbarkeit infolge der Axialverschiebung der beiden Zahnstollengruppen in beiden Richtungen von den Stirnseiten des Körpers aus aufweisen. Die schneidenden Zahnstollen führen die Grundarbeit beim Gewindeschneiden aus, während die kalibrierenden Zahnstollen das Gewinde nachschneiden und kalibrieren. Die mit Rücksicht auf unterschiedliche Funktionen ausgeführten Bestimmungsgrößen der schneidenden und kalibrierenden Zahnstollen gewährleisten die optimalen Bedingungen der Ausbildung des Gewindes am Werkstück.

Das Vollprofilgewinde mit veränderlicher Steigung an den schneidenden Zahnstollen erlaubt es, das Schneiden nach dem Generatrixschema durchzuführen. Hierbei nimmt der Anschnittkegelwinkel ϕ ab, die Zugabe wird auf eine größere Anzahl der Gänge ohne wesentliche Zunahme der Reibung des Werkzeuges am Werkstück verteilt. Dies ermöglicht es, die Schnittbedingungen zu verbessern und die Standzeit des Werkzeuges zu erhöhen. Die in den Fig. 3, 4, 5, 6 gezeigten Werkzeuge können durch Stanzen aus einer Platine hergestellt werden.

Die Unabhängigkeit der geometrischen Bestimmungsgrößen (insbesondere des Innen- und des Außendurchmessers des Körpers) vom Gewindedurchmesser bietet die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Werkzeug mit mehreren gleichachsig angeordneten Körpern, die ineinander eingesetzt sind, zu konstruieren. Hierbei sind an jedem der Körper eigene stirnseitige Zahnstollen angebracht, die einen gleichen Gewindedurchmesser aufweisen. Die am zusätzlichen Körper (oder an den zusätzlichen Körpern) angebrachten Zahnstollen sind zwischen den Zahnstollen des Hauptkörpers angeordnet.

In Fig. 7 sind zwei Werkzeuge dargestellt, von denen jedes dem in Fig. 1 gezeigten Werkzeug im wesentlichen ähnlich ist. Der Haupt-Ringkörper 11 hat einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des zusätzlichen Ringkörpers 12 gleich ist. In Fig. 8, 9 und 10 sind diese Werkzeuge gezeigt, die zu einem einheitlichen Werkzeug durch Unterbringung des zusätzlichen Ringkörpers 12 innerhalb des Haupt-Ringkörpers 11 und Anordnung von am zusätzlichen Körper angebrachten Zahnstollen 13 zwischen den Zahnstollen 14 des Hauptkörpers 11 vereint sind.

An der Außenfläche des zusätzlichen Körpers 12 ist eine Ringnut 15 (Fig. 7, 10) trapezförmigen oder dreieckigen Querschnitts eingearbeitet, während im Hauptkörper 11 Gewindebohrungen 16 ausgeführt sind, welche gegeneinander in axialer Richtung versetzt sind, derart, daß die in sie eingeschraubten Schrauben 17 (Fig. 10) über kegelige Schäfte 18 mit entgegengesetzten Flanken der Nut 15 kontaktieren.

Bei der Vorbereitung des Werkzeuges zur Arbeit setzt man den zusätzlichen Körper 12 in den Hauptkörper 11 ein und schraubt das Werkzeug auf eine Lehre oder eine Kontrollschraube auf, welche dem herzustellenden Gewinde entsprechen. Durch Drehung des zusätzlichen Körpers 12 und Verschiebung desselben in axialer Richtung relativ zum Hauptkörper 11 stellt man das Werkzeug auf ein vorgegebenes herzustellendes Gewinde ein, worauf man die gegenseitige Lage der Körper mittels der Schrauben 17 fixiert.

Da die Nut 15 als Ringnut ausgebildet ist und die kegeligen Schäfte 18 der Schrauben 17 mit den entgegengesetzten Nutenflanken kontaktieren, kann der zusätzliche Körper 12 in bezug auf den Hauptkörper 11 in eine beliebige axiale Lage gebracht und relativ zu demselben um einen beliebigen Winkel gedreht werden bis zum Augenblick des Kontaktes der Zahnstollen 14 mit den Zahnstollen 13.

