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Dokumentenidentifikation DE102005042410A1 30.03.2006
Titel Werkzeug und Verfahren zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes
Anmelder EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge, 91207 Lauf, DE
Erfinder Glimpel, Helmut, Dipl.-Ing., 91207 Lauf, DE;
Hechtle, Dietmar, 91257 Pegnitz, DE
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 90402 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 06.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005042410
Offenlegungstag 30.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.03.2006
IPC-Hauptklasse B23G 7/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23G 7/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Das Werkzeug zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes, umfasst
a) wenigstens einen Trägerkörper (3), durch den eine Werkzeugachse (A) verläuft,
b) wenigstens ein Gewindeformelement (20), das
b1) als vorgefertigtes und/oder separates Teil ausgebildet ist und
b2) an dem Trägerkörper mittels Befestigungsmitteln (5, 15) befestigt ist, sowie
b3) ringförmig die Werkzeugachse umläuft oder
b4) scheibenförmig ausgebildet ist, wobei die Werkzeugachse durch das Gewindeformelement verläuft, und
d) wobei jedes Gewindeformelement wenigstens ein radial zur Werkzeugachse nach außen vorstehendes Gewindeformprofil (10) aufweist zum spanlosen Erzeugen oder Nachbearbeiten des Gewindes durch Eindrücken des Gewindeformprofils in eine Werkstückoberfläche bei einer Drehung des Trägerkörpers mit dem oder den Gewindeformelement(en) um die Werkzeugachse und einer gleichzeitigen schraubenförmigen und/oder spiralförmigen Vorschubbewegung (VB, ZB) des Trägerkörpers mit dem oder den Gewindeformelement(en) um eine zur Werkzeugachse parallele und von der Werkzeugebene beabstandete zentrale Drehachse (M).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug sowie ein Verfahren, jeweils zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes.

Zur Gewindeerzeugung oder Gewindenachbearbeitung sind sowohl spanabhebende als auch spanlose Verfahren und Gewindewerkzeuge bekannt. Spanabhebende Gewindeerzeugung beruht auf Materialabtrag des Materials des Werkstücks im Bereich des Gewindeganges. Spanlose Gewindeerzeugung beruht auf einer Umformung des Werkstücks und Erzeugung des Gewindeganges in dem Werkstück durch Druck. Einen Überblick über im Einsatz befindliche Gewindeerzeugungswerkzeuge und Arbeitsverfahren gibt das Handbuch der Gewindetechnik und Frästechnik, Herausgeber: EMUGE-FRANKEN, Verlag: Publicis Corporate Publishing, Erscheinungsjahr: 2004 (ISBN 3-89578-232-7), im Folgenden nur als "EMUGE-Handbuch" bezeichnet.

Unter die spanabhebenden oder spanenden Gewindeerzeugung fallen die Gewindebohrer (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 8, Seiten 181 bis 298) und die Gewindefräser (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 10, Seiten 325 bis 372) sowie, nur für Außengewinde, die Schneideisen (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seiten 373 bis 404).

Unter die spanlosen Gewindeerzeugungswerkzeuge fallen die sogenannten Gewindefurcher (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 9, Seiten 299 bis 324) und, nur für Außengewinde, die Gewindewalzwerkzeuge (vgl. EMUGE-Handbuch, Kapitel 11, Seiten 373 bis 404)

Gewindefurcher sind axial zu ihrer Werkzeugachse arbeitende Gewindewerkzeuge mit einem an einem Werkzeugschaft ausgebildeten Arbeitsbereich, der eine schraubenförmige die Werkzeugachse umlaufende Wirkfläche aufweist, mit der das Gewinde in das Werkstück eingedrückt wird, also mit einem entlang des Umfangs spiral- oder schraubenförmig umlaufenden Außengewinde oder Gewindeprofil, das die Gegenform zu dem zu erzeugenden Gewinde darstellt.

In der Regel weist ein Gewindefurcher einen annähernd polygonalen Querschnitt auf, so dass entlang des dann von einer exakt zylindrischen Schraubenlinie abweichenden Außengewindes des Arbeitbereichs zueinander versetzte weiter nach außen ragende und im Allgemeinen abgerundete Polygon-Eckbereiche, die auch als Drückstollen oder Furchzähne oder Formkeile bezeichnet werden, gebildet sind, die der Gewindesteigung des schraubenförmigen Gewindeprofils folgen. Durch diese Maßnahme werden bei der Umformung die Kontaktflächen und damit die Klemmkräfte verringert. Dabei sind für das Polygon mindestens drei Ecken oder Eckbereiche erforderlich, da sich die Gewindefurcher bei der Gewindeerzeugung am Rand der Bohrung oder dem Gewindeaußenrand abstützen müssen.

Der Außendurchmesser oder der Querschnitt des Arbeitsbereichs eines Gewindefurchers nimmt in einem Anlauf- oder Einlaufbereich, der der eigentliche Formgebungsbereich ist, vom vorderen Ende des Werkzeugs nach hinten, zumeist konisch, zu und bleibt in einem anschließenden Kalibrier- und/oder Führungsbereich im Wesentlichen gleich. Dadurch wird der Gewindegang schrittweise durch die immer tiefer in das Werkstück eindrückenden Furchzähne des Anlaufbereichs erzeugt und durch die in ihrer Eindrücktiefe gleichbleibenden Furchzähne des Kalibrierbereichs gegebenenfalls noch nachgeglättet oder kalibriert.

Zur Erzeugung eines Gewindes in einer bereits vorhandenen Bohrung wird der Gewindefurcher mit dem Arbeitsbereich voran mit einer linearen Vorschubbewegung axial zur Werkzeugachse, d.h. der Längsachse des Werkzeugschafts, und unter Drehung des Werkzeugs um diese Werkzeugachse in die Bohrung eingeführt. Dabei werden die Zähne bzw. Formkeile bzw. Drückstollen des Gewindes am Gewindefurcher in die Oberfläche des Werkstücks bzw. der Bohrung gedrückt. Der Werkstoff des Werkstücks wird dabei vorwiegend radial, also senkrecht zur Längsachse der Bohrung weggedrückt. Ein Teil des so verformten Materials wird verfestigt, ein anderer Teil in die Vertiefungen bzw. Rillen zwischen den Formkeilen bzw. Zähnen des Gewindefurchers gedrängt, wodurch schließlich ein Gewinde im Werkstück erzeugt wird.

Diese bekannten Gewindefurcher werden im Folgenden auch als axiale Gewindeformer und das entsprechende Verfahren als axiales Gewindeformen bezeichnet. Bekannte Ausführungsbeispiele solcher (axialen) Gewindefurcher finden sich auch in DE 101 36 293 A1, DE 199 58 827 A1, oder auch in DE 39 34 621 C2.

Die DE 101 36 293 A1 offenbart einen axialen Gewindeformer mit einem Schaft aus Stahl, der an einem Ende einen Einspannabschnitt und am anderen Ende einen Formprofilabschnitt (Arbeitsbereich) aufweist, wobei der Formprofilabschnitt als separates polygonales Profilelement aus einem Hartstoff ausgebildet ist, das außen einen Einlaufkegel aufweist und mindestens zwei volle Profilgänge aufweist. Das Profilelement ist mittels einer zentrischen Schraubverbindung mit einer zentrischen Schraube und einer axialen Gewindebohrung am Schaft oder mittels eines zentrischen Gewindezapfens am Schaft und eines Gewindes im Profilelement oder einer Gegenmutter oder mittels einer Lötverbindung und/oder durch eine formschlüssige Verbindung mittels radialen kreuzförmig angeordneten Vorsprüngen und Vertiefungen unverdrehbar am Schaft befestigt.

