[0001] Die Erfindung betrifft ein Umformungsverfahren, insbesondere zur Herstellung von
Bohr- und Meisselwerkzeugen, mit einem Nuten aufweisenden Einsteckende.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Umformungsverfahren zu schaffen, das
eine einfache und rationelle Herstellung der Nuten in Einsteckenden von Werkzeugen
ermöglicht.
[0005] Gemäss der erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die Nuten mittels sich in Achsrichtung
am Einsteckende abwälzenden Segmenten in das Einsteckende eingewalzt werden.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
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.