專利名稱：用于在工件中制出外輪廓的裝置和無切削的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝置，包括至少一個具有外輪廓的成型工具，用于在具有圓形橫 截面的工件中通過無切削的成型、尤其是通過軋制或滾壓制出外輪廓、尤其是外螺紋。另外 本發(fā)明涉及一種用于在工件中借助于這種裝置制出外輪廓的無切削的成型方法。
背景技術(shù)：
外輪廓的滾壓理解成通過冷成型制造外輪廓，其中在相應(yīng)的坯件的表面中滾壓輪廓。成型基于通過一個或多個在工件上造型的工具產(chǎn)生壓應(yīng)力。相比于切削制造的優(yōu)點主要在于通過不中斷的纖維走向和可以同時得到的表面 強化而具有較高的疲勞強度。不同于在切割情況下，在此晶界不中斷，另外應(yīng)力集中同樣降低，如同由于較光滑 的表面降低摩擦一樣。螺紋滾壓主要用在工業(yè)制造螺釘和螺桿或螺栓中。外輪廓的輥壓能按切入或連續(xù) 方法用圓形工具實現(xiàn)。為了在制造標準螺母和螺釘時大批量地制造，實際中采用冷成型方法。在用扁平工具進行螺紋輥壓時，一對夾爪具有帶有螺紋的升角的對應(yīng)螺紋輪廓， 其中一個夾爪是固定的并且另一個夾爪是活動的。工件然后在扁平的夾爪之間進行輥壓。用圓形工具進行螺紋輥壓能通過切入方法或連續(xù)方法實現(xiàn)。工件在切入方法中通 過直尺保持并且在連續(xù)方法中夾在頂尖之間。在切入方法中，輥子具有與滾壓的螺紋相同 的升角的對應(yīng)輪廓。工件和工具的旋轉(zhuǎn)軸線必須彼此平行。每個滾輪對僅能用于完全確定 的螺紋。在連續(xù)方法中成型工具具有并排的無升角的螺紋輪廓。所述成型工具以必要的升 角繞水平的縱軸線轉(zhuǎn)動。在有限的程度上也在較小的工件直徑中應(yīng)用是可能的。DE 77 38 892 Ul涉及一種用于在工件尤其是管上制造螺紋的裝置。裝置具有框 架和在縱向部上可移動的滑座，該框架的彼此平行的縱向部構(gòu)成滑軌形的，該滑座具有固 定在其上的馬達。另外裝置具有張緊裝置用于使工件同軸于滾壓頭的軸線地張緊。在此設(shè) 定多個縱向的肋片，所述肋片分別在邊緣上具有工作輪廓，通過所述工作輪廓加工固定裝 置的坯件，其中通過滾壓在坯件上制造螺紋。肋片并排地設(shè)置并且彼此固定，其中用于構(gòu)成 工具的工作輪廓設(shè)置在同一側(cè)上。另外WO 01/682881 Al也已經(jīng)公開一種螺紋滾壓裝置，它具有帶有徑向進給裝置 的兩個成型工具。通過DE 32 45 266 Al已知一種帶有徑向進給裝置的螺紋滾壓組件，該徑向進給 裝置具有兩個夾爪元件，所述夾爪元件配備有用于使成型工具支承在一端上的裝置以及一 個固定在另一端上的滾輪。夾爪元件能彼此相對轉(zhuǎn)動地支承在殼體上。另外已經(jīng)采用作為螺紋擠壓而公知的方法，用于在較薄的板材上制造圓螺紋。在此螺紋通過兩個成型的輥子壓入到工件中。對于已知的裝置共同的是，在此涉及用于工業(yè)使用的設(shè)備。因此就地的尤其是在 位置固定的裝置中的移動式使用是不可能的。另外在沒有電能供應(yīng)的情況下排除這種裝置的使用。一旦例如為了安裝或裝配目的必須就地在管或桿中制出螺紋，那么實際中僅采用 借助于板牙或板牙架的螺紋切割。板牙或板牙架總體上用于手動切割并且在具有小的精度要求的螺紋中使用。在板 牙架中排除往回旋轉(zhuǎn)。板牙僅用于切割外螺紋并且在內(nèi)部具有三個或更多刀刃。在各刀刃 之間制出空腔，所述空腔卷起和排出產(chǎn)生的切屑。刀刃進行制齒并且在幾何上構(gòu)成螺母螺紋。為了切割外螺紋，工件必須已經(jīng)具有期望的螺紋的公稱直徑。工件以側(cè)面單側(cè)地 抗旋轉(zhuǎn)地固定，使用板牙并且旋轉(zhuǎn)直到實現(xiàn)期望的螺紋長度。另外由現(xiàn)有技術(shù)也已知六邊形的板牙，以便板牙在不能接近的位置上能借助于環(huán) 形扳手或螺帽扳手運動。一方面在用于螺紋切割的這種可移動使用的裝置中不利的是，螺紋僅能在自由端 開始處加工。在兩側(cè)嵌裝的工件上也不能制出螺紋。另一方面由于在螺紋切割時切削加工而發(fā) 生材料厚度的降低并且從而強度的降低。