Verfahren zum Kaltpressen eines konischen Aussengewindes

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltpressen eines konischen Aussengewindes in ein Ende eines Stabförmigen Werkstücks gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1,
sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

[0002] Konische Gewinde ermöglichen, mit einer oder nur wenigen Umdrehungen eine Vielzahl von Gewindegängen in Eingriff zu bringen. Sie eignen sich darum insbesondere für Befestigungsgewinde, wenn der Gewindebolzen und/oder das Mutterstück beim Anziehen nur mit grossem Aufwand gedreht werden können oder nur wenig in axialer Richtung verschoben werden sollen.

[0003] Eine bekannte Verwendung konischer Gewinde ist die mechanische Verbindung der stumpf aneinanderstossenden Enden von Armierungsstählen für Beton. Dabei werden die mit konischen Aussengewinden versehenen Enden der Armierungsstähle mit einem Mutterstück, das zwei gegenläufige, konische Gewinde aufweist, miteinander verschraubt.

[0004] Zum Herstellen konischer Aussengewinde sind mehrere unterschiedliche Verfahren bekannt. Bei Werkstücken aus Werkstoffen mit relativ geringer Zähigkeit und Härte, beispielsweise Holzschrauben aus Aluminium, kann das konische Aussengewinde mittels radial verschiebbarer Pressbacken direkt in ein zylindrisches Halbfabrikat eingepresst werden.

[0005] Werkstücke aus Werkstoffen mit relativ grosser Zähigkeit und Härte, beispielsweise Armierungsstahl, werden üblicherweise zuerst konisch angeformt, und danach wird in die konische Fläche das Gewinde eingeschnitten, wozu relativ komplizierte Vorrichtungen mit zwei einander gegenüberliegender Strehlern verwendet werden.

[0006] Weil beim Schneiden eines Gewindes der Faserverlauf im Werkstück unterbrochen und damit dessen Festigkeit verringert und durch die Kerbwirkung im Bereich des Gewindeinnenkerns der tragfähige Querschnitt des Gewindes verkleinert wird, ist auch schon versucht worden, stark belastbare konische Gewinde zu walzen. Beim Walzen von Gewinden werden nicht nur die genannten Nachteile des Gewindeschneidens vermieden, sondern die durch den Walzendruck erreichte Oberflächenbefestigung ermöglicht die Herstellung höher belastbarer und verschleissfesterer Gewinde. Vorrichtung zum Walzen konischer Gewinde in relativ harte und zähe Werkstoffe erfordern einen hohen konstruktiven Aufwand, weshalb trotz der erwähnten Vorteile bisher solche Vorrichtungen nicht gebräuchlich sind.

[0007] Aus der EP-A-0 187 623 ist ein Verfahren zum Herstellen eines konischen Aussengewindes an einem Werkstück aus einem zähen und harten Werkstoff bekannt, bei dem das Gewinde in ein konisch vorgeformtes Ende eines Werkstücks kalt eingepresst wird. Das zur Ausführung dieses Verfahrens verwendete Presswerkzeug weist Pressbacken auf, die im konischen Innenraum einer Führungshülse in axialer Richtung verschoben und dabei in radialer Richtung zusammengepresst oder auseinandergezogen werden. Dieses Verfahren ermöglicht Gewinde herzustellen, die die oben beschriebenen Vorteile der spanlosen Verformung aufweisen, und die relativ leichte, robuste und einfach zu bedienende Vorrichtung benötigt zum Betrieb nur solche Energiequellen, die auf jeder Baustelle vorhanden sind. Der einzige Nachteil dieses Verfahrens bzw. der Vorrichtung ist, dass der Teil des Werkstücks, in den das konische Gewinde eingepresst werden soll, vorgängig konisch angeformt werden muss.

[0008] Der vorliegenden Erfindung lag darum die Aufgabe zugrunde, das vorerwähnte Verfahren und die zu dessen Ausführung verwendete Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass konische Gewinde auch in Werkstücke aus einem relativ harten und zähen Werkstoff eingepresst werden können, ohne dass das praktisch zylindrische Werkstück vorgängig konisch angeformt werden muss.

[0009] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.

[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass in ein praktisch zylindrisches Werkstück aus einem harten und zähen Werkstoff ohne vorgängiges Anformen einer konischen Fläche ein konisches Gewinde kalt eingepresst werden kann, dass zur Ausführung dieses Verfahrens nur eine Vorrichtung erforderlich ist und dass das Kaltpressen einem Kaltschmiedevorgang entspricht, der eine Kornverfeinerung im Werkstoff und damit eine Erhöhung von dessen Festigkeit bewirkt.

[0011] Zum Herstellen relativ langer konischer Gewinde werden vorzugsweise die Verfahrensschritte mindestens einmal wiederholt.

