EP0344117A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Walzen von Nuten in Einsteckenden von Werkzeugen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Walzen von Nuten in Einsteckenden von Werkzeugen Download PDF

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EP0344117A2
EP0344117A2 EP89810372A EP89810372A EP0344117A2 EP 0344117 A2 EP0344117 A2 EP 0344117A2 EP 89810372 A EP89810372 A EP 89810372A EP 89810372 A EP89810372 A EP 89810372A EP 0344117 A2 EP0344117 A2 EP 0344117A2
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insertion end
segments
axial direction
rolled
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Dieter Dr. Wirths
Anton Knoller
Peter Kunert
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Hilti AG
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    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
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    • B21H7/187—Rolling helical or rectilinear grooves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
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    • B21K1/54—Making machine elements bolts, studs, or the like with grooves or notches
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    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles

Definitions

  • the invention relates to a forming process, in particular for the production of drilling and chiseling tools, with a grooved insertion end.
  • Tools such as those produced by means of a forming process of the aforementioned type are known, for example, from DE-PS 2 551 125 and are used in particular for stone processing.
  • the tools are inserted into a receptacle of a drive device, this receptacle having fixed or radially disengageable locking elements which engage in a form-fitting manner in the grooves of the insertion end of the tools. Torque can be transmitted to the tool via these locking elements and the tool can be prevented from being ejected from the receptacle.
  • the form-fitting holder in the receptacle grooves of the insertion end can be produced in different ways.
  • This machining production has the disadvantages known per se, such as a high expenditure of time and unfavorable influencing of the material by interrupting the fiber course.
  • the further known embossing method according to DE-OS 3 015 893 was also not able to completely eliminate the disadvantages, particularly with regard to expenditure of time.
  • due to the high forces occurring in this forming process a relatively large expenditure on equipment is required.
  • the invention has for its object to provide a forming process that enables simple and efficient production of the grooves in the insertion ends of tools.
  • this is achieved in that the grooves are rolled into the insertion end by means of segments that roll in the axial direction at the insertion end.
  • the grooves are continuously produced during the rolling of the segments, which on the one hand requires smaller forming forces and on the other hand enables the material to flow better.
  • This flow of the material results in a favorable fiber orientation of the material in the area of the insertion end.
  • the rolling of the grooves can be done from the free end of the insertion end or from the opposite end, ie directly to the solid.
  • the grooves are expediently rolled to the full depth in one pass. This rolling of the grooves to the full depth is made possible in particular by the continuous shaping of the material and the lower power requirement compared to a pure stamping process. Rolling the grooves in one pass enables efficient production and a high surface quality in the area of the longitudinal grooves.
  • the grooves can have a longitudinal extent extending in the longitudinal direction or in the circumferential direction of the insertion end.
  • a device for carrying out the method according to the invention is advantageously characterized in that the segments are arranged so as to be pivotable about an axis which is substantially perpendicular to the axial direction of the insertion end.
  • the segments When swiveling the segments around to the axial direction of the insertion end of the axis, which is essentially vertical, the segments roll in the axial direction at the insertion end.
  • the relative movement between the segments and the insertion end can be brought about by axially displacing the axis of the segments or by a feed movement of the insertion end.
  • the segments are expediently arranged on a lever which is rotatably mounted about an axis which is essentially perpendicular to the axial direction of the insertion end.
  • the segments can be releasably connected to the lever and can therefore be easily replaced.
  • the lever is preferably designed with two arms with an actuating arm protruding from the segment.
  • a working cylinder is advantageously provided for rotating the lever.
  • the working cylinder can be operated for example by means of compressed air or expediently by means of a hydraulic fluid. Since relatively high forces are necessary with a relatively short path, hydraulically operated cylinders are particularly suitable as working cylinders, which also enable good synchronization of several cylinders to be actuated simultaneously.
  • the device shown in FIGS. 1 to 4 for producing an insertion end 1 has segments 2 which are arranged on a lever 3.