DE 699 13 633 T描述管式刀的形式，該管式刀構(gòu)成為可移動攜帶的手持式裝置。 管式刀配備有一個切割輪以及兩個對置的構(gòu)成鎖緊元件的壓緊輪。支承在螺紋套筒中的螺 紋桿借助于把手允許切割輪相對于壓緊輪進給。因此涉及切削加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)一種明顯改善的可移動使用的裝置。在此所述裝置尤其是應(yīng)允許在如下的工件中制出外輪廓尤其是外螺紋，所述工件 在兩個端部上位置固定地保持。另外本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)一種適用于制出這種外輪廓的方法。上述第一個目的按本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的裝置解決。本發(fā)明的其它 結(jié)構(gòu)由從屬權(quán)利要求得到。按本發(fā)明工件能在成型工具與鎖緊元件之間切向地導(dǎo)入和取出，其中成型工具有 無升角的輪廓并且根據(jù)要制出的外輪廓的期望的升角在力流平面內(nèi)能相對于工件的縱軸 線以可調(diào)節(jié)的傾角定位。在此鎖緊元件和成型工具位于力流平面(Kraftflu β ebene)中， 使得通過鎖緊過程在要加工的工件上沒有彎曲力矩或傾覆力矩產(chǎn)生，這作為并發(fā)現(xiàn)象也允 許短的徑向可接近的工件的輪廓成型。因此按本發(fā)明首次可能的是，在工件中手動地制出 外螺紋，該工件的端部被嵌裝或者是不可接近的或者其中僅應(yīng)在端部區(qū)域之間的確定的部 段中制出外螺紋。同時可以利用借助于按本發(fā)明的裝置的無切削加工的有利特性，使得能 夠?qū)崿F(xiàn)這樣制出的外螺紋的明顯改善的特性。在此升角通過工具軸線的翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)。因此能 夠滾壓出任意長度的螺紋，其中工具可以僅構(gòu)成有若干導(dǎo)向側(cè)翼面，以便提高壓力或減小 進給力。原則上所有基本上可冷成型的材料、特別硬的材料也適用作為工件材料。
按意想不到地簡單的方式在此在以預(yù)定的進給力實現(xiàn)進給之后在工作位置通過 整個裝置繞工件縱軸線的旋轉(zhuǎn)無切削地制出輪廓，其中通過成型工具要實現(xiàn)的輪廓幾何形 狀關(guān)于輪廓深度以及輪廓形狀明確地確定。輪廓的歪斜或不精確的制出實際上是不可能 的。在此工件的幾何形狀僅要求基本上圓形的橫截面，它也構(gòu)成管形的或者由實心材料制 成。在此電能供應(yīng)不是必要的，以至于得到多方面的使用可能性，例如在水下或在高山區(qū) 域。本發(fā)明的特別符合實際的一種實施形式也如下實現(xiàn)，即鎖緊元件在其面向成型工 具的一側(cè)上具有在35°與160°之間的角度。因此工件可靠地保持在期望的角度位置中， 其中在確定的數(shù)值范圍內(nèi)的負楔形可以鎖緊工件的任意的外徑。此外鎖緊元件例如可調(diào)節(jié) 地或可更換地能固定在裝置上。此外鎖緊元件證實為特別適宜地構(gòu)成的，此時鎖緊元件具有凹槽，使得凹槽側(cè)翼 面對稱地嵌入工件。凹槽側(cè)翼面在此優(yōu)選包夾在35°與160°之間的、尤其是在80°與 140°之間的角度。與此對應(yīng)地本發(fā)明的一種實施形式也是特別有利的，其中鎖緊元件具有至少一個 對置于成型工具的壓緊輪，以便降低在滾壓時產(chǎn)生的摩擦。在此壓緊輪優(yōu)選在沒有成型輪廓的情況下具有圓柱形的幾何結(jié)構(gòu)，但是壓緊輪構(gòu) 成為成型工具也是可考慮的，使得鎖緊元件同樣具有成型輪廓。該成型輪廓例如可以嵌入 事先制出的外輪廓的空隙中，以便借助于鎖緊元件改善力傳遞。材料選擇在考慮框架條件的情況下實現(xiàn)，這些框架條件排除易碎的和非常軟的材 料。特別有意義的是，鎖緊元件至少部分由具有降低的滑動摩擦阻力的材料構(gòu)成，裝 置的手動操作與小的力耗費相關(guān)，這導(dǎo)致在工件內(nèi)部扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的降低。