DE 39 34 621 C2 beschreibt einen axialen Gewindefurcher mit einem Formgebungsbereich mit polygonalem Querschnitt sowie mit einem dem herzustellenden Gewinde entsprechenden Gewindeprofil am Außenumfang. Ausschließlich im Bereich der Querschnittsecken (Furchzähne) des Formgebunsgbereichs sind zylindrische Leisten aus besonders hartem und verschleißfesten Werkstoff wie gesintertem Hartmetall oder kubisch kristallinem Bornitrid (CBN) oder polykristallinem Diamant (PKD) in korrespondierende axial verlaufende Nuten des Formgebungsbereichs eingelötet, die eine dem Gewindeprofil angepasste Profilierung am Außenumfang aufweisen.

Aus WO 02/094491 A1 sind ein spanlos arbeitendes Gewindeformwerkzeug und ein Verfahren zur spanlosen Gewindeerzeugung bekannt, die auf einem als Zirkularformen bezeichenbaren Arbeitsprinzip beruhen. Das in WO 02/094491 A1 offenbarte Gewindeformwerkzeug ist langgestreckt und umfasst einen Arbeitsbereich mit einem oder mehreren durch Ringnuten voneinander getrennten ringförmigen Umfangsprofilen(en). Jedes Umfangsprofil ist in seinem Zentrum nicht-kreisförmig ausgebildet und weist wenigstens drei Erhebungen nach Art eines Polygons als Drückstollen auf. Zusätzlich können auch axial verlaufende Nuten zwischen den einzelnen Drückstollen an der Außenfläche des Werkzeugs zum Zuführen von Kühlflüssigkeit vorgesehen sein. Als Material für das Werkzeug wird entweder ein Carbid oder Schnellstahl vorgeschlagen.

Dieses Werkzeug wird nun bei dem Verfahren gemäß WO 02/094491 A1 unter Drehung um seine eigene Achse in eine Bohrung mit größerem Durchmesser als das Werkzeug eingeführt und vollführt eine kreisförmige Bewegung entlang des Umfangs der Bohrung sowie zugleich eine Vorschubbewegung in die Bohrung und formt dadurch spanlos das Gewinde in der Bohrung.

Das Gewinde wird gemäß WO 02/094491 A1 also, im Gegensatz zum axialen Gewindefurchen, nicht mittels einer spiralförmigen, der Gewindesteigung angepassten Wirkfläche am Werkzeug und einer nur axialen oder linearen Vorschubbewegung des Werkzeugs relativ zum Werkstück geformt, sondern mittels ringförmiger und damit steigungsloser und zugleich im Querschnitt polygonaler Wirkflächen am Werkzeug einerseits und einer mit einer Drehung des Werkzeugs um die eigene Längsachse kombinierten schraubenförmigen Bewegung des Werkzeugs, die aus einer linearen Vorschubbewegung axial zur Längsachse des Werkzeugs und einer Zirkularbewegung der Längsachse des Werkzeugs um eine Mittelachse der Bohrung resultiert.

Dieser Gewindeformer wird im Folgenden auch als Zirkulargewindeformer oder, unter Erweiterung der bislang üblichen Nomenklatur, als Zirkulargewindefurcher und das zugehörige Verfahren als Zirkulargewindeformen oder Zirkulargewindefurchen bezeichnet.

Ein weiterer Zirkulargewindeformer ist nun auch aus der DE 103 18 203 A1 bekannt geworden. Dieser bekannte Zirkulargewindeformer weist zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei Profilvorsprünge an seinem Formkopf auf, die über den Umfang durchgehend und mit sich über den Umfang verändernder radialer Erstreckung polygon ausgebildet sind. Die Profilvorsprünge bilden dadurch über den Umfang jeweils mehrere Drückstollen, die über den Umfang gleichmäßig oder auch ungleich verteilt sein können. Die Drückstollen benachbarter Profilvorsprünge können ferner in Umfangsrichtung zueinander, insbesondere entlang einer Wendel, versetzt sein. Ferner ist in einer Ausführungsform ein Werkzeugträger aus einem Trägermaterial, beispielsweise gehärtetem oder weichem Stahl und zumindest eine, vorzugsweise zumindest zwei zylindrisch, konische oder runde Werkzeugleisten, die in den Träger eingesetzt werden, aus einem anderen Werkstoff, beispielsweise Hartmetall, Cermet, polykristallinem Diamant, CBM oder Keramik ausgebildet. Die Verbindung der Leisten mit dem Träger kann durch Löten, Schrauben, Klemmen, Kleben oder Schweißen erfolgen. Ferner kann der Formkopf zumindest im Bereich der Drückstollen mit einer Beschichtung versehen sein zur Reibungsverminderung und/oder Verschleißminderung, beispielsweise aus Diamant, TiN, TiAlN oder aus TiCN oder einer Mehrlagenschicht oder Schmierschicht, beispielsweise aus MoS2. Die Tiefe der Nuten zwischen benachbarten Profilvorsprüngen kann auch über den Umfang variieren.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein neues Werkzeug und ein neues Verfahren zur Erzeugung eines Gewindes, insbesondere zur Erzeugung eines Innengewindes, anzugeben.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Werkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 53 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Werkzeugs und des Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus den von Anspruch 1 bzw. Anspruch 53 jeweils abhängigen Ansprüchen.

Das Werkzeug gemäß Anspruch 1 ist zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes, geeignet und bestimmt und umfasst wenigstens einen Trägerkörper (oder: Grundkörper, insbesondere Werkzeugschaft, Werkzeugkern), durch den eine Werkzeugachse (oder: Drehachse, vorzugsweise eine Hauptträgheitsachse) verläuft, und wenigstens ein vorgefertigtes und/oder separates Gewindeformelement (oder: Gewindeformteil, Gewindeformkörper), das an dem Trägerkörper und ggf. weiteren Gewindeformelementen mittels Befestigungsmitteln in einer zugehörigen Position befestigt ist, sowie entweder ringförmig die Werkzeugachse umläuft oder scheibenförmig ausgebildet ist, wobei die Werkzeugachse durch das Gewindeformelement verläuft. Jedes Gewindeformelement weist wenigstens ein radial zur Werkzeugachse nach außen vorstehendes (oder: vorrragendes) Gewindeformprofil auf zum spanlosen Erzeugen oder Nachbearbeiten des Gewindes durch Eindrücken (oder: Einformen) des Gewindeformprofils, insbesondere eines oder mehrerer Formkeile des Gewindeformprofils, in eine Werkstückoberfläche bei einer Zirkularformbewegung, also einer Drehung des Trägerkörpers mit dem oder den befestigten Gewindeformelement(en) um die Werkzeugachse und einer gleichzeitigen schraubenförmigen und/oder spiralförmigen Vorschubbewegung des Trägerkörpers mit dem oder den Gewindeformelement(en) um eine zur Werkzeugachse parallele und von der Werkzeugachse beabstandete zentrale Drehachse.