  • the lever 3 is rotatably mounted about an axis 4 which is substantially perpendicular to the axial direction of the insertion end 1.
  • the levers 3 have two arms and are connected to a push rod 6 at the end opposite the segments 2 by means of bolts 5.
  • the push rod 6 is connected via a ball head 6a to an annular piston 7 which can be displaced in a working cylinder 8 in the axial direction of the insertion end 1.
  • the ring piston 7 is displaced by means of a hydraulic fluid 9, which is supplied to the working cylinder 8 via a connecting piece 10.
  • the insertion end 1 is fed between the segments 2. Due to the symmetrical arrangement of the segments 2, the insertion end 1 is centered at the same time.
  • the annular piston 7 is now moved into the end position shown in FIG. 2.
  • the segments 2 connected to the levers 3 roll in the axial direction at the insertion end 1 and roll grooves 1a into the surface of the insertion end 1.
  • the levers 3 are rotated about the axis 4 by the annular piston 7 via the push rod 6.
  • the insertion end 1 is released and the levers 3 can be rotated back into the starting position shown in FIG. 1 by the annular piston 7.
  • the device is in turn ready for the production of the grooves 1a at a further insertion end 1.
  • a total of four segments 2 connected with levers 3 are arranged over the circumference of the insertion end 1.
  • the levers 3 are connected to consoles 11 via the axes 4.
  • the brackets 11 are attached to a face plate 12, not shown in FIGS. 1 and 2. Instead of four brackets 11, however, two, three or six brackets 11 can also be arranged on the face plate 12.
  • the insertion end 1 is surrounded by the segments 2 over the entire circumference. This ensures that a precise cross section of the insertion end 1 is achieved when rolling the grooves 1a.
  • the grooves 1a on the groove base are provided with a profile 1b which has stop surfaces 1c which act essentially in the axial direction.
  • the profiling 1b is rolled into the surface of the insertion end 1 simultaneously with the grooves 1a by the segments 2 arranged on the lever 3.
  • the segments 2 are provided with a counter-profile 2a corresponding to the profile 1b.
  • the profiling 1b prevents an excessive change in length of the insertion end when rolling the grooves 1a and thereby enables the formation of an angular profile of the insertion end 1. A cross-sectional change resulting from the change in length of the insertion end 1 is thereby avoided.

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Abstract

Die Herstellung von Nuten (1a) am Einsteckende (1) eines Bohr- und Meisselwerkzeuges erfolgt durch sich in Achsrichtung am Einsteckende (1) abwälzende Segmente (2). Die Segmente (2) sind an Hebeln (3) angeordnet, die um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes (1) im wesentlichen senkrecht stehende Achse (4) drehbar gelagert sind. Die Hebel (3) werden von einem Arbeitszylinder (8) angetrieben und synchron miteinander betätigt, so dass mehrere Nuten (1a) gleichzeitig in das Einsteckende (1) eingewalzt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Umformungsverfahren, insbesondere zur Herstellung von Bohr- und Meisselwerkzeugen, mit einem Nuten aufweisenden Einsteckende.
  • Werkzeuge, wie sie mittels einem Umformungsverfahren der vor­genannten Art hergestellt werden, sind beispielsweise aus der DE-PS 2 551 125 bekannt und werden insbesondere für die Gesteinsbearbeitung verwendet. Zu diesem Zweck werden die Werkzeuge in eine Aufnahme eines Antriebsgerätes eingesetzt, wobei diese Aufnahme feststehende oder radial ausrückbare Verriegelungselemente aufweist, die formschlüssig in die Nuten des Einsteckendes der Werkzeuge eingreifen. Ueber diese Verriegelungselemente kann einerseits ein Drehmoment auf das Werkzeug übertragen und andererseits ein Heraus­stossen des Werkzeuges aus der Aufnahme verhindert werden.