[0012] Eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung enthält ein Presswerkzeug mit einer Führungshülse, in deren konischen Innenraum mehrere Pressbacken längs Mantellinien des Innenraums verschiebbar gelagert sind, sowie einen Druckstempel, der zum Verschieben der Pressbacken in der Längsrichtung des Innenraums vorgesehen ist, sowie mit einer Halteeinrichtung, um das Werkstück in der Längsachse des konischen Innenraums der Führungshülse zu halten, und ist gekennzeichnet durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 8.

[0013] Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Vorrichtung ist der Vorschubeinrichtung ein Ausgleichszylinder zugeordnet, der eine von der axialen Komponente der Verschiebung der Pressbacken und vom Fliessen des Materials während des Pressvorgangs bewirkte Längenänderung des Werkstücks ausgleicht.

[0014] Nachfolgend werden das erfindungsgemässe Verfahren und eine zu dessen Ausführung geeignete Vorrichtung mit Hilfe der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens,

Fig. 2

den Längsschnitt durch eine Ausführungsform des Presswerkzeugs der Vorrichtung gemäss der Fig. 1,

Fig. 3

den Querschnitt durch das Presswerkzeug längs der Linie A-A in Fig. 2 und

Fig. 4

ebenfalls in schematischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform der Verschiebeeinrichtung und des Ausgleichszylinders.

[0015] Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Vorrichtung enthält ein nicht gezeigtes Maschinenbett, an dem eine Dreheinrichtung 11 und eine Vorschubeinrichtung 12 mit einstellbarem Abstand voneinander befestigbar sind. An der Dreheinrichtung sind auf der der Vorschubeinrichtung zugewandten Seite ein Presswerkzeug 13 und auf der abgewandten Seite eine Presse 14 gehaltert. An der Vorschubeinrichtung 12 ist eine Halteeinrichtung 16 angeordnet. Diese Halteeinrichtung ist zum Halten eines stabförmigen Werkstücks 91 vorgesehen und dazu in der Art eines hydraulisch betätigbaren Mehrbackenfutters ausgebildet.

[0016] Die Drehachse der Dreheinrichtung 11, die Symmetrieachse des Presswerkzeugs 13, sowie die Symmetrieachse der Halteeinrichtung 16 liegen ineinander, so dass bei geeignetem Abstand zwischen Presswerkzeug und Halteeinrichtung das Presswerkzeug um ein in der Halteeinrichtung gehaltenes stabförmiges Werkstück gedreht werden kann.

[0017] Die Dreheinrichtung 11 und die Presse 14 sowie die Vorschubeinrichtung 12 und die Halteeinrichtung 16 werden hydraulisch betätigt und sind über Hydraulikleitungen 21, 22, 23 bzw. 24 mit einer Hydraulikanlage 17 verbunden. Die Hydraulikanlage enthält eine nicht gezeigte Hydraulikpumpe, die beim Betrieb der Vorrichtung einen konstanten Druck des Hydraulikfluids erzeugt. In jeder Hydraulikleitung ist mindestens ein elektrisch steuerbares Ventil 26, 27, 28 bzw. 29 angeordnet, das über eine elektrische Leitung 31, 32, 33 bzw. 34 mit einer elektronischen Steuerschaltung 36 verbunden ist. Die Hydraulikleitungen 21 und 24 sind zwischen den Ventilen 27 bzw. 29 paarweise ausgeführt, was ermöglicht, die Drehrichtung der Dreheinrichtung 11 umzukehren und die Halteeinrichtung 16 zu schliessen und zu öffnen. Die Leitung 23 zur Vorschubeinrichtung besteht aus mehreren (nicht gezeigten) parallel zueinander verlaufenden Leitungen, von denen jede ein Ventil enthält, das unabhängig von den anderen Ventilen ansteuerbar ist, was mit Hilfe der Fig. 4 noch ausführlich beschrieben werden wird. Die elektronische Steuerschaltung 36 ist für verschiedene Verwendungen der Vorrichtung programmierbar. Weiter ist ein Steuerpult 37 vorgesehen, mit einem Tastenfeld zum Ein- und Ausschalten der Vorrichtung sowie zum Einstellen der Steuerschaltung auf ein ausgewähltes Programm.

[0018] Die Fig. 2 zeigt in einem Längsschnitt ein Presswerkzeug 13 sowie eine zu dessen Betätigung vorgesehene Presse 14. Die Presse 14 enthält einen Hydraulikzylinder 41, in dem ein Kolben 42 in axialer Richtung verschiebbar eingepasst ist. Der Zylinderboden 43 weist eine Bohrung 44 auf, die für den Anschluss der Hydraulikleitung 22 vorgesehen ist. An der der Arbeitsfläche des Kolbens 42 abgewandten Fläche ist eine Kolbenstange 46 angeformt, deren freies Ende durch die zentrale Oeffnung eines ringförmigen Zylinderdeckels 47 aus dem Zylinder herausragt. Am freien Ende der Kolbenstange ist ein Druckstempel 48 befestigt, dessen Durchmesser grösser als der Durchmesser der Kolbenstange ist. Um den im Zylinder liegende Teil der Kolbenstange ist eine Druckfeder 49 gelegt, deren Enden an der rückwärtigen Fläche des Kolbens bzw. an der Innenfläche des Zylinderdeckels anliegen.