Das Verfahren gemäß Anspruch 53 ist ein Zirkulargewindeformen oder umfasst zumindest ein Zirkulargewindeformen zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes. Bei dem Verfahren wird ein Werkzeug gemäß der Erfindung verwendet und einerseits um seine Werkzeugachse gedreht und andererseits mit einer axialen Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Werkzeugachse relativ zu einem Werkstück bewegt wird und zusätzlich zu der axialen Vorschubbewegung mit einer Zirkularbewegung bewegt, bei der die Werkzeugachse um eine zentrale Drehachse parallel zur Werkzeugachse rotiert wird. Bei dieser kombinierten Arbeitsbewegung wird das wenigstens eine Gewindeformprofil des Werkzeugs in Eingriff mit einer Werkstückoberfläche gebracht und spanlos das Gewinde erzeugt oder nachbearbeitet durch Eindrücken des Gewindeformprofils, insbesondere des oder der Formkeile(s), in die Werkstückoberfläche.

Die Befestigungsmittel zum Befestigen der Gewindeformelemente an dem Trägerkörper und/oder untereinander oder aneinander können wenigstens eine materialschlüssige Verbindung, insbesondere eine Lötverbindung, und/oder wenigstens eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere eine Verbindung über thermisches Aufschrumpfen, und/oder wenigstens eine formschlüssige Verbindung umfassen. Bevorzugte Ausführungsformen der Befestigungsmittel sind ineinander oder aneinander greifende Polygone und/oder gegeneinander wirkende Keilflächen. Besonders vorteilhaft sind Befestigungsmittel mit zusammenwirkenden Paaren von Vorsprung und korrespondierender Ausnehmung oder Öffnung, wobei die Eingriffsrichtung oder Eingriffswirkung wenigstens eines Vorsprung in die korrespondierende Ausnehmung oder Öffnung in einer Ausführungsform im Wesentlichen radial zur Werkzeugachse gerichtet ist, beispielsweise als Umfangsverzahnung oder nach Art einer Keilwelle, oder in einer anderen Ausführungsform im Wesentlichen axial oder parallel zur Werkzeugachse gerichtet ist, beispielsweise nach Art einer Hirth-Verzahnung oder sternförmigen Verrastung.

Die Befestigungsmittel sind vorzugsweise reversibel lösbar, insbesondere mittels wenigstens einer Schraubverbindung, die vorzugsweise wenigstens eine durch wenigstens ein Gewindeformelement, insbesondere durch eine zentrale, vorzugsweise koaxial zur Werkzeugachse verlaufende, Öffnung durchführbare oder durchgeführte Schraube und ein Gegengewinde an dem Trägerkörper zum Eindrehen der Schraube aufweist. Außerdem können die Befestigungsmittel auch mindestens ein Befestigungselement, insbesondere einen Klemmkeil, das am Trägerkörper über mindestens ein Verbindungsmittel, insbesondere eine Schraubverbindung, lösbar festlegbar oder lösbar festgelegt ist, umfassen, wobei wenigstens ein Gewindeformelement zwischen dem Trägerkörper und dem mindestens einen Befestigungselement und/oder zwischen wenigstens zwei Befestigungselementen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und lösbar festlegbar oder festgelegt ist und vorzugsweise jedes Befestigungselement und jedes Verbindungsmittel jeweils außerhalb des Gewindeformelements angeordnet ist und jeweils weder das Gewindeformelement durchdringt noch von dem Gewindeformelement umschlossen wird.

In einer besonderen Ausführungsform erlauben die Befestigungsmittel eine Festlegung wenigstens eines, vorzugsweise jedes, Gewindeformelements in mehreren Drehpositionen um die Werkzeugachse. Dazu können insbesondere mehrere in verschiedenen Drehpositionen um die Werkzeugachse angeordnete Paarungen von Vorsprüngen und korrespondierenden Ausnehmungen oder Öffnungen vorgesehen sein, wie bei den bereits genannten Verzahnungstypen.

Eine besonders robuste Ausführungsform der Befestigungsmittel umfasst wenigstens eine, vorzugsweise zentrale und/oder koaxial zur Werkzeugachse verlaufende, Öffnung im Gewindeformelement und einen zur Öffnung korrespondierenden Befestigungsschaft am Trägerkörper, der in die Öffnungen) des oder der Gewindeformelemente(s), vorzugsweise formschlüssig, einführbar oder eingeführt ist und/oder bündig mit einer Stirnfläche des oder des (vordersten) Gewindeformelements abschließt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens ein Gewindeformprofil im Wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse die Werkzeugachse in sich geschlossen und/oder in Form einer die Werkzeugachse umlaufenden im Wesentlichen ringförmigen Rille ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist ferner ein Werkzeug mit mehreren Gewindeformelementen oder mit wenigstens einem Gewindeformelement mit mehrere Gewindeformprofilen, wobei die Gewindeformprofile jeweils axial zur Werkzeugachse hintereinander angeordnet sind und gleichzeitig mit einer Arbeitsbewegung des Werkzeugs mehrere Gewindegänge erzeugen können. Wenigstens zwei Gewindeformelemente können dann miteinander über eines oder mehrere der Befestigungsmittel verbunden oder gekoppelt sein.

Im Allgemeinen weist wenigstens ein Gewindeformprofil wenigstens einen Formkeil (oder: Drückstollen, Formzahn) auf, der radial zur Werkzeugachse weiter nach außen ragt als die unmittelbar benachbarten Bereiche des Gewindeformprofils. Die Formkeile von axial zueinander versetzten Gewindeformprofilen können nun in einer im Wesentlichen axialen, parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Anordnung oder auch in einer im Wesentlichen die Werkzeugachse wenigstens teilweise, vorzugsweise schraubenförmig oder schräg, umlaufenden oder gedrallten Anordnung angeordnet sein.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Gewindeformelement und/oder wenigstens ein Gewindeformprofil drehsymmetrisch bezüglich der Werkzeugachse mit einer n-zähligen Drehsymmetrie mit der natürlichen Zahl n größer oder gleich 1 ausgebildet oder angeordnet und/oder weist in einem Schnitt senkrecht zur Werkzeugachse eine von einem, vorzugsweise regulären, Polygon abgeleitete Form auf, wobei das Polygon vorzugsweise eine Eckenzahl von zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs aufweist und/oder Eckbereiche des wenigstens annähernd polygonalen Schnitts des Gewindeformelements oder Gewindeformprofils die Formkeile bilden.

In einer Weiterbildung weist wenigstens ein Gewindeformelement oder wenigstens ein Gewindeformprofil mehrere in Drehrichtung um die Werkzeugachse versetzt zueinander versetzt angeordnete und, insbesondere durch Trennnuten, voneinander getrennte Teilbereiche auf, ist also in Umfangsrichtung segmentiert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung nimmt der maximale radiale Abstand der axial hintereinander angeordneten Gewindeformprofile, insbesondere der Formkeile, von der Werkzeugachse entgegen einer axialen Vorschubrichtung und/oder von einem Ende des Werkzeugs weg gerichtet zumindest in einem Anlaufbereich des Werkzeugs zumindest abschnittsweise, vorzugsweise linear (Anlaufkegel), zu. Dadurch kann ein bis zum vollen Eingriff zunehmender radialer Eingriff bei dem axialen Vorschub entlang der Schrauben- oder Zirkularbewegung realisiert werden. Aber auch bei gleichen radialen Abständen der Gewindeformprofile kann der Eingriff zu Beginn von einem kleineren Wert zunehmend gestaltet werden durch eine Einfahrschleife oder Einfahrbewegung, bei der die radiale Zustellung des Werkzeugs zum Werkstück zum Werkstück entsprechend variiert wird, bis die eigentliche Schraubenbewegung mit konstanter radialer Zustellung erreicht wird.

Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung ist ein modularer oder baukastenartiger Aufbau des Zirkulargewindeformers möglich, bei dem mit dem gleichen Trägerkörper durch die individuell gestaltbaren und montierbaren Gewindeformelement und Gewindeformprofile die Zahl und/oder Form der Formkeile bei wenigstens zwei Gewindeformprofilen unterschiedlich gewählt werden kann. Dies eröffnet eine Fülle unterschiedlicher, für den Anwendungsfall maßgeschneiderter Ausführungsformen.

So kann das Werkzeug wenigstens zwei Sätze von Gewindeformelementen, insbesondere mit unterschiedlichen axialen und/oder radialen Abmessungen und/oder unterschiedlichen Gewindeformprofilen, zum Erzeugen oder Nachbearbeiten von Gewinden unterschiedlicher Gewindesteigungen und/oder Gewindetiefen und/oder Gewindedurchmesser und/oder Gewindegangquerschnitte und/oder Gewindeoberflächengüten aufweisen.

Das Werkzeug ist vorzugsweise ausschließlich spanlos arbeitend oder ein reines Formwerkzeug, weist also keinen spanabhebenden Bereich und/oder keine Schneide auf.

In einer besonderen Weiterbildung des Werkzeugs als Kombinationswerkzeug ist jedoch wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich vorgesehen, insbesondere zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche oder eines Vorgewindes für das Gewinde, das von dem oder den Gewindeformprofil(en) erzeugt oder nachbearbeitet wird oder zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes und/oder zum Nachschneiden oder Egalisieren des Gewindekerns des von dem oder den Gewindeformprofil(en) erzeugten Gewindes.

Wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich ist wenigstens teilweise an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs angeordnet und/oder ein Bohrer und/oder ein Fräsen und/oder weist wenigstens eine stirnseitige Schneide an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs und/oder wenigstens eine umfangsseitige Schneide an einem Umfangsbereich des Werkzeugs auf Wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich und wenigstens ein Gewindeformbereich sind vorzugsweise axial zur Werkzeugachse hintereinander in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet.

Ferner kann das Werkzeug Nuten und/oder Kanäle zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels aufweisen, wobei die Nuten und/oder Kanäle vorzugsweise am Umfang des Werkzeugs und/oder im Innern des Werkzeugs und/oder im Gewindeformelement verlaufen und/oder münden, insbesondere zumindest mit einer Hauptrichtung parallel zur Werkzeugachse und/oder gerade oder gedrallt oder schraubenförmig um die Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs.

Der Trägerkörper ist in der Regel ein Werkzeugschaft oder Werkzeugkern, der mit seinem vom Werkstück oder freien Ende abgewandten Ende im Spannfutter einer Werkzeugmaschine aufgenommen und drehbar gehalten wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren

1 ein ringförmiges Gewindeformelement mit vier Formkeilen für einen Zirkulargewindeformer in einer perspektivischen Darstellung,

2 ein Teilausschnitt eines Zirkulargewindeformers mit einem Gewindeformelement gemäß 1 in einer perspektivischen Darstellung,

3 ein weiterer Zirkulargewindeformer mit mehreren hintereinander angeordneten Gewindeformelementen gemäß 1 in einer perspektivischen Darstellung,

4 ein Längsschnitt durch den Zirkulargewindeformer gemäß der in 3 mit IV-IV bezeichneten Schnittebene,

5 ein ringförmiges Gewindeformelement mit vier Formkeilen und Kreuzschlitzen zur formschlüssigen Verbindung in einer perspektivischen Ansicht,

6 das Gewindeformelement gemäß 5 mit einer flachen Stirnseite in einer um 180° gedrehten perspektivischen Ansicht,

7 ein Teil eines Zirkulargewindeformers mit einem mit einer Schraube befestigten Gewindeformelement gemäß 5 und 6 in einer perspektivischen Ansicht,

8 ein Gewindeformelement mit gekreuzten Vorsprüngen zur formschlüssigen Verbindung mit einem Element gemäß 5 in einer perspektivischen Ansicht und

9 das Gewindeformelement gemäß 8 mit gekreuzten Nuten an der anderen Stirnseite in einer um 180° gedrehten perspektivischen Ansicht,

10 ein Zirkulargewindeformer mit einer mit einer Schraube montierten Gewindeformanordnung mit fünf am Außenprofil analog wie in 5 und 6 und 8 und 9 aufgebauten Gewindeformelementen in einer perspektivischen Ansicht.

11 ein Zirkulargewindeformer mit einem Gewindeformelement mit nur einem Formkeil in einer perspektivischen Ansicht,

12 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren Gewindeformelementen mit jeweils nur einem Formkeil, wobei die Formkeile in einer linearen Anordnung angeordnet sind, in einer perspektivischen Ansicht,

13 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren Gewindeformelementen mit nur einem Formkeil, wobei die Formkeile in einer schraubenförmigen Anordnung zueinander versetzt sind, in einer perspektivischen Darstellung,

14 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren Gewindeformelementen mit jeweils einem Gewindeformkeil, wobei die Formkeile um 90° zueinander versetzt sind, in einer perspektivischen Ansicht und

15 ein Zirkulargewindeformer mit mehreren Gewindeformelementen mit jeweils zwei um 180° zueinander versetzten Formkeilen, in einer perspektivischen Ansicht,

die jeweils schematisch dargestellt sind.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in den 1 bis 15 mit denselben Bezugszeichen versehen.

1 zeigt ein ringförmiges Gewindeformelement 20, das ein in sich geschlossen eine zentrale Werkzeugachse A umlaufendes radial von der Werkzeugachse A nach außen ragendes Gewindeformprofil 10 aufweist, das von einem (regelmäßigen) Polygon mit einer vorgegebenen Eckenzahl abgeleitet ist. im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Quadrat mit vier Ecken. Die Ecken des Gewindeformprofils 10 bilden Formkeile (oder: Drückstollen, Furchzähne) 11, 12, 13 und 14 und sind gegenüber der ursprünglichen Polygonform abgerundet. Das dargestellte Gewindeformelement 20 weist eine mehrzählige Drehsymmetrie bezüglich der Werkzeugachse A auf, deren Symmetriezahl der Eckenzahl des Polygons entspricht, im Beispiel der 1 eine vierzählige Drehsymmetrie.

2 zeigt das Gewindeformelement 20 in einem an einem Werkzeugschaft 3 eines als Zirkulargewindeformer ausgebildeten Werkzeugs 2 montierten und befestigten Zustand. Das Gewindeformelement 20 weist eine zentrale, zylindrische Öffnung 15 auf, durch die gemäß 2 ein an der Stirnseite des Werkzeugschaftes 3 angeordneter zylindrischer Befestigungsschaft 5 geführt ist. Die Stirnseite 30 des Befestigungsschaftes 5 schließt vorzugsweise bündig mit der vorderen Stirnfläche 27 des Gewindeformelements 20 ab.