用作為對應(yīng)支座的鎖緊元件例如可以用蒸鍍層進行涂層并且能淬火，以便實現(xiàn)磨 損降低或者能夠放棄潤滑劑。在此鎖緊元件或壓緊輪至少在與工件接觸的區(qū)域中由低磨損的材料制成，其中鎖 緊元件或壓緊輪的接觸面能夠構(gòu)成為可更換的磨損件。原則上成型工具可以具有對應(yīng)輪廓，該對應(yīng)輪廓具有要在工件中制出的升角。相 反特別有利的是，成型工具具有無升角的輪廓并且根據(jù)要制出的外輪廓的期望的升角在力 流平面內(nèi)相對于工件的縱軸線具有傾角地定位，以便也能應(yīng)用在其它的工件直徑中。另外為了適配相應(yīng)的要求、尤其是要制出的輪廓的期望的輪廓升角，有利的是，傾 角是可調(diào)節(jié)的。按這樣的方式能夠?qū)崿F(xiàn)特定的或不符合標準的外輪廓。此外值得推薦的是，成型工件能借助于支座可松開地尤其是可更換地固定在裝置 上，以便需要時可以不費力地更換成型工具。因此工具尤其借助于快鎖與支座連接。按簡單的方式在此鎖緊元件借助于導(dǎo)軌可移動地設(shè)置在裝置上，以便成型工具相 對于鎖緊元件以小的耗費實現(xiàn)進給。優(yōu)選鎖緊元件不可移動地在導(dǎo)軌上導(dǎo)向，該導(dǎo)軌同時 具有例如構(gòu)成為凹槽的用于止擋的接納部。也可以借助于偏心輪實現(xiàn)進給。當然成型工具和鎖緊元件能借助于尤其電動的調(diào)節(jié)元件可相對彼此地進給地構(gòu) 成。但與此對應(yīng)地尤其結(jié)合實際的是，鎖緊元件能借助于支承在螺紋套筒中的螺紋桿或絲 桿進給，以便在同時非常精細的無級的調(diào)節(jié)可能性中實現(xiàn)用于導(dǎo)入和取出不同工件的較寬調(diào)節(jié)范圍。用于導(dǎo)入裝置繞工件縱軸線的旋轉(zhuǎn)運動的實施形式對于商業(yè)上通用的工具例如 扭力扳手能配備有六邊形的凹槽。相反尤其簡單的是，裝置具有至少一個用于手動地傳遞繞工件的旋轉(zhuǎn)運動的帶有 把手的杠桿臂，使得裝置能由操作者毫無問題地以小的力耗費繞工件縱軸線旋轉(zhuǎn)。在此例 如兩個對置的杠桿臂便于裝置的手動操作。當然杠桿臂需要時可加長地例如可伸縮地構(gòu) 成。在此有利的是，按本發(fā)明的進一步結(jié)構(gòu)，螺紋桿具有帶有把手的端部段，使得螺紋 桿同時構(gòu)成用于使裝置擺動運動的杠桿臂。因此能進一步降低用于制造裝置的結(jié)構(gòu)上的耗費。所述第二個目的，即實現(xiàn)適用于制出這種外螺紋的方法，按本發(fā)明用借助于裝置 在工件中制出外螺紋的無切削的成型方法解決，其中首先調(diào)到靜止位置，在該靜止位置中 鎖緊元件相對于對置的成型工具間隔開，并且將工件沿徑向?qū)氤尚凸ぞ吲c鎖緊元件之 間，緊接著成型工具和鎖緊元件相對彼此進給，直到期望的進給力傳遞到工件上，并且最后 通過裝置繞工件縱軸線的旋轉(zhuǎn)運動制出外輪廓。按這樣的方式在能夠在不可接近兩個端部 的工件上制出外輪廓。


本發(fā)明允許不同的實施形式。為了繼續(xù)描述其原理，在附圖中描述并且下面說明 其中一個實施形式。其中圖1以透視圖的形式顯示在靜止位置中的按本發(fā)明的裝置；圖2顯示在工件中制出外螺紋的情況下在工作位置中在圖1中顯示的裝置的壓緊 輪或成型工具和鎖緊元件；圖3以放大側(cè)視圖的形式顯示配備有兩個壓緊輪的用于在圖1中顯示的裝置的鎖 緊元件。
具體實施例方式下面借助于圖1至3詳細描述用于在工件2中無切削地制出外螺紋的、按本發(fā)明 用于輪廓軋制或輪廓滾壓的裝置1。裝置1構(gòu)成為移動式可攜帶的手持式裝置，以便能夠就 地使用尤其是在位置固定的工件2中使用。對置于具有輪廓的成型工具3，借助于支承在螺 紋套筒5中的螺紋桿6可移動地設(shè)置朝成型工具3的方向可進給的鎖緊元件4。鎖緊元件 4由低磨損的材料構(gòu)成并且具有凹槽7，該凹槽的槽底8平行于工件2的縱軸線9延伸。有 選擇地如在圖3中在裝置1的工作位置中顯示的那樣，鎖緊元件4附加地可以具有至少一 個對置于成型工具3的壓緊輪10。在圖1中顯示的靜止位置中，在圖2中顯示的工件2可從上面導(dǎo)入到成型工具3 與鎖緊元件4之間，以致可以在工件2上的任意位置中制出外輪廓。為了在制出外輪廓時 手動地傳遞旋轉(zhuǎn)運動，螺紋桿6具有把手11，以便按期望的方式通過裝置1的旋轉(zhuǎn)運動制出 外輪廓。為了適配不同的工件直徑，成型工具3借助于支架12可松開地固定在裝置1上。因此可以毫無問題地在具有圓形的橫截面的幾乎任意的工件2上制出外輪廓，而不降低疲