[0019] Das Presswerkzeug 13 enthält eine Führungshülse 51, die im Bereich des Zylinderdeckels 47 an der hydraulischen Presse 14 befestigt ist. Die Führungshülse weist einen konischen Innenraum 52 auf, dessen grösster Durchmesser oder Grundkreis dem Druckstempel 48 benachbart ist und dessen kleinster Durchmesser oder Deckkreis eine Oeffnung 53 in der der Presse 14 abgewandten Deckfläche des Presswerkzeuges bildet. In die Wand des konischen Innenraums 52 sind vier um 90° versetzte und im Querschnitt T-förmige Nuten 56, 57, 58, 59 eingearbeitet (Fig. 3). Die Nuten verlaufen parallel zu den Mantellinien des konischen Innenraums und sind darum gegenüber der Längsachse 61 des Presswerkzeugs um einen Winkel α geneigt.

[0020] In den konischen Innenraum sind vier in der Seitenansicht trapezförmige Gewindepressbacken 62, 63, 64, 66 angeordnet. Die Pressbacken weisen einen T-förmigen Querschnitt auf mit einem zweiarmigen Führungsbalken und einem davon abragenden Pressstempel. Jeder Pressbacken ist mit seinem Führungsbalken in einer zugeordneten Nut in der Führungshülse in der Längsrichtung des Presswerkzeugs verschiebbar gelagert und mittels einer Schraube 67, 68 mit dem Druckstempel 48 verbunden. Die Schraubenköpfe sind im Druckstempel in radialen Schlitzen 69 geführt, um die jeder Verschiebung der Pressbacken in axialer Richtung überlagerte Verschiebung in radialer Richtung nicht zu blockieren. Die der Mitte des konischen Innenraums 52 zugewandten Innenflächen der Pressbacken sind gegenüber der Längsachse 61 um einen Winkel β geneigt. Die Neigungsrichtung dieses Winkels β ist der Neigungsrichtung des Winkels α entgegengesetzt, und der Winkel β ist kleiner als der Winkel α. Die Innenflächen der Pressbacken sind im Querschnitt kreisbogenförmig und weisen ein Oberflächenprofil auf, das einem entsprechenden Teil eines Mutterstücks für das zu pressende konische Aussengewinde entspricht.

[0021] Die Fig. 4 zeigt eine Vorschubeinrichtung 12, der eine Längenausgleichseinrichtung 71 zugeordnet ist. Die Vorschubeinrichtung enthält ein Gehäuse 72, in das mehrere und im gezeigten Ausführungsbeispiel drei in Serie geschaltete Kolben-Zylinder-Anordnungen eingebaut sind. Die erste Kolben-Zylinder-Anordnung besteht aus einem im Gehäuse fest eingebauten ersten Zylinder 73, an den Druckfluidleitungen 123′ und 123'' angeschlossen sind. An der Kolbenstange 76 des im ersten Zylinder gleitenden Kolbens 74 ist ein im zweiten Gehäuse 72 verschiebbarer Zylinder 77 befestigt. An diesen zweiten Zylinder sind die Druckfluidleitungen 223′ und 223'' angeschlossen. An der Kolbenstange 79 des im zweiten Zylinder gleitenden Kolbens 78 ist ein dritter Zylinder 81 befestigt, an den Druckfluidleitungen 323′ und 323'' angeschlossen sind. Der im dritten Zylinder gleitende Kolben 82 ist mittels einer Kolbenstange 83 mit einem Kolben 84 der Längenausgleichseinrichtung 71 starr verbunden.

[0022] Der Hub der Kolben in den drei Kolben-Zylinder-Anordnungen ist unterschiedlich lang, was ermöglicht, durch Verschieben eines, zweier oder auch aller drei Kolben den Kolben 84 in der Längenausgleichseinrichtung um vorgegebene Gesamtlängen zu verschieben. Der Arbeitsraum 86 der Längenausgleichseinrichtung ist über die Leitung 23A mit der Hydraulikanlage 17 verbunden und wird zu Beginn jedes Arbeitszyklus mit dem Druckfluid gefüllt, so dass bei jeder Verschiebung des Kolbens 84 (in der Fig. 4 nach rechts) der Zylinder 87, der wie die Zylinder der Verschiebeeinrichtung im Gehäuse 72 gleitend angeordnet ist, nach rechts verschoben wird. Der Zylinder 87 ist mit der Halteeinrichtung 16 für das Werkstück direkt oder indirekt mechanisch verbunden, so dass die Halteeinrichtung 16 entsprechend der Verschiebung des Zylinders 87 ebenfalls verschoben wird.