Die Befestigung des Gewindeformelements 20 an dem Befestigungsschaft 5 kann durch eine materialschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Lötverbindung, zwischen der Innenfläche der Öffnung 15 und der Aussenfläche des Befestigungsschaftes 5 erfolgen oder auch durch eine kraftschlüssige Verbindung, beispielsweise thermisches Aufschrumpfen durch, beispielsweise induktive, Erwärmung und anschließendes Abkühlen. Beim Auflöten wird der Durchmesser des Befestigungsschaftes 5 etwas kleiner gewählt als der Innendurchmesser der Öffnung 15 für einen Lötspalt für das Lötmaterial. Anstelle der zylindrischen Form von Öffnung 15 und Befestigungsschaft 5 kann auch eine kegelförmige oder polygonale Form vorgesehen sein, um den Sitz des Gewindeformelements 20 entsprechend anzupassen oder eine formschlüssige Verbindung hinzuzufügen, wobei bei einer polygonalen Form eine Verdrehung oder Einstellung in unterschiedlichen Drehpositionen möglich ist, insbesondere in einzelnen Drehwinkelintervallen von 360° dividiert durch die Polygon-Eckenzahl.

Das Gewindeformprofil 10 des Gewindeformelements 20 bildet somit eine umlaufende, in sich geschlossene Gewinderille mit unterschiedlichem Radius oder Durchmesser, wobei an den Formkeilen 11 bis 14 die eigentlichen Formbereiche oder Wirkflächen gebildet sind, die radial weiter nach außen ragen als die übrigen Bereiche des Gewindeformprofils 10. Das Gewindeformprofil 10 des Gewindeformelements 20 greift folglich bei Drehung des Zirkulargewindeformers 2 um seine Werkzeugachse A im wesentlichen nur mit den Formkeilen 11 bis 14 sukzessive oder aufeinanderfolgend in das Material des Werkstücks ein und erzeugt das Gewinde durch Eindrücken und Verformen des Materials. Abhängig von der Zustellung des Werkzeugs 2 zum Werkstück greift eine unterschiedliche Eingriffslänge oder Eingriffswirkfläche des Gewindeprofils 10 und der Formkeile 11 bis 14 in das Werkstück ein.

Zur Erzeugung des Gewindes wird mit dem Werkzeug 2 gemäß der Erfindung wie folgt gearbeitet. Das Werkzeug wird, wie beispielsweise in 2 gezeigt, um seine Werkzeugachse A rotiert mit einer mit RB bezeichneten Rotationsbewegung. Gleichzeitig wird das Werkzeug 2 axial zur Werkzeugachse A linear mit einer Vorschubbewegung VB bewegt und zugleich mit einer Drehbewegung oder Zirkularbewegung ZB um eine parallel zur Werkzeugachse A angeordnete Mittelachse M bewegt. Durch die Überlagerung der axialen Vorschubbewegung VB und der Zirkularbewegung ZB entsteht eine Schraubenbewegung auf einer Zylinderfläche, deren Steigung von der Vorschubgeschwindigkeit in der Vorschubbewegung VB abhängt und, wenn diese Vorschubgeschwindigkeit konstant ist, ebenfalls konstant ist. Die Schraubenform der Schraubenbewegung des Werkzeugs 2 bildet sich auf die Schraubenform des Gewindes im Werkstück ab. Die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl der Rotationsbewegung RB um die Werkzugachse A ist deutlich größer gewählt als die Rotationsgeschwindigkeit der Zirkularbewegung ZB des Werkzeugs 2 um die Mittelachse M, typischerweise um einen Faktor 50 bis 1000 größer.

3 und 4 zeigen ein als Zirkulargewindeformer ausgebildetes Werkzeug 2, bei dem mehrere Gewindeformelemente 21, 22, 23, 24 und 25 axial zur Werkzeugachse A hintereinander auf einem gemeinsamen Befestigungsschaft 5 des Werkzeugschaftes 3 befestigt sind. Die Anordnung der Gewindeformelemente 21 bis 25 kann aus einzelnen Gewindeformelementen 20 gemäß 1, die einzeln montiert werden, oder auch aus einer vormontierten Einheit aus den fünf Gewindeformelementen 21 bis 25, die dann zusammen montiert werden, gebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Formkeile der Gewindeformelemente 21 bis 25 jeweils auf einer parallel zur Werkzeugachse A verlaufenden Linie angeordnet, die Gewindeformelemente 21 bis 25 also nicht gegeneinander verdreht.

Wie im Längsschnitt der 4 zu erkennen, nimmt der Außenradius oder die maximale radiale Abmessung der einzelnen Gewindeprofile der Gewindeformelemente 21, 22, 23, 24 und 25 von der Stirnfläche oder dem vorderen Ende 30 axial zur Werkzeugachse A nach hinten, d.h. entgegen der Vorschubrichtung der Vorschubbewegung VB zu. Es ist also eine Zunahme der Außenradien r1 bis r5 der Gewindeformelemente 21 bis 25 entgegen der Vorschubbewegung VB realisiert, also r1 > r2 > r3 > r4 > r5, und somit eine gesamte Radiusdifferenz dr zwischen dem kleinsten Außenradius r1 und größten Außenradius r5 gebildet. Durch diese Ausgestaltung als Anlaufbereich drücken die einzelnen Furchzähne oder Formkeile der Gewindeformelemente 21 bis 25 bei der Vorschubbewegung VB und gleichbleibendem Abstand der Werkzeugachse A vom Werkstück nacheinander immer tiefer in das Material des Werkstücks und erzeugen so sukzessive den Gewindegang bis auf die volle Gewindetiefe r5. Dadurch werden die von den einzelnen Furchzähnen oder Formkeilen zu leistenden Umformkräfte gleichmäßig auf die verschiedenen Gewindeformelemente 21 bis 25 verteilt. Im in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen auch die zwischen den einzelnen Rillen oder Gewindeprofilen der Gewindeformelemente 21 bis 25 liegenden Zwischenbereiche in ihrem Radius zu, so dass die Höhe der Furchzähne im Wesentlichen gleich bleibt. Die Zwischenräume können aber auch einen konstanten oder gleichen Radius aufweisen, so dass die Zahnhöhe axial zunimmt. Der Abstand a zwischen den Furchzähnen oder Gewindeprofilen der einzelnen Gewindeformelemente 21 bis 25 ist jeweils gleich und entspricht der gewünschten Steigung oder dem gewünschten Abstand der Gewinderillen oder Gewindegänge des erzeugten Gewindes. Dadurch folgen also die nachfolgenden Furchzähne oder Gewindeformelemente immer in den von den vorhergehenden Gewindefurchzähnen erzeugten Gewindegängen.

In 5 und 6 ist eine andere Ausführungsform eines Gewindeformelements 80 von zwei Seiten dargestellt. An einer ersten Stirnseite 181 weist das Gewindeformelement 80 zwei gekreuzte Nuten 183 und 184 auf, in deren Kreuzungsmitte sich eine zentrale Öffnung 185 befindet. Auf der entgegengesetzten Stirnseite 182 weitet sich die Öffnung 185 über eine Ausnehmung 186 größeren Durchmessers auf, um, wie in 7 dargestellt, einen Schraubenkopf einer Schraube 18 zur Befestigung des Gewindeformelements 80 an dem Schaft 3 des Werkzeugs 2 zu ermöglichen und den Schraubenkopf versenken zu können. Das Gewindeformelement 80 weist vier Eckbereiche als Formkeile 80A bis 80D auf und ist vorzugsweise drehsymmetrisch (hier vierzählige Symmetrie) ausgebildet.