Dies gestattet es, eine beliebige vorgegebene Nichtübereinstimmung der geometrischen Lage des Gewindes der Zahnstollen 14 und der Zahnstollen 13 einzuführen

Beim Gewindeschneiden mittels eines solchen Werkzeuges schneiden die an einem der Körper befestigten Zahnstollen infolge der Nichtübereinstimmung der Gewinde beim Einstellen des Werkzeuges das Profil des Gewindes nach, welches von den am anderen Körper befestigten Zahnstollen formiert wird, was den Flankendurchmesser des herzustellenden Gewindes zu regeln erlaubt. Da die Zahnstollen des einen Körpers zwischen den Zahnstollen des anderen Körpers angeordnet sind, arbeiten sie parallel, was ein unvollständiges Gewindeschneiden und die Herstellung des Gewindes ohne Korrektur in einzelnen Abschnitten ausschließt. Beim Übergang zur Herstellung eines Gewindes mit anderen Toleranzen und Passungen oder bei der Gewindeabnutzung wird das Werkzeug auf die vorstehend angegebene Weise umgestellt.

Es ist eine in Fig. 11 und 12 gezeigte konstruktive Ausführungsform des Werkzeuges möglich, die eine automatische Umstellung bei der Gewindeabnutzung sicherstellt. Ein derartiges Werkzeug ist zusätzlich mit einem Ring 19 versehen, der zwischen dem Hauptkörper 11 und dem zusätzlichen Körper 12 angeordnet ist.

Eine Ringnut ist an der Außenfläche des Ringes 19 eingearbeitet, und mit dem zusätzlichen Körper 12 ist der Ring beispielsweise mittels eines (in der Zeichnung nicht gezeigten) Kuppelkeils verbunden. Im zusätzlichen Körper 12 sind zur Schneideisenachse konzentrische Nuten 20 (Fig. 11) eingearbeitet, durch welche Schrauben 21 (Fig. 12) hindurchgeführt sind, die in Gewindebohrungen 22 des Hauptkörpers 11 eingedreht sind. Die Köpfe der Schrauben 21 kontaktieren mit einem federnden Element, beispielsweise mit einer Tellerfeder 23.

Bei der Einstellung eines solchen Werkzeuges löst man die Schrauben 17 und stellt, indem man den Körper 12 relativ zum Körper 11 dreht, das Werkzeug nach einer Lehre auf das Sollmaß des herzustellenden Gewindes ein. Hiernach fixiert man, nachdem man die Schrauben 17 eingedreht hat, die relative Winkellage der Körper 11, 12. Beim Eindrehen der Schrauben 21 drückt man die Feder 23 bis zum Erzielen einer gewählten Kraft zusammen, die der Axialverschiebung des zusätzlichen Körpers 12 relativ zum Hauptkörper 11 entgegenwirkt.

Beim Gewindeschneiden mittels dieses Werkzeuges nimmt im Falle einer Gewindeabnutzung die axiale Komponente der Schnittkraft zu und der Körper 12 wird unter Überwindung des Widerstandes der Tellerfeder 23 relativ zum Körper 11 in axialer Richtung verschoben. Dies vergrößert die Nichtübereinstimmung der Gewinde der Zahnstollen 13 und 14 und vergrößert das Nachschneiden des Gewindeprofils, was zur Verringerung des Flankendurchmessers des herzustellenden Gewindes und zur Wiederherstellung des vorgegebenen Wertes dieses Durchmessers führt.

Die mögliche Nichtübereinstimmung der Zahnstollengewinde macht es möglich, den Gewindeflankendurchmesser innerhalb des betreffenden Nennmaßes zu steuern. Infolgedessen kann ein Werkzeug Gewinde für verschiedene Passungen und verschiedene Arbeitsbedingungen schneiden, was die Anzahl von erforderlichen Gewindeschneidwerkzeugen verringert und die Effektivität ihres Einsatzes erhöht. Die mögliche Wiederherstellung des Flankendurchmessers eines zu schneidenden Gewindes bei Abnutzung des Zahnstollengewindes erhöht die Maßhaltigkeit des Werkzeugs.

Bei einem in Fig. 13 und 14 gezeigten Werkzeug sind der Hauptkörper 11 und der zusätzliche Körper 12 mit Möglichkeit einer relativen axialen Verschiebung ohne Drehung angeordnet, was durch einen Kuppelkeil 24 sichergestellt wird. Die Gewindesteigung an den Zahnstollen 14 (Fig. 13) des Hauptkörpers 11 ist verschieden von der Gewindesteigung an den Zahnstollen 13 des zusätzlichen Körpers 12 ausgeführt und steht mit ihr durch ein System von Gleichungen im Zusammenhang:

worin bedeuten:

P- Steigung des zu schneidenden Gewindes,P₁- Gewindesteigung der Zahnstollen des Hauptkörpers, P₂- Gewindesteigung der Zahnstollen des zusätzlichen Körpers, ω- der halbe Kegelwinkel des Außendurchmessers des zu schneidenden Gewindes, a- Gewindeprofilwinkel der Zahnstollen.