[0023] An den Zylinder 87 der Längenausgleichseinrichtung 71 bzw. an die mit diesem Zylinder verbundene Druckfluidleitung 23A ist eine weitere Druckfluidleitung 23B angeschlossen. Diese Leitung enthält ein Ueberdruckventil 88, das öffnet, sobald der Druck im Arbeitsraum 86 einen vorgegebenen Wert übersteigt, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.

[0024] Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung zum Kaltpressen eines konischen Gewindes in ein stabförmiges, praktisch zylindrisches Werkstück wird zuerst am Steuerpult 37 die "EIN"- Taste gedrückt, die dann die elektronische Steuerschaltung 36 und die Hydraulikanlage 17 aktiviert. Die Steuerschaltung stellt das Ventil 27 in eine erste Stellung, in der Hydraulikfluid in den Zylinder 41 der Presse 14 einströmt und den Kolben 42 gegen die Kraft der Feder 49 (in der Fig. 2 nach rechts) verschiebt. Dadurch werden auch die Pressbacken 62, 63, 64 und 65 in axialer Richtung verschoben und infolge der Neigung der Führungsnuten 56, 57, 58, 59 gegenüber der Längsachse des Presswerkzeugs zugleich in radialer Richtung zusammengefahren, bis ihre Seitenflächen aneinanderliegen. Gleichzeitig wird auch das Ventil 29 in eine erste Stellung verstellt, in der das einströmende Hydraulikfluid die Haltebacken der Halteeinrichtung 16 in radialer Richtung auseinanderzieht. Dann kann das stabförmige Werkstück 91 in der Richtung des Pfeils 92 zwischen die geöffneten Haltebacken bis zum Anschlag an die zusammengefahrenen Pressbacken eingeführt werden.

[0025] Vor dem Beginn des eigentlichen Arbeitszyklus werden mit Hilfe des Tastenfelds am Steuerpult 27 die für den Zyklus wichtigen Kenndaten des Werkstücks in die elektronische Steuerschaltung eingegeben, insbesondere der Durchmesser des Werkstücks, oder der Nenndurchmesser und die Länge des zu pressenden konischen Gewindes und mindestens eine das Material des Werkstücks betreffende Kenngrösse. Die eingegebenen Kennwerte bestimmen dann, welches von mehreren in der Steuerschaltung gespeicherten Arbeitsprogrammen auszuführen ist.

[0026] Der Arbeitszyklus beginnt, sobald am Steuerpult die "START"-Taste gedrückt ist. Beim ersten Arbeitsschritt wird das Ventil 29 in eine zweite Stellung umgesteuert, in der die Haltebacken zusammenfahren, bis das Werkstück festgeklemmt ist. Beim zweiten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 in seine zweite Stellung gesteuert, in der der Zylinder 41 der Presse belüftet wird und die Feder 49 den Kolben 42 mitsamt den Pressbacken 62, 63, 64, 66 in die in Fig. 2 gezeigte Ruhestellung zurückzieht. Beim darauffolgenden dritten Arbeitsschritt wird das Ventil 28 in eine erste Stellung gesteuert, in der das durchströmende Hydraulikfluid die Vorschubeinrichtung 12 und damit auch die Halteeinrichtung 16 und das von dieser gehaltene Werkstück 91 um eine vorgegebene Strecke in Richtung des Presswerkzeugs 13 bzw. zwischen die Pressbacken verschiebt. Beim letzten vierten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 wieder in seine erste Stellung gesteuert, in der die Pressbacken in axialer Richtung verschoben und zugleich zusammen- und in das Werkstück eingepresst werden, bis ihre Seitenflächen aneinanderliegen.

[0027] Beim Einpressen der Pressbacken in das Werkstück erzeugt die axiale Komponente von deren Verschiebung einen auf die Halteeinrichtung wirkenden Druck. Dieser Druck wird noch verstärkt, wenn das Material des Werkstücks beim Einpressen der Pressbacken in Richtung des grösseren Werkstückdurchmessers fliesst. Wenn dieser Druck einen vorgegebenen Wert übersteigt, dann öffnet das Ueberdruckventil 88 und ermöglicht eine rückwärts gerichtete Verschiebung des Zylinders 87 mitsamt der daran befestigten Halteeinrichtung, bis der Druck des Werkstücks auf einen tolerierbaren Wert abgesunken ist.