8 und 9 zeigen ein Gewindeformelement 81 von zwei Seiten. Dieses Gewindeformelement 81 weist, wie in 9 zu erkennen, an einer Stirnseite 181 den gleichen Aufbau mit Nuten 183 und 184 und Öffnung 185 auf wie das Gewindeformelement 80 gemäß 5. An der entgegengesetzten Stirnseite 282 ist das Gewindeformelement 81 jedoch anders ausgebildet als das Gewindeformelement 80 und weist statt einer planen Oberfläche zwei gekreuzte und durch die zentrale Öffnung 285 unterbrochene um 90° zueinander gedreht angeordnete Vorsprünge oder Stege 283 und 284 auf, die an die Nuten 183 und 184 angepasst sind. Dadurch lässt sich ein Gewindeformelement 81 mit mehreren anderen gleich aufgebauten Gewindeformelementen nacheinander formschlüssig verbinden und axial hintereinander in einer festen Drehposition zueinander anordnen. Die Drehposition der Gewindeformelement relativ zur Werkzeugachse kann dabei abhängig von der Drehsymmetrie der Gewindeformelemente und der Zahl der Vorsprünge und Nuten bzw. deren Winkelabstand variieren.

10 zeigt eine Anordnung mit fünf einzelnen Gewindeformelementen 80, 81, 82, 83 und 84, wobei vorzugsweise das vorderste Gewindeformelement 80 gemäß 5 und 6 gestaltet ist und die zentrale Öffnung 185 und Ausnehmung 186 zur Aufnahme der Schraube 18 und deren Schraubenkopfes aufweist und die weiteren Gewindeformelemente 81 bis 84 gemäß 8 und 9 aufgebaut sind und mit ihren jeweiligen Vorsprüngen und Nuten ineinander verrastet oder gesteckt sind. Auch der Werkzeugschaft 3 kann Vorsprünge wie in 8 aufweisen, um das hinterste Gewindeformelement formschlüssig aufzunehmen. Dadurch ist durch die formschlüssige Verbindung eine Verdrehsicherheit und durch die Schraube 18 die axiale Sicherung gewährleistet.

Eine Ausführungsform mit einem nur mit einem Formkeil 61 ausgestatteten Gewindeformelement 40 zeigt 11. Das Gewindeformelement 40 ist als tropfen- oder eiförmiger oder nockenförmiger Ring ausgebildet und weist ein die Werkzeugachse A umlaufendes Gewindeformprofil 60 auf, das in einen wenigstens annähernd kreisförmigen Abschnitt 64 und zwei daran unmittelbar anschließende und in dem Formkeil 61 aufeinander zulaufende gerade Abschnitte 63 unterteilbar ist. Der Werkzeugschaft 3 weist wieder einen Befestigungsschaft 5 auf, der ebenfalls tropfen- oder eiförmig ausgebildet ist und auf den das Gewindeformelement 40 formschlüssig aufgesteckt ist und befestigt ist, beispielsweise materialschlüssig durch Löten oder kraftschlüssig durch Aufschrumpfen. Am stirnseitigen Ende des Befestigungsschaftes 5 ist eine zentrale Öffnung 50 vorgesehen zum Zuführen von Schmier- und/oder Kühlmittel. Bei einer Befestigung mit einer Schraubverbindung könnte die Öffnung 50 auch zur Aufnahme einer Schraube dienen.

12 zeigt eine Ausführungsform, bei der mehrere wie das Gewindeformelement 40 ausgebildete Gewindeformelemente 41 bis 48 axial zur Werkzeugachse A hintereinander auf dem Befestigungsschaft 5 angeordnet sind, wobei die Formkeile 61 in einer geraden Linie parallel zur Werkzeugachse A angeordnet sind.

In 13 und 14 sind die Formkeile 61 der Gewindeformelemente 41 bis 48 jeweils um einen, vorzugsweise den gleichen, Drehwinkel oder Drallwinkel zum vorderen Ende hin gesehen nach links zum jeweils vorausgehenden Formkeil 61 versetzt angeordnet, wodurch sich einen schraubenförmige Anordnung der Formkeile 61 ergibt. In 13 ist der Versatzdrehwinkel deutlich kleiner als 90°, z.B. 2° bis 25°, während in 14 ein Versatz oder Drallwinkel um 90° realisiert ist. Der Drallwinkel kann für unterschiedliche Schlingungswinkel oder Eingriffslängen über den Umfang variiert werden.

In 15 schließlich sind mehrere nuss- oder doppelnockenförmige ringförmige Gewindeformelemente 91 bis 98 mit jeweils zwei diametral entgegengesetzt angeordneten Formkeilen 71 und 72 axial hintereinander auf einem Befestigungsschaft 5 des Werkzeugschaftes 3 formschlüssig befestigt. Zwei äußere kreisförmige Abschnitte 74 der jeweiligen Gewindeformprofile gehen über geradlinige Abschnitte 73 jeweils in die abgerundeten Formkeile 71 und 72 über.

Ferner können zusätzliche Verschleißschutzschichten auf das Werkzeug oder dessen Arbeitsbereichen aufgebracht werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Werkzeugschaft aus einem Werkzeugstahl, insbesondere einem Schnellarbeitsstahl gefertigt ist. Das kann beispielsweise ein Hochleistungsschnellstahl (HSS-Stahl) oder ein cobaltlegierter Hochleistungsschnellstahl (HSS-E-Stahl) sein. Die Arbeitsbereiche sind vorzugsweise aus Hartmetall oder aus einer Hartmetalllegierung, insbesondere P-Stahl oder K-Stahl oder Cermet, oder aus Sinterhartmetall oder aus einer Schneidkeramik, insbesondere aus Wolframkarbid oder Titannitrid oder Titankarbid oder Titankarbonitrid oder Aluminiumoxid, polykristallinem Bornitrid (PKB) oder aus polykristallinem Diamant (PKD) gefertigt.

2Gewindewerkzeug 3Schaft 5Befestigungsschaft 10Gewindeformprofil 11 bis 14Formkeil 15Öffnung 18Schraube 20 bis 25Gewindeformelement 27Stirnfläche 30Stirnfläche 41 bis 48Gewindeformelement 50Öffnung 60Gewindeformprofil 61Formkeil 63, 64Profilabschnitt 70Gewindeformprofil 71, 72Formkeil 73, 74Profilabschnitt 80Gewindeformelement 80A bis 80D Formkeil 81 bis 84Gewindeformelement 81A bis 81DFormkeil 91 bis 98Gewindeformelement 181, 182Stirnseite 183, 184Nut 185Öffnung 186Ausnehmung 281, 282Stirnseite 283, 284Vorsprung 285Öffnung AWerkzeugachse r1 bis r5Außenradius aAbstand drRadiusdifferenz VBVorschubbewegung RBRotationsbewegung ZBZirkularbewegung