Beim Gewindeschneiden mittels dieses Werkzeugs wird wegen des Unterschieds der Steigung der Zahnstollen die Gewindigkeit der axialen Verschiebung der Zahnstollen 13 und 14 des Hauptkörpers bzw. des zusätzlichen Körpers unterschiedlich.

Daher werden bei dem durch die Zahnstollen 14 geschnittenen Gewinde 25 (Fig. 15) die Zahnstollen 13, welche ein Gewinde 26 schneiden, eine der Flanken des Seitenprofils abschneiden. Die Größe der abgehobenen Zugabe wird sich ununterbrochen verändern, wodurch ein resultierendes Gewinde 27 (in der Zeichnung schraffiert) mit veränderlichem Außendurchmesser formiert wird. Eine der Flanken des Seitenprofils des resultierenden Gewindes 27 ist durch die Zahnstollen geschnitten, deren Gewindesteigung von der Gewindesteigung der Zahnstollen verschieden ist, die die zweite Flanke des Seitenprofils des Gewindes geschnitten haben. Die Richtung der Außendurchmesseränderung des resultierenden Gewindes (die Vergrößerung oder Verringerung des Außendurchmessers) wird durch die anfängliche Einstellung der axialen Lage der Zahnstollen 14 in bezug auf die Zahnstollen 13 bestimmt, während der Konizitätswert des Außendurchmessers (Winkel ω) durch das Verhältnis der Gewindesteigungen an den Zahnstollen 14 und 13 bestimmt wird.

Ein solches Werkzeug bietet die Möglichkeit, ohne Anwendung von Sonderausrüstungen und ohne Umrichten der eingesetzten Ausrüstungen ein zwei Steigungen aufweisendes Gewinde mit veränderlichem Außendurchmesser und veränderlicher Gangdicke herzustellen. Das Schneiden eines derartigen Gewindes beispielsweise an Bolzen gewährleistet bei der Kopplung derselben mit genormten Muttern eine Gewindeverbindung mit gleichmäßiger Verteilung der Belastung zwischen den Gewindegängen.

In Fig. 16 und 17 ist ein Werkzeug gezeigt, das neben dem Hauptkörper 11 und dem zusätzlichen Körper 12 einen zweiten zusätzlichen Körper 28 einschließt. An jedem der Körper ist je ein Zahnstollen befestigt: am Hauptkörper 11 ein Zahnstollen 29, am ersten zusätzlichen Körper 12 ein Zahnstollen 30, am zweiten zusätzlichen Körper 28 ein Zahnstollen 31. Das Werkzeug ist mit einer Fassung 32 versehen. Die Innenflächen der Fassung 32, des Hauptkörpers 11 und der zusätzlichen Körper 12 und 28 sind exzentrisch in bezug auf ihre Außenflächen ausgeführt. Der zweite zusätzliche Körper 28 ist in den zusätzlichen Körper 12 eingesetzt, der im Hauptkörper 11 untergebracht ist, welcher sich in der Fassung 32 befindet.

Die Einzelteile des Werkzeuges sind gezeigt: die Fassung 32 in Fig. 18, der Hauptkörper 11 mit dem Zahnstollen 29 in Fig. 19, der zusätzliche Körper 12 mit dem Zahnstollen 30 in Fig. 20, der zweite zusätzliche Körper 28 mit dem Zahnstollen 31 in Fig. 21. An der Fassung 32 und den Körpern 11, 12, 28 sind jeweilige Schlitze 33, 34, 35, 36 ausgeführt, während in der Außenfläche der Fassung 32 Blindbohrungen 37 für die (nicht gezeichneten) Einspannschrauben des Schneideisenhalters vorgesehen ist.