[0028] Im nachfolgenden fünften Arbeitsschritt wird das Ventil 27 in die zweite Stellung gesteuert, wodurch die Pressbacken wieder in radialer Richtung auseinandergezogen werden. Beim nächsten sechsten Arbeitsschritt wird das Ventil 26 in die erste Stellung gesteuert, so dass die Dreheinrichtung 11 und mit ihr die Presse 14 und das Presswerkzeug um 45° nach links gedreht werden. Beim siebten Arbeitsschritt wird das Ventil 27 wieder in die erste Stellung gesteuert, wobei die Pressbacken des Presswerkzeugs erneut in radialer Richtung zusammengefahren werden und der Grat, der sich beim Pressen des konischen Gewindes im Bereich der seitlichen Ränder der Pressbacken gebildet hat, ausgepresst wird. Im achten Arbeitsschritt werden durch Ansteuern der Ventile 27 und 26 zuerst die Pressbacken wieder auseinandergezogen und danach das Presswerkzeug um 45° nach rechts in seine Ausgangsstellung gedreht. Das Werkstück mit einem kalt eingepressten konischen Gewinde kann dann aus der Vorrichtung entnommen werden.

[0029] Werkstücke mit grossem Durchmesser und/oder aus einem relativ zähen Material bzw. konische Gewinde mit mehr als beispielsweise fünf Gängen werden vorteilhafterweise in mehreren Arbeitszyklen gepresst. Beim zweiten und jedem darauf folgenden Arbeitszyklus bleiben nach dem oben beschriebenen vierten Arbeitsschritt die Pressbacken in der Pressstellung, während in einem ersten Zwischenarbeitsschritt das Ventil 24 in die erste Stellung gesteuert und dadurch die Haltebacken der Halteeinrichtung 16 auseinandergefahren werden. In einem zweiten Zwischenarbeitsschritt wird das Ventil 28 in die zweite Stellung gesteuert und dadurch die Vorschubeinrichtung 12 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren. Anschliessend wird jeder oben beschriebene erste, zweite, dritte und vierte Arbeitsschritt wiederholt, d.h. die Haltebacken werden zusammengefahren, die Pressbacken in die Ruhestellung zurückgezogen, das Werkstück durch Verschieben der Vorschubeinrichtung um eine vorgegebene Länge tiefer in das Presswerkzeug eingeführt und die Pressbacken wieder zusammengepresst.

[0030] Den Abschluss eines Arbeitszyklus bilden immer die oben beschriebenen Arbeitsschritte sechs und sieben, mit denen der beim Pressen des konischen Gewindes unvermeidliche Grat in das Werkstück eingepresst wird.

[0031] Beim Pressen eines Gewindes in mehreren Arbeitszyklen, wird das Werkstück für jeden Arbeitszyklus tiefer in das Presswerkzeug hineingeschoben. Dabei werden die vorgängig gepressten Gewindegänge nachgepresst und neue Gewindegänge eingepresst. Um die mit zunehmender Anzahl Arbeitszyklen zunehmende, gesamthafte Verformung des Werkstücks im Bereich des Gewindes zu begrenzen, kann es vorteilhaft sein, den Vorschub des Werkstücks in das Presswerkzeug bei jedem nachfolgenden Arbeitszyklus etwas kürzer als beim vorgängigen Arbeitszyklus einzustellen.

[0032] Bei der praktischen Erprobung der erfindungsgemässen Vorrichtung wurden konische Gewinde in Armierungsstähle eingepresst. Jeder Armierungsstahl hatte einen Durchmesser von 40 mm. Das konische Gewinde hatte einen Konus von 6°, eine Steigung von 4 mm und einen Flankenwinkel von 90°, entsprechend einer Gangtiefe von 2 mm oder der halben Steigung Das verwendete Presswerkzeug enthielt vier Pressbacken, von denen jeder in axialer Richtung gesehen einen Querschnitt aufwies, der einem Viertelkreis entsprach. Der Druck der Presse betrug in axialer Richtung bis 650 bar, womit ein Pressdruck der Pressbacken in radialer Richtung von bis 850 t erreicht wurde.

[0033] Zum Kaltpressen eines konischen Gewindes mit 15 Gängen wurden fünf Arbeitszyklen ausgeführt, wobei der Vorschub des Armierungsstahls in das Presswerkzeug beim ersten Zyklus der (axialen) Länge von fünf Gewindegängen und beim zweiten bis fünften Zyklus der Länge von vier, drei, zwei bzw. einem Gewindegang entsprach. Die gesamte Bearbeitungszeit betrug etwa 90 sec. Das fertig gepresste konische Gewinde zeigte weder Ausbrüche noch einen Grat.

[0034] Es versteht sich, dass die beschriebene Vorrichtung und deren Einrichtungen auf vielerlei Weise abgeändert und an spezielle Arbeitsbedingungen angepasst werden können. Beispielsweise kann anstelle einer Presse, die hydraulisch in die Arbeitsstellung und mittels einer Feder in die Ruhestellung verschoben wird, eine Presse verwendet werden, die in beiden Richtungen hydraulisch verschoben wird. Weiter kann eine Vorschubeinrichtung mit nur einem Zylinder verwendet werden, deren Vorschub durch die Menge des eingeleiteten Hydraulikfluids gesteuert wird. Bei einer Vorschubeinrichtung mit nur einem Zylinder kann auch das Ueberdruckventil 88 an diesen Zylinder angeschlossen und dafür auf die Längsausgleichseinrichtung verzichtet werden.