Anspruch[de]
  1. Werkzeug zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, insbesondere eines Innengewindes, umfassend

    a) wenigstens einen Trägerkörper (3), durch den eine Werkzeugachse (A) verläuft,

    b) wenigstens ein Gewindeformelement (20), das

    b1) als vorgefertigtes und/oder separates Teil ausgebildet ist und

    b2) an dem Trägerkörper mittels Befestigungsmitteln (5, 15) befestigt ist, sowie

    b3) ringförmig die Werkzeugachse umläuft oder

    b4) scheibenförmig ausgebildet ist, wobei die Werkzeugachse durch das Gewindeformelement verläuft, und

    d) wobei jedes Gewindeformelement wenigstens ein radial zur Werkzeugachse nach außen vorstehendes Gewindeformprofil (10) aufweist zum spanlosen Erzeugen oder Nachbearbeiten des Gewindes durch Eindrücken des Gewindeformprofils in eine Werkstückoberfläche bei einer Drehung des Trägerkörpers mit dem oder den Gewindeformelement(en) um die Werkzeugachse und einer gleichzeitigen schraubenförmigen und/oder spiralförmigen Vorschubbewegung (VB, ZB) des Trägerkörpers mit dem oder den Gewindeformelement(en) um eine zur Werkzeugachse parallele und von der Werkzeugachse beabstandete zentrale Drehachse (M).
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem die Befestigungsmittel wenigstens eine materialschlüssige Verbindung, insbesondere eine Lötverbindung, umfassen oder sind.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Befestigungsmittel wenigstens eine kraftschlüssige Verbindung umfassen oder sind, insbesondere eine Verbindung über thermisches Aufschrumpfen.
  4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Befestigungsmittel wenigstens eine formschlüssige Verbindung umfassen oder sind.
  5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Befestigungsmittel ineinander oder aneinander greifende Polygone umfassen oder sind.
  6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Befestigungsmittel gegeneinander wirkende Keilflächen greifende Polygone umfassen oder sind.
  7. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Befestigungsmittel zusammenwirkende Vorsprung oder Vorsprünge und korrespondierende Ausnehmung(en) oder Öffnungen) umfassen oder sind.
  8. Werkzeug nach Anspruch 7, bei dem wenigstens ein Vorsprung im Wesentlichen radial zur Werkzeugachse in die korrespondierende Ausnehmung(en) oder Öffnungen) zum Eingriff kommt.
  9. Werkzeug nach Anspruch 7, bei dem wenigstens ein Vorsprung im Wesentlichen axial oder parallel zur Werkzeugachse in die korrespondierende Ausnehmung(en) oder Öffnungen) zum Eingriff kommt.
  10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Befestigungsmittel reversibel lösbar ist.
  11. Werkzeug nach Anspruch 10, bei dem die Befestigungsmittel eine Festlegung wenigstens eines, vorzugsweise jedes, Gewindeformelements in mehreren Drehpositionen um die Werkzeugachse ermöglichen.
  12. Werkzeug nach Anspruch 11, bei dem die Befestigungsmittel mehrere in verschiedenen Drehpositionen um die Werkzeugachse angeordnete Paarungen von Vorsprüngen und korrespondierenden Ausnehmungen oder Öffnungen aufweisen.
  13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die reversibel lösbaren Befestigungsmittel wenigstens eine Schraubverbindung umfassen.
  14. Werkzeug nach Anspruch 13, bei dem wenigstens eine Schraubverbindung der reversibel lösbaren Befestigungsmittel wenigstens eine durch wenigstens ein Gewindeformelement, insbesondere durch eine zentrale, vorzugsweise koaxial zur Werkzeugachse verlaufende, Öffnung durchführbare oder durchgeführte Schraube und ein Gegengewinde an dem Trägerkörper zum Eindrehen der Schraube aufweist.
  15. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem

    a) die Befestigungsmittel mindestens ein Befestigungselement, insbesondere einen Klemmkeil, das am Trägerkörper über mindestens ein Verbindungsmittel, insbesondere eine Schraubverbindung, lösbar festlegbar oder lösbar festgelegt ist, umfassen

    b) wobei wenigstens ein Gewindeformelement zwischen dem Trägerkörper und dem mindestens einen Befestigungselement und/oder zwischen wenigstens zwei Befestigungselementen formschlüssig und/oder kraftschlüssig und lösbar festlegbar oder festgelegt ist,

    c) wobei jedes Befestigungselement und jedes Verbindungsmittel jeweils außerhalb des Gewindeformelements angeordnet ist und jeweils weder das Gewindeformelement durchdringt noch von dem Gewindeformelement umschlossen wird.
  16. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Befestigungsmittel das oder jedes Gewindeformelement wenigstens eine, vorzugsweise zentrale und/oder koaxial zur Werkzeugachse verlaufende, Öffnung aufweist und der Trägerkörper einen zur Öffnung korrespondierenden Befestigungsschaft aufweist, der in die Öffnungen) des oder der Gewindeformelemente(s), vorzugsweise formschlüssig, einführbar oder eingeführt ist.
  17. Werkzeug nach Anspruch 16, bei dem eine Stirnseite (30) des Befestigungsschaftes (5) bündig mit einer Stirnfläche (27) des oder des vordersten Gewindeformelements (20) abschließt.
  18. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformprofil im Wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse die Werkzeugachse in sich geschlossen umläuft und/oder in Form einer die Werkzeugachse umlaufenden im Wesentlichen ringförmigen Rille ausgebildet ist.
  19. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit mehreren Gewindeformelementen, die axial zur Werkzeugachse hintereinander angeordnet sind.
  20. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigsten zwei Gewindeformelemente miteinander über eines oder mehrere der Befestigungsmittel verbunden oder gekoppelt sind.
  21. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformelement mehrere Gewindeformprofile aufweist, die axial zur Werkzeugachse hintereinander angeordnet sind.
  22. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformprofil wenigstens einen Formkeil aufweist, der radial zur Werkzeugachse weiter nach außen ragt als die unmittelbar benachbarten Bereiche des Gewindeformprofils.
  23. Werkzeug nach Anspruch 22 und einem der Ansprüche 20 und 21, bei dem die Formkeile von axial zueinander versetzten Gewindeformprofilen in einer im Wesentlichen axialen, parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Anordnung angeordnet sind.
  24. Werkzeug nach Anspruch 22 und einem der Ansprüche 20 und 21, bei dem die Formkeile von axial zueinander versetzten Gewindeformprofilen in einer im Wesentlichen die Werkzeugachse wenigstens teilweise, vorzugsweise schraubenförmig oder schräg, umlaufenden oder gedrallten Anordnung angeordnet sind.
  25. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformelement und/oder wenigstens ein Gewindeformprofil drehsymmetrisch bezüglich der Werkzeugachse mit einer n-zähligen Drehsymmetrie mit der natürlichen Zahl n größer oder gleich 1 ausgebildet oder angeordnet sind oder ist.
  26. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformelement oder Gewindeformprofil in einem Schnitt senkrecht zur Werkzeugachse eine von einem, vorzugsweise regulären, Polygon abgeleitete Form aufweist, wobei das Polygon vorzugsweise eine Eckenzahl von zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs aufweist.
  27. Werkzeug nach Anspruch 26 in einer Rückbeziehung auf Anspruch 22, wobei Eckbereiche des wenigstens annähernd polygonalen Schnitts des Gewindeformelements oder Gewindeformprofils die Formkeile bilden.
  28. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformelement oder wenigstens ein Gewindeformprofil mehrere in Drehrichtung um die Werkzeugachse versetzt zueinander versetzt angeordnete und, insbesondere durch Trennnuten, voneinander getrennte Teilbereiche aufweist.
  29. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der maximale radiale Abstand der axial hintereinander angeordneten Gewindeformprofile, insbesondere der Formkeile, von der Werkzeugachse entgegen einer axialen Vorschubrichtung und/oder von einem Ende des Werkzeugs weg gerichtet zumindest in einem Anlaufbereich des Werkzeugs zumindest abschnittsweise zunimmt.
  30. Werkzeug nach Anspruch 29, bei dem der maximale radiale Abstand wenigstens abschnittsweise linear zunimmt.
  31. Werkzeug nach Anspruch 22 oder einem der von Anspruch 22 abhängigen Ansprüche, bei dem die Zahl und/oder Form und/oder Anordnung der Formkeile sich bei wenigstens zwei Gewindeformprofilen unterscheiden/unterscheidet.
  32. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens zwei Sätzen von Gewindeformelementen, insbesondere mit unterschiedlichen axialen und/oder radialen Abmessungen und/oder unterschiedlichen Gewindeformprofilen, zum Erzeugen oder Nachbearbeiten von Gewinden unterschiedlicher Gewindesteigungen und/oder Gewindetiefen und/oder Gewindedurchmesser und/oder Gewindegangquerschnitte und/oder Gewindeoberflächengüten.
  33. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit wenigstens einem zusätzlichen spanabhebenden Bereich zusätzlich zu dem oder den Gewindeformbereich(en).
  34. Werkzeug nach Anspruch 33, bei dem