Das Einstellen des Werkzeuges auf die Herstellung eines Gewindes des geforderten Durchmessers erfolgt nach einer Lehre oder einer Kontrollschraube unter Verwendung einer Vorrichtung, die eine genaue Zentrierung der Lehre in bezug auf die Außenfläche der Fassung 32 sicherstellt. Dadurch, daß die Innenflächen der Fassung und jedes der Körper in bezug auf ihre Außenflächen exzentrisch sind, ändert sich bei der Drehung der Körper die radiale Lage der Zahnstollen, was ihre Einstellung auf den geforderten Durchmesser des herzustellenden Gewindes gewährleistet. Nach der Einstellung des Gewindes der Zahnstollen 29, 30, 31 gemäß dem Gewinde der Lehre und der gleichmäßigen Winkelanordnung der Zahnstollen dreht man die Schrauben des Schneideisenhalters in die Bohrungen 37 ein. Hierbei werden die Fassung und die Körper dank den Schlitzen 33, 34, 35, 36 zusammengedrückt und ineinander fixiert.

Das Gewindeschneiden mittels dieses Werkzeuges unterscheidet sich nicht vom Gewindeschneiden mit bekannten Werkzeugen.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeuges wird es gestatten, dank der Einfachheit und Fertigungsgerechtheit seiner Konstruktion einen beträchtlichen technisch-ökonomischen Nutzeffekt zu erzielen. Das Werkzeug enthält keine komplizierten Kurvenlineal-Oberflächen - sowohl die Innen- als auch die Außenflächen aller Körper weisen die Form eines Zylinders auf und können auf einer Universalausrüstung gefertigt werden. Die Gewinde-Zahnstollen und die exzentrisch angeordneten Oberflächen des Körpers bilden ein konstruktives einheitliches Ganzes. Dadurch werden Elemente der kinematischen Verbindung zwischen Exzentern und Gewindeformierungselementen entbehrlich.

Der Vorzug des erfindungsgemäßen Werkzeuges liegt auch darin, daß es bei einfachem Aufbau eine Umstellung in weitem Bereich der Gewindedurchmesser ermöglicht.

In Fig. 22 und 23 ist ein Werkzeug gezeigt, das ebenso wie die vorstehend beschriebenen Werkzeuge einen Hauptkörper 11 mit einer Gruppe von Gewinde-Zahnstollen 14 und einen zusätzlichen Körper 12 mit einer Gruppe von Gewinde-Zahnstollen 13 enthält. Die Gewinde an den Gewinde-Zahnstollen 13 und 14 sind hinsichtlich der Steigung gleich ausgeführt. Ihr Profil hat die Form eines Trapezes, und der Innendurchmesser ist gleich dem Flankendurchmesser eines dreieckigen Gewindes derselben Steigung. Der zusätzliche Körper 12 befindet sich im Hauptkörper 11. Ihre Axialverschiebung ist konstant und durch eine Schraube 38 in einer Lage fixiert, bei der die Gewinde der einen von den Zahnstollengruppen in bezug auf das Gewinde der zweiten Zahnstollengruppe längs der Achse um einen Abstand verschoben sind, der aus der Beziehung

bestimmt wird, worin bedeuten:

S - Axialverschiebung zwischen den Zahnstollengewinden, P - Gewindesteigung, n - Anzahl von zur Selbsteinschraubung erforderlichen Gewindegängen.

Bei der Arbeit eines solchen Werkzeuges formiert die erste Zahnstollengruppe das Gewinde, was den Vorschub des Werkzeuges durch Selbsteinschraubung sicherstellt. Da die trapezförmigen Gewinde der beiden Zahnstollengruppen bei der Zusammenlegung ihrer Axialschnitte die Zwischenräume zwischen den Gewindegängen überdecken, sowie als Folge davon, daß die Vorsprünge des Gewindes der zweiten Zahnstollengruppe bei der angegebenen Einstellung auf ein und derselben Schraubenlinie mit den Lücken des Gewindes der ersten Zahnstollengruppe liegen, wird die zweite Zahnstollengruppe das durch die erste Zahnstollengruppe geschnittene Gewinde abschneiden und eine glatte Zylinderfläche formieren. Das unvollständige Schneiden eines solchen Werkzeuges wird durch die Anzahl von zur Selbsteinschraubung erforderlichen Gängen bestimmt sein. Die Abnahme des Werkzeuges von der bearbeiteten Oberfläche erfolgt bei dessen relativer Rückdrehung. Falls dabei die Zahnstollen der einen von der Gruppen Ritze auf der Oberfläche hinterlassen so werden diese Ritze von den Zahnstollen der zweiten Gruppe beseitigt. Bei der Ausführung des Spanwinkels am Rückteil des Zahnstollens als negativ wird die Gefahr des Ritzens der Oberfläche ausgeschlossen.