[0035] Die Vorrichtung kann aus handelsüblichen Bauelementen und -Gruppen zusammengebaut werden, und es wird angenommen, dass auch die elektronische Steuerung und Hydraulikanlage zum Steuern bzw. Betätigen der einzelnen Einrichtungen jedem Fachmann bekannt sind, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung dieser Einrichtungen verzichtet wird.

Ansprüche

1. Verfahren zum Kaltpressen eines konischen Aussengewindes in ein Ende eines stabförmigen Werkstücks (91), vorzugsweise eines Armierungsstahls, mit einem Presswerkzeug (13), das mehrere Pressbacken (62, 63, 64, 66) aufweist, die um eine Längsachse (61) angeordnet und mindestens radial zu dieser verschiebbar sind, und deren radial innere Flächen einzelnen Segmenten eines Mutterstücks für das zu pressende Gewinde entsprechen, wobei

(a) das Presswerkzeug durch Auseinanderziehen der Pressbacken in radialer Richtung geöffnet wird,

(b) das Presswerkzeug und das zu dessen Längsachse ausgerichtete Werkstück relativ zueinander verschoben werden, bis die Pressbacken das Werkstück in der Längsrichtung um einen vorgegebenen Betrag umfassen,

(c) die Pressbacken in radialer Richtung zusammen- und in das Werkstück hineingepresst werden, bis deren parallel zur Längsachse verlaufenden seitlichen Ränder der Innenflächen aneinanderliegen, und

(d) die Pressbacken wieder auseinandergezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass
ein praktisch zylindrisches Werkstück (91) zwischen die Pressbacken (62, 63, 64, 66) geschoben wird, so dass mit den Verfahrensschritten (a) bis (d) ein kurzes konisches Gewinde, bei dem mindestens der erste Gewindegang bis zur vollen Tiefe ausgeformt wird, in das Werkstück (91) gepresst wird, und

(e) nach dem Auseinanderziehen der Pressbacken (62, 63, 64, 66) das Presswerkzeug (13) und das Werkstück (91) relativ zueinander um die Längsache (61) gedreht werden, wobei die Drehung einem Teil des dem Querschnitt jedes Pressbackens entsprechenden Kreissektors entspricht, und

(f) anschliessend die Verfahrensschritte (c) und (d) wiederholt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

(g) das Werkstück (91) nach dem Verfahrensschritt (f) weiter in das Presswerkzeug (13) geschoben wird und die Verfahrensschritte (c) bis (f) wiederholt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein konisches Gewinde mit einem Konus von 6° das Presswerkzeug und das Werkstück in axialer Richtung um die fünffache Steigung des konischen Gewindes relativ zueinander verschoben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt (g) die relative Drehung gemäss und dem Zu-Verfahrensschritt (e) rückgangig gemacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Wiederholung des Verfahrensschrittes (2b) der Betrag der Verschiebung der Steigung des konischen Gewindes oder eines ganzzahligen Vielfachen davon entspricht.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der relativen Verschiebung von Presswerkzeug und Werkstück mit zunehmender Wiederholung der Verfahrensschritte (c) bis (f) kleiner wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Presswerkzeug mit vier Pressbacken das Presswerkzeug und das Werkstück um 45° relativ zueinander um die Längsachse gedreht werden.

8. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Presswerkzeug (13) mit einer Führungshülse (51), in deren konischem Innenraum mehrere Pressbacken (62, 63, 64, 66) längs Mantellinien des Innenraums verschiebbar gelagert sind, sowie mit einem Druckstempel (48), der zum Verschieben der Pressbacken in der Längsrichtung des Innenraums vorgesehen ist, sowie mit
eine Halteeinrichtung (16), um das Werkstück (91) in der Längsachse (61) des konischen Innenraums der Führungshülse zu halten, gekennzeichnet durch
eine Vorschubeinrichtung (12), um die Halteeinrichtung und/oder das Presswerkzeug relativ zueinander längs der Achse des konischen Innenraums um einen voreinstellbaren Vorschubweg zu verschieben, sowie durch eine Dreheinrichtung (11), um die Halteeinrichtung und/oder das Presswerkzeug relativ zueinander um die Achse des konischen Innenraums um einen voreinstellbaren Winkel zu drehen, wobei
die Vorschubeinrichtung (12) mit einer Einrichtung (71) zum Ausgleich einer von der axialen Komponente der Verschiebung der Pressbacken und vom Fliessen des Materials des Werkstücks bewirkten Verschiebung des Werkstücks zusammenwirkt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubeinrichtung (12) mehrere Sektionen (73, 74; 77, 88; 81, 82) aufweist, die unabhängig voneinander ansteuerbar sind und von denen jede für eine andere Vorschubstrecke vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydraulikanlage (17) vorgesehen ist, die mit mindestens einigen der Einrichtungen (11, 12, 13, 14, 16) verbunden ist, um deren Bewegung zu bewirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass weiter eine elektronische Steuerschaltung (36) vorgesehen ist, die in Uebereinstimmung mit eingegebenen Programmen die Ventile (26, 27, 28, 29) in den Hydraulikleitungen (21, 22, 23, 24) steuert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein elektronisches Steuerpult (37) mit einem Tastenfeld zum manuellen Eingeben der für das zu pressende konische Gewinde erforderlichen Kenndaten.