  • Die genannten, der formschlüssigen Halterung in der Aufnahme dienenden Nuten des Einsteckendes sind auf verschiedene Ar­ten herstellbar. So ist es beispielsweise bekannt, die Nuten spanabhebend herzustellen. Diese spanabhebende Herstellung weist die an sich bekannten Nachteile, wie hoher Zeitaufwand und ungünstige Beeinflussung des Werkstoffes durch Unterbre­chung des Faserverlaufes auf. Das weiterhin bekannte Präge­verfahren entsprechend DE-OS 3 015 893 konnte die Nachteile insbesondere hinsichtlich Zeitaufwand ebenfalls nicht voll­umfänglich beseitigen. Darüber hinaus ist aufgrund der bei diesem Umformungsverfahren auftretenden hohen Kräfte ein relativ grosser apparativer Aufwand erforderlich.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umformungsver­fahren zu schaffen, das eine einfache und rationelle Herstel­lung der Nuten in Einsteckenden von Werkzeugen ermöglicht.
  • Gemäss der erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Nuten mittels sich in Achsrichtung am Einsteckende abwäl­zenden Segmenten in das Einsteckende eingewalzt werden.
  • Durch das erfindungsgemässe Verfahren werden die Nuten beim Abwälzen der Segmente kontinuierlich hergestellt, was einerseits kleinerer Umformkräfte bedarf und andererseits ein besseres Fliessen des Werkstoffes ermöglicht. Dieses Fliessen des Werkstoffes ergibt einen günstigen Faserverlauf des Werkstoffes im Bereich des Einsteckendes. Das Walzen der Nuten kann vom freien Ende des Einsteckendes oder vom ent gegengesetzten Ende her, dh direkt ins Volle erfolgen.
  • Die Nuten werden zweckmässigerweise in einem Durchgang auf die volle Tiefe Eingewalzt. Dieses Einwalzen der Nuten auf die volle Tiefe wird insbesondere durch die kon­tinuierliche Umformung des Werkstoffes und den gegenüber einem reinen Prägevorgang geringeren Kraftbedarf ermöglicht. Das Einwalzen der Nuten in einem Durchgang ermöglicht eine rationelle Fertigung und eine hohe Oberflächengüte im Bereich der Längsnuten. Die Nuten können eine in Längsrich­tung oder in Umfangsrichtung des Einsteckendes verlaufende Längserstreckung aufweisen.
  • Bei der Herstellung des Einsteckendes werden vorteilhaft mehrere Nuten gleichzeitig eingewalzt. Durch das gleichzei­tige Einwalzen mehrerer symmetrisch angeordneter Nuten können die beim Walzen entstehenden seitlichen Kräfte aus­geglichen werden. Werden alle Nuten gleichzeitig eingewalzt, so können nachträgliche Querschnittsveränderungen der be­reits hergestellten Nuten vermieden werden. Aus der Sicht der Anordnung der Nuten sind dem Verfahren keine Grenzen gesetzt. So können beispielsweise zwei Nuten einander dia­metral gegenüberliegen oder es können drei symmetrisch ver­teilt angeordnete Nuten vorgesehen sein. Anstelle von ein­zelnen axialen Nuten können auch ganze Gruppen von bei­spielsweise axial hintereinander angeordneten Nuten in das Einsteckende eingewalzt werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass bei der Anordnung von relativ vielen, über den Umfang verteilten Nuten auch eine Längen­änderung des Einsteckendes stattfindet. Diese Längenänderung tritt insbesondere ab drei Nuten massgebend in Erscheinung und hat zur Folge, dass der Querschnitt des Einsteckendes insbesondere an den Uebergängen zu den Nuten eine Redu­zierung erfährt. Diese Reduzierung wirkt sich dahingehend nachteilig aus, dass sich