Es ist eine konstruktive Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuges möglich, welche das unvollständige Schneiden der Oberfläche ausschließt. Dazu muß an den Zahnstollen ein Gewinde nur einer Steigung, aber unterschiedlicher Gangzahl ausgeführt sein.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeuges bietet folgende Vorteile:

• - das Werkzeug ermöglicht das Drehen auf einer mit keinen Vorschubvorrichtungen ausgestatteten Ausrüstung sowie auf automatischen Werkzeugmaschinen nach der Methode der Selbsteinschraubung des Werkzeuges;
• - es ermöglicht das Drehen von unstarren Werkstücken, die sich beim Drehen mittels Langdrehmeißeln deformieren;
• - es verbessert die Qualität der bearbeiteten Oberfläche, weil die Bearbeitung mittels eines Mehrschneidenwerkzeuges vorgenommen wird;
• - es ermöglicht das Drehen von Werkstücken mit ungeradliniger Achse, weil die Lagebestimmung des Werkzeuges auf der erfindungsgemäß zu bearbeitenden Oberfläche geschieht;
• - es vereinfacht das Einrichten von mehrstufigen Automaten, weil das Drehen und Schneiden des Gewindes unter gleichen Schnittbedingungen ausgeführt wird;
• - es ermöglicht die Durchführung der Drehbearbeitung mittels eines selbstzentrierenden Werkzeuges, das in einem Pendelfutter festgespannt ist.

Der überwiegende Vorteil des erfindungsgemäßen Werkzeuges liegt in der Möglichkeit, das Drehen von bei der Schlosserarbeit in einem Schraubstock eingespannten Werkstücken von Hand auszuführen. Zur Zeit gibt es kein Schlosserwerkzeug für Dreharbeiten.

Somit zeichnen sich alle beschriebenen Konstruktionen des erfindungsgemäßen Werkzeuges durch Einfachheit und hohe Fertigungsgerechtheit aus. Sie können durch Stanzen aus einem Rohr oder einer Platine hergestellt werden.

Die Möglichkeit einer unterschiedlichen Axialverschiebung der Zahnstollen in bezug auf den Körper gestattet es, den Prozeß des Gewindescheidens zu optimieren. Dies wird durch Teilung der Funktionen zwischen den Zahnstollengruppen und die optimale Ausführung der Geometrie jeder Zahnstollengruppe mit dem Zweck erreicht, daß jede Gruppe der Zahnstollen ihre eigene Funktion erfüllt. Im besonderen ist ein solches Prinzip der funktionalen Teilung bei der Ausführung eines schneidenden Gewindes an den einen und eines kalibrierenden Gewindes an den anderen Zahnstollen des Schneideisens angewendet.

Der Unterschied in der Axialverschiebung der Zahnstollengruppen macht es auch möglich, den Grad der Zentrierung des Werkzeuges am Werkstück zu steuern, während die Ausführung des schneidenden Gewindes an den einzelnen Zahnstollen das Schneiden nach dem günstigsten Generatrixschema durch Ausführung des schneidenden Gewindes als Vollprofilgewinde mit veränderlicher Steigung ermöglicht.

Eine beträchtliche radiale Versetzung der stirnseitigen Zahnstollen in bezug auf den zylindrischen Körper erlaubt es, die Zahnstollen des Werkzeuges an einzelnen, ineinander eingesetzten Körpern anzubringen. Dies schafft grundsätzlich neue Möglichkeiten des Schneidens.

Ein solches Prinzip ist angewendet bei einem Werkzeug, das für die Herstellung von Gewinden umstellbar ist, welche für verschiedene Passungen und Arbeitsbedingungen bestimmt sind, bei einem Werkzeug zur Herstellung eines zwei Steigungen aufweisenden Gewindes mit veränderlichem Außendurchmesser, bei einem Werkzeug, das die Möglichkeit zum Umstellen des Gewindedurchmessers in weiten Grenzen hat.

Neue Möglichkeiten schafft auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Gewindeschneidwerkzeuges zur Formierung eines nicht mit Gewinde versehenen Profils nach der Methode der Selbsteinschraubung, insbesondere zur Herstellung einer glatten Zylinderfläche.

Claims (15)

1. Außengewindeschneidwerkzeug in Form eines runden Schneideisens, das einen Körper (1) mit stirnseitigen Gewinde-Zahnstollen (2) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Zahnstollen (2) in bezug auf den Körper (1) nach innen versetzt sind, während der Körper (1) als Ring ausgebildet ist, dessen Innendurchmesser größer als der Gewindedurchmesser der Zahnstollen (2) um die Höhe eines Gewinde-Zahnstollens (2) ist.

2. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Zahnstollen (2) in Gestalt von bogenförmigen Elementen mit einer Dicke, die die Körperdicke nicht überschreitet, ausgebildet und an der Stirnseite des Körpers mit Abschnitten (3) fliegend befestigt sind, deren Außen- und Innenflächen mit der Außen- und der Innenfläche des Körpers (1) zusammenfallen, und die in bezug auf den Körper (1) nach innen vorstehenden Teile der Gewinde-Zahnstollen (2) durch mindestens die einen Enden der bogenförmigen Elemente gebildet sind.

3. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Zahnstollen (6) als Sektorelemente gestaltet sind.

4. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mit zusätzlichen Gewinde-Zahnstollen (8) versehen ist, die zwischen den hauptsächlichen Gewinde-Zahnstollen (6) so angeordnet sind, daß ihre Stirnflächen mit den Stirnflächen des Körpers (1) im wesentlichen zusammenfallen.

5. Außengewindeschneidwerkzeug nach einem beliebigen der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Zahnstollen (6, 7) in Gruppen eingeteilt sind, derart, daß die Zahnstollen (6) der einen Gruppe zwischen den Zahnstollen (7) der anderen Gruppe angeordnet und in bezug aufeinander längs der Achse des Körpers (1) versetzt sind.

6. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Gruppe von Zahnstollen (6) ein schneidendes Gewinde und an der anderen Gruppe von Zahnstollen (8) ein kalibrierendes Gewinde ausgeführt ist.

7. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schneidende Gewinde (9) als Vollprofilgewinde mit veränderlicher Steigung ausgeführt ist, die an den ersten Gängen vergrößert ist und an den letzten Gängen allmählich auf die Nennsteigung abnimmt.

8. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde-Zahnstollen (6, 7) verschiedener Gruppen an verschiedenen Stirnseiten des Körpers (1) angebracht sind.

9. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit mindestens einem zusätzlichen Ringkörper (12) versehen ist, der gleichachsig mit dem Hauptkörper (1) angeordnet ist und an dem eigene stirnseitige Gewinde-Zahnstollen (13) angebracht sind, welche sich zwischen den Zahnstollen (14) des Hauptkörpers 11) befinden und mit diesen einen im wesentlichen gleichen Gewindedurchmesser aufweisen.

10. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Ringkörper (12) einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser des Hauptkörpers (11) im wesentlichen gleich ist, besitzt und im Hauptkörper (11) koaxial angeordnet ist.

1. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper und der zusätzliche Körper (11, 12) mit der Möglichkeit einer einstellenden Axial- und Winkelverschiebung relativ ausgeführt sind.

12. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper und der zusätzliche Körper (11, 12) über ein elastisches Element untereinander verbunden sind.

13. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptkörper und der zusätzliche Körper (11, 12) axial verschiebbar relativ zueinander sind, während die Gewinde der Gewinde- Zahnstollen des Haupt- und des zusätzlichen Körpers (11, 12) mit unterschiedlicher Steigung ausgeführt sind.

14. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit mindestens zwei zusätzlichen Ringkörpern (12, 28) versehen ist, die ineinander und in den Hauptkörper (11) mit Möglichkeit einer Relativdrehung eingesetzt und so ausgeführt sind, daß die Innenfläche jedes Körpers (11, 12, 28) in bezug auf die Außenfläche dieses Körpers exzentrisch ist, wobei die Anzahl der Gewinde-Zahnstollen (29, 30, 31) der Anzahl der Körper (11, 12, 28) gleich ist und je ein Zahnstollen an jedem Körper (11, 12, 28) so angebracht ist daß die Gewinde aller Zahnstollen (29, 30, 31) auf ein und derselben Schraubenlinie liegen.

15. Außengewindeschneidwerkzeug nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde der Gewinde-Zahnstollen (14, 13) des Haupt- und des zusätzlichen Körpers (11, 12) in bezug aufeinander in axialer Richtung um ein Maß verschoben sind, das gemäß der folgenden Abhängigkeit bestimmt wird: worin bedeuten:S- Maß der Axialverschiebung,P- Gewindesteigung,n- Anzahl von zur Selbsteinschraubung des Werkzeuges erforderlichen Gängen.