Claims

1. Method of cold-pressing a conical external thread into an end of a bar-shaped workpiece (91), preferably of a reinforcing bar, with a pressing tool (13) which comprises a plurality of pressing jaws (62, 63, 64, 66) which are disposed about a longitudinal axis (61) and are displaceable at least radially relative thereto, and the radially inner surfaces of which correspond to individual segments of a nut component for the thread to be pressed, wherein

(a) the pressing tool is opened by pulling the pressing jaws apart in the radial direction,

(b) the pressing tool and the workpiece aligned with its longitudinal axis are displaced relative to each other until the pressing jaws surround the workpiece in the longitudinal direction by a predetermined amount,

(c) the pressing jaws are brought together in the radial direction and pressed into the workpiece until their lateral edges of the internal surfaces, extending parallel to the longitudinal axis, bear against one another, and

(d) the pressing jaws are again moved apart,

characterized in that a virtually cylindrical workpiece (91) is pushed between the pressing jaws (62, 63, 64, 66), so that with the process steps (a) to (d) a short conical thread is pressed into the workpiece (91), at least the first thread turn being formed to its full depth, and

(e) after the pressing jaws (62, 63, 64, 66) have been moved apart, the pressing tool (13) and the workpiece (91) are rotated relative to each other about the longitudinal axis (61), the rotation corresponding to a part of the circular sector corresponding to the cross-section of each pressing jaw, and

(f) the process steps (c) and (d) are then repeated.

2. Method according to Claim 1, characterized in that

(g) the workpiece (91), after the process step (f), is pushed further into the pressing tool (13) and process steps (c) to (f) are repeated.

3. Method according to Claim 1, characterized in that, for a conical thread with a cone of 6°, the pressing tool and the workpiece are displaced relative to each other in the axial direction by five times the pitch of the conical thread.

4. Method according to Claim 2, characterized in that, before process step (g) the relative rotation according to process step (e) is cancelled.

5. Method according to Claim 3, characterized in that, when process step (b) is repeated, the amount of the displacement corresponds to the pitch of the conical thread or to a whole-number multiple thereof.

6. Method according to Claim 2, characterized in that the length of the relative displacement of pressing tool and workpiece decreases with increasing repetition of process steps (c) to (f).

7. Method according to Claim 1, characterized in that, for a pressing tool having four pressing jaws, the pressing tool and the workpiece are rotated through 45° relative to each other about the longitudinal axis.

8. Apparatus for carrying out the method according to Claim 1, comprising a pressing tool (13) having a guide sleeve (51), in the conical internal space of which a plurality of pressing jaws (62, 63, 64, 66) are mounted displaceable along generatrices of the internal space, and comprising a pressing plunger (48), which is provided for displacing the pressing jaws in the longitudinal direction of the internal space, and comprising
a holding device (16) for holding the workpiece (91) in the longitudinal axis (61) of the conical internal space of the guide sleeve, characterized by
a feed device (12), for displacing the holding device and/or the pressing tool relative to each other along the axis of the conical internal space by a preadjustable feed distance,
and by a rotating device (11) for rotating the holding device and/or the pressing tool relative to each other about the axis of the conical internal space through a preadjustable angle, wherein
the feed device (12) cooperates with a device (71) for compensating a displacement of the workpiece caused by the axial component of the displacement of the pressing jaws and by the flow of the material of the workpiece.

9. Apparatus according to Claim 8, characterized in that the feed device (12) possesses a plurality of sections (73, 74; 77, 88; 81, 82), which can be controlled independently of one another and each of which is provided for a different feed distance.

10. Apparatus according to Claim 8, characterized in that a hydraulic power plant (17) is provided, which is connected to at least some of the devices (11, 12, 13, 14, 16), for the purpose of moving them.

11. Apparatus according to Claim 10, characterized in that furthermore an electronic control circuit (36) is provided, which in accordance with input programmes controls the valves (26, 27, 28, 29) in the hydraulic lines (21, 22, 23, 24).

12. Apparatus according to Claim 11, characterized by an electronic control desk (37) comprising a keyboard for manually inputting the characteristic data necessary for the conical thread to be pressed.