    a) wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum Erzeugen einer Werkstückoberfläche für das Gewinde ausgebildet und vorgesehen ist und bei dem

    b) das wenigstens eine Gewindeformprofil zum Erzeugen des Gewindes in dieser Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist.
  35. Werkzeug nach Anspruch 33 oder Anspruch 34, bei dem

    a) wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum spanenden Erzeugen eines Vorgewindes in einer Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist und bei dem

    b) das oder die Gewindeformprofil(e) zum Fertigstellen des Gewindes durch Nachbearbeiten des Vorgewindes in der Werkstückoberfläche ausgebildet und vorgesehen ist.
  36. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 35, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich wenigstens teilweise an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs angeordnet ist.
  37. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 36, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich ein Bohrbereich ist.
  38. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 37, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich ein Fräsbereich ist.
  39. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 38, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich wenigstens eine stirnseitige Schneide an einer Stirnseite oder einem freien Ende des Werkzeugs und/oder wenigstens eine umfangsseitige Schneide an einem Umfangsbereich des Werkzeugs aufweist
  40. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 39, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich zum Erzeugen eines, insbesondere gegenüber einem Gewindekern, vergrößerten, insbesondere gestuften oder angefasten, Eingangsbereichs oder Mündungsbereich des Gewindes ausgebildet und vorgesehen ist.
  41. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens ein Gewindeformprofil zum Nachbearbeiten und/oder Egalisieren der Gewindegänge oder Gewindeflanken des Gewindes vorgesehen ist.
  42. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 41, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich und wenigstens ein Gewindeformbereich axial zur Werkzeugachse hintereinander in einer vorgegebenen Reihenfolge angeordnet sind.
  43. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich an den wenigstens ein Gewindeformprofil oder Gewindeformelement ein spanabhebender Bereich anschließt mit wenigstens einer Kernschneide zum Nachschneiden oder Egalisieren des Gewindekerns des von dem oder den Gewindeformprofil(en) erzeugten Gewindes.
  44. Werkzeug nach Anspruch 43, bei dem sich an den spanabhebenden Bereich mit der Kernschneide wenigstens ein Gewindeformbereich anschließt zum Nachbearbeiten und/oder Egalisieren der Gewindegänge oder Gewindeflanken des Gewindes.
  45. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 44, bei dem wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich für eine entgegengesetzt zur vorgegebenen axialen Vorschubrichtung des Werkzeugs und axial zur Werkzeugachse gerichteten Rückholrichtung des Werkzeugs ausgelegt ist.
  46. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 45, bei dem das wenigstens eine Gewindeformprofil radial bezüglich der Werkzeugachse weiter nach außen ragt oder einen größeren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein zusätzlicher spanabhebender Bereich, insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung näher an dem freien Ende des Werkzeugs als das Gewindeformprofil angeordneter spanabhebender Bereich.
  47. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 46, bei dem das wenigstens eine Gewindeformprofil radial bezüglich der Werkzeugachse weniger weit nach außen ragt oder einen kleineren maximalen radialen Außendurchmesser aufweist als wenigstens ein spanabhebender Bereich, insbesondere als wenigstens ein in Vorschubrichtung weiter von dem freien Ende des Werkzeugs als das Gewindeformprofil angeordnete spanabhebende Bereich.
  48. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 47, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich an dem Trägerkörper ausgebildet oder durch Materialabtrag erzeugt ist.
  49. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 48, bei dem wenigstens ein spanabhebender Bereich an wenigstens einem vorgefertigten Teil ausgebildet oder aus einem vorgefertigten Teil gebildet ist und bei dem das vorgefertigte Teil an dem Trägerkörper mittels Befestigungsmitteln lösbar oder unlösbar befestigt ist.
  50. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Trägerkörper als Werkzeugschaft oder Werkzeugkern ausgebildet ist.
  51. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Werkzeugachse eine Hauptträgheitsachse des Trägerkörpers ist.
  52. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Nuten und/oder Kanälen zur Führung eines fluiden Mediums, insbesondere eines Kühl- und/oder Schmiermittels, wobei die Nuten und/oder Kanäle vorzugsweise am Umfang des Werkzeugs und/oder im Innern des Werkzeugs und/oder im Gewindeformelement verlaufen und/oder münden, insbesondere zumindest mit einer Hauptrichtung parallel zur Werkzeugachse und/oder gerade oder gedrallt oder schraubenförmig um die Werkzeugachse und/oder in Längsrichtung des Werkzeugs.
  53. Verfahren zur Erzeugung oder Nachbearbeitung eines Gewindes, bei dem

    a) ein Werkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche

    a1) um seine Werkzeugachse gedreht wird,

    a2) mit einer axialen Vorschubbewegung entlang einer Vorschubrichtung parallel zur Werkzeugachse relativ zu einem Werkstück bewegt wird und

    a3) zusätzlich zu der axialen Vorschubbewegung mit einer Zirkularbewegung bewegt wird, bei der die Werkzeugachse um eine zentrale Drehachse parallel zur Werkzeugachse rotiert wird,

    b) und bei dem mit dem wenigstens einen Gewindeformprofil spanlos das Gewinde erzeugt wird oder das Vorgewinde nachbearbeitet wird durch Eindrücken des Gewindeformprofils, insbesondere des oder der Formkeile(s), in eine Werkstückoberfläche.
  54. Verfahren nach Anspruch 53, bei dem die zentrale Drehachse im Wesentlichen mit einer Mittelachse des zu erzeugenden oder erzeugten Gewindes zusammenfällt.
  55. Verfahren nach Anspruch 53 oder 54 zum Erzeugen eines Innengewindes, bei dem die Werkstückoberfläche die Innenfläche einer Ausnehmung, insbesondere einer Sacklochbohrung, oder einer durchgehenden Öffnung, insbesondere einer Bohrung, bildet.
  56. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 55, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Rückholgeschwindigkeit dem Steigungsverlauf des zu erzeugenden oder erzeugten Gewindes angepasst ist.
  57. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 56, bei eine, insbesondere schleifen- und/oder spiralförmige Einfahrbewegung des Werkzeugs durchgeführt wird, bei der die Werkzeugachse des Werkzeug ausgehend von einer Ausgangsposition der Werkstückoberfläche genähert oder zugestellt wird bis die Beabstandung der Werkzeugachse von der zentralen Drehachse der Zirkularbewegung erreicht ist.
  58. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 57, bei dem mit wenigstens einen spanabhebenden Bereich des Werkzeugs eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes hergestellt wird und/oder ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes erzeugt wird.
  59. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 58, bei dem eine vorgegebene oder vorgebbare Werkstückoberfläche eines Werkstückes und/oder ein Vorgewinde in einer Werkstückoberfläche eines Werkstückes nicht mit einem spanabhebenden Bereich des Werkzeugs selbst hergestellt bzw. erzeugt wird.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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