die zum Uebertragen des Drehmo­mentes erforderliche, im wesentlichen radial verlaufende Fläche der Nuten reduziert, so dass die verbleibenden Wan­dungsteile der Nuten eine Ueberbeanspruchung erfahren und dadurch ein vorzeitiger Verschleiss sowohl an den Ein­steckenden als auch an den aufnahmeseitigen Verriegelungs­elementen auftritt. Unter der Voraussetzung, dass eine sol­che nachteilige Querschnittsreduzierung nur durch Unterbin­dung der Längenänderung vermieden werden kann, wird gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, bei wenigstens einem Teil der Nuten am Nutengrund eine Pro­filierung mit im wesentlichen in Achsrichtung wirkenden An­schlagflächen einzuwalzen. Eine solche Profilierung schafft während dem Abwälzvorgang zwischen Segment und Einsteckende eine Art momentanen Formschluss, welcher ein Fliessen des Werkstoffes in Längsrichtung dank der in Achsrichtung wir­kenden Anschlagflächen der Profilierung blockiert. Der Werk­stoff wird damit gezwungen, auch bei einer durch Anordnung einer Vielzahl von Nuten hervorgerufenen starken Verformung radial ausreichend zu fliessen, so dass selbst im Bereich der Uebergänge zu den Nuten keine Querschnittsreduzierungen auftreten. Anstelle einer Profilierung am Nutengrund kann das Werkstück beispielsweise auch durch axiale Anschläge eingespannt und beim Walzen der Nuten somit in seiner Län­genausdehnung begrenzt werden.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass die Segmente um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes im we­sentlichen senkrecht stehende Achse schwenkbar angeordnet sind. Beim Schwenken der Segmente um die zur Achsrichtung des Einsteckendes im wesentlichen senkrecht stehende Achse wälzen sich die Segmente somit in Achsrichtung am Einsteck­ende ab. Die Relativbewegung zwischen den Segmenten und dem Einsteckende kann durch axiales verschieben der Achse der Segmente oder durch eine Vorschubbewegung des Einsteckendes zustande kommen.
  • Die Segmente sind zweckmässigerweise an einem um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes im wesentlichen senkrecht stehende Achse drehbar gelagerten Hebel angeordnet. Die Segmente können mit dem Hebel lösbar verbunden und somit leicht auswechselbar sein. Der Hebel ist vorzugsweise zwei­armig mit einem vom Segment wegragenden Betätigungsarm ausge­bildet.
  • Für das Verdrehen des Hebels ist vorteilhaft ein Arbeits­zylinder vorgesehen. Der Arbeitszylinder kann beispiels­weise mittels Druckluft oder zweckmässigerweise mittels einer hydraulischen Flüssigkeit betrieben werden. Da bei relativ geringem Weg verhältnismässig hohe Kräfte notwendig sind, eignen sich als Arbeitszylinder insbesondere hydrau­lisch betriebene Zylinder, welche auch einen guten Gleich­lauf mehrerer gleichzeitig miteinander zu betätigender Zy­linder ermöglichen.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispiels­weise wiedergebenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrich­tung zur Durchführung des erfindungsgemäs­sen Verfahrens, zu Beginn des Walzvorgan­ges;
    • Fig. 2 die Vorrichtung gemäss Fig. 1, am Ende des Walzvorganges;
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die in Fig. 1 darge­stellte Vorrichtung, entlang der Linie III-III;
    • Fig. 4 einen Ausschnitt der in Fig. 2 dargestell­ten Vorrichtung, in stark vergrössertem Massstab.