Revendications

1. Procédé de matriçage à froid d'un filetage mâle conique dans une extrémité d'une pièce façonnée (91) en forme de barre, de préférence un acier d'armature, avec un outil de matriçage (13) présentant plusieurs mâchoires de matriçage (62, 63, 64, 66), disposées autour d'un axe longitudinal (61) et pouvant être déplacées au moins radialement par rapport à celui-ci et dont les faces intérieures correspondent radialement à des segments séparés d'une pièce mère, pour le filetage à matricer, dans lequel :

(a) l'outil de matriçage présente une ouverture radiale par écartement des mâchoires de pressage,

(b) l'outil de matriçage et la pièce façonnée orientée dans son axe longitudinal sont déplacés l'un par rapport à l'autre, jusqu'à ce que les mâchoires de matriçage entourent la pièce façonnée dans la direction longitudinale, d'une valeur prédéterminée,

(c) les mâchoires de matriçage sont enfoncées ensemble en direction radiale et en pénétrant dans la pièce façonnée, jusqu'à ce que leurs bords latéraux s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal des faces intérieures viennent en appui mutuel, et

(d) les mâchoires de matriçage sont de nouveau écartées les une des autres,

caractérisé en ce qu'
   une pièce façonnée (91) pratiquement cylindrique est déplacée entre les mâchoires de matriçage (62, 63, 64, 66), de sorte qu'avec les étapes de procédé (a) à (d) on matrice dans la pièce façonnée (91) un court filetage conique pour lequel au moins le premier pas de filet est pressé dans la totalité de sa profondeur, et

(e) après avoir écarté les unes des autres des mâchoires de matriçage (62, 63, 64, 66) l'outil de matriçage (13) et la pièce façonnée (91) sont tournées l'une par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal (61), la rotation correspondant à une partie du secteur circulaire correspondant à la section transversale de chaque mâchoire de matriçage, et

(f) les étapes de procédé (c) et (d) sont ensuite répétées.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que

(g) la pièce façonnée (91) est déplacée plus loin après l'étape de procédé (f) dans l'outil de matriçage (13) et les étapes de procédé (c) à (f) sont répétées.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour réaliser un filetage conique, avec un cône de 6°, l'outil de matriçage et la pièce façonnée sont déplacés l'un par rapport à l'autre en direction axiale sur cinq fois la valeur du pas du filetage conique.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'avant l'étape de procédé (g) on effectue une rotation arrière relative selon l'étape de procédé (e).

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lors de la répétition de l'étape de procédé (b), la valeur du déplacement correspond au pas du filetage conique, ou à un multiple entier de celui-ci.

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur du déplacement relatif entre outil de matriçage et pièce façonnée devient plus petite lorsqu'augmente le nombre de répétitions des étapes de procédé (c) à (f).

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour un outil de matriçage avec quatre mâchoires de matriçage, l'outil de matriçage et la pièce façonnée sont tournés de 45° l'un par rapport à l'autre autour de l'axe longitudinal.

8. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de la revendication 1 avec un outil de matriçage (13) et avec une douille de guidage (51) dans l'espace intérieur conique de laquelle plusieurs mâchoires de pressage (62, 63, 64, 66) sont montées déplaçables le long des génératrices de l'espace intérieur, ainsi qu'avec un poinçon de matriçage (48) prévu pour opérer le déplacement des mâchoires de matriçage dans la direction longitudinale de l'espace intérieur, ainsi qu'avec
   un dispositif de blocage (16) destiné à bloquer la pièce façonnée (91) dans l'espace longitudinal (61) de l'espace intérieur conique de la douille de guidage, caractérisé par
   un dispositif d'avance (12), pour déplacer le dispositif de blocage et/ou l'outil de matriçage l'un par rapport à l'autre le long de l'axe de l'espace intérieur conique, de la valeur d'une course d'avance réglable au préalable,
   ainsi qu'un dispositif de rotation (11) pour faire tourner le dispositif de maintien et/ou l'outil de matriçage l'un par rapport à l'autre autour de l'axe de l'espace intérieur conique, de la valeur d'un angle réglable au préalable, où
   le dispositif d'avance (12) coopère avec un dispositif (71) pour opérer la compensation de l'une des composantes axiales du déplacement des mâchoires de matriçage et la compensation du déplacement provoqué par le fluage du matériau de la pièce façonnée.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif d'avance (12) présente plusieurs sections (73, 74; 77, 88; 81, 82), pouvant être commandés indépendamment les unes des autres et dont chacune est prévue pour une autre course d'avance.

10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'est prévu une installation hydraulique (17) reliée à au moins quelques uns des dispositifs (11, 12, 13, 14, 16), pour provoquer leur déplacement.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'en outre est prévu un circuit de commande électronique (36) commandant, en concordance avec des programmes prédéterminés, les soupapes (26, 27, 28, 29) situées dans les tuyauteries hydrauliques (21, 22, 23, 24).

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par un pupitre de commande électronique (37) à clavier pour l'introduction manuelle des données caractéristiques nécessaires pour le matriçage d'un filetage conique.

Zeichnung