  • Die aus Fig. 1 bis 4 ersichtliche Vorrichtung zur Herstel­lung eines Einsteckendes 1 weist Segmente 2 auf, die an einem Hebel 3 angeordnet sind. Der Hebel 3 ist um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes 1 im wesentlichen senkrecht stehende Achse 4 drehbar gelagert. Die Hebel 3 sind zwei­armig ausgebildet und an dem den Segmenten 2 gegenüberliegen­den Ende über Bolzen 5 mit einer Schubstange 6 verbunden. Die Schubstange 6 steht über einen Kugelkopf 6a in Verbin­dung mit einem Ringkolben 7, der in einem Arbeitszylinder 8 in Achsrichtung des Einsteckendes 1 verschiebbar ist. Das Verschieben des Ringkolbens 7 erfolgt mittels einer Hydrau­likflüssigkeit 9, welche dem Arbeitszylinder 8 über einen Anschlussstutzen 10 zugeführt wird.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage wird das Einsteckende 1 zwischen die Segmente 2 zugeführt. Durch die symmetrische Anordnung der Segmente 2 wird das Einsteck­ende 1 dabei gleichzeitig zentriert. Durch Betätigung des Arbeitszylinders 8 wird nun der Ringkolben 7 in die in Fig. 2 dargestellte Endstellung bewegt. Die mit den Hebeln 3 verbundenen Segmente 2 wälzen sich dabei in Achsrichtung am Einsteckende 1 ab und walzen Nuten 1a in die Ober­fläche des Einsteckendes 1 ein. Die Hebel 3 werden dabei vom Ringkolben 7 über die Schubstange 6 um die Achse 4 gedreht. Nach dem Walzvorgang wird das Einsteckende 1 frei­gegeben und die Hebel 3 können durch den Ringkolben 7 wie­der in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückge­dreht werden. Damit ist die Vorrichtung wiederum zur Her­stellung der Nuten 1a an einem weiteren Einsteckende 1 be­reit.
  • Wie Fig. 3 zeigt, sind über den Umfang des Einsteckendes 1 insgesamt vier mit Hebeln 3 verbundene Segmente 2 angeordnet. Die Hebel 3 sind über die Achsen 4 mit Konsolen 11 verbun­den. Die Konsolen 11 sind auf einer in Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Planscheibe 12 befestigt. Anstelle von vier Konsolen 11 können jedoch auch zwei, drei oder sechs Kon­solen 11 auf der Planscheibe 12 angeordnet werden. Wie aus Fig. 3 deutlich ersichtlich ist, wird das Einsteckende 1 von den Segmenten 2 über den gesamten Umfang umgeben. Dadurch wird beim Walzen der Nuten 1a die Erzielung eines prä­zisen Querschnittes des Einsteckendes 1 gewährleistet.
  • Wie die aus Fig. 4 ersichtliche, im Massstab vergrösserte Darstellung zeigt, sind die Nuten 1a am Nutengrund mit einer Profilierung 1b versehen, welche im wesentlichen in Achs­richtung wirkende Anschlagflächen 1c aufweist. Die Profi­lierung 1b wird gleichzeitig mit den Nuten 1a durch die am Hebel 3 angeordneten Segmente 2 in die Oberfläche des Ein­steckendes 1 eingewalzt. Die Segmente 2 sind zu diesem Zwecke mit einer der Profilierung 1b entsprechenden Ge­genprofilierung 2a versehen. Die Profilierung 1b verhindert beim Walzen der Nuten 1a eine zu starke Längenänderung des Einsteckendes und ermöglicht dabei die Ausbildung eines kan­tigen Profils des Einsteckendes 1. Eine durch die Längenän­derung des Einsteckendes 1 zustande kommende Querschnitts­veränderung wird dadurch vermieden.

Claims (7)

1. Umformungsverfahren, insbesondere zur Herstellung von Bohr- und Meisselwerkzeugen, mit einem Nuten (1a) auf­weisenden Einsteckende (1), dadurch gekenn­zeichnet, dass die Nuten (1a) mittels sich in Achsrichtung am Einsteckende (1) abwälzenden Segmenten (2) in das Einsteckende (1) eingewalzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die volle Tiefe der Nuten (1a) in einem Durchgang ein­gewalzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, dass mehrere Nuten (1a) gleichzeitig eingewalzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, dass bei wenigstens einem Teil der Nuten (1a) am Nutengrund eine Profilierung (1b) mit im wesent­lichen in Achsrichtung wirkenden Anschlagflächen (1c) eingewalzt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) um eine zur Achsrichtung des Einsteck­endes (1) im wesentlichen senkrecht stehende Achse (4) schwenkbar angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) an einem um eine zur Achsrichtung des Einsteckendes (1) im wesentlichen senkrecht stehen­de Achse (4) drehbar gelagerten Hebel (3) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verdrehen des Hebels (3) ein Arbeitszylinder (8) vorgesehen ist.
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