勞強度。
權(quán)利要求
1.用于在工件O)中通過無切削的成型制出外輪廓的裝置(1)，其包括至少一個成型 工具(3)，該裝置構(gòu)成為可移動攜帶的手持式裝置，并且成型工具C3)在力流平面中對置于 鎖緊元件(4)地設(shè)置，成型工具( 和鎖緊元件(4)能彼此相對進給，并且能調(diào)到至少一個 靜止位置，在所述靜止位置中工件( 能導(dǎo)入到成型工具C3)與鎖緊元件(4)之間，其特征 在于工件(2)能在成型工具(3)與鎖緊元件(4)之間切向地導(dǎo)入和取出并且成型工具(3) 具有無升角的輪廓并且根據(jù)要制出的外輪廓的期望的升角在力流平面內(nèi)能相對于工件(2) 的縱軸線以可調(diào)節(jié)的傾角定位。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)在其面向成型工具(3)的 一側(cè)上具有在35°與140°之間的角度。
3.按權(quán)利要求1或2所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)具有至少一個壓緊輪 并且與成型工具位于力流平面中。
4.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)構(gòu)成為至少一 個另外的成型工具。
5.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)至少部分由具 有相對于工件降低的滑動摩擦阻力和較小的表面硬度的材料構(gòu)成。
6.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于成型工件(3)能借助于支座 (12)可松開地、尤其是可更換地固定在裝置(1)上。
7.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于成型工具C3)是螺紋滾壓工具。
8.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)借助于導(dǎo)軌可 移動地設(shè)置在裝置(1)上。
9.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于鎖緊元件(4)能借助于支承 在螺紋套筒(5)中的螺紋桿(6)進給。
10.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)，其特征在于裝置(1)具有至少一個用 于手動地傳遞繞工件O)的旋轉(zhuǎn)運動的、帶有把手(11)的杠桿臂。
11.按權(quán)利要求9所述的裝置(1)，其特征在于螺紋桿(6)具有構(gòu)成為把手(11)的端 部段。
12.按上述權(quán)利要求至少一項所述的裝置(1)的應(yīng)用，所述裝置應(yīng)用在軸向不可接近 的工件上。
13.用于在工件上制出輪廓的無切削的成型方法，首先調(diào)到靜止位置，在所述靜止位置 中對應(yīng)支座相對于對置的、與對應(yīng)支座處于力流平面中的成型工具間隔開；將工件沿徑向 導(dǎo)入成型工具與對應(yīng)支座之間；接著將成型工具和對應(yīng)支座彼此相對進給，直到期望的進 給力傳遞到工件上；并且最后通過相對的旋轉(zhuǎn)運動制出輪廓，其中成型工具具有無升角的 輪廓并且根據(jù)要制出的外輪廓的期望的升角在力流平面中相對于工件的縱軸線以可調(diào)節(jié) 的傾角定位。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在工件(2)中制出外輪廓的裝置(1)和無切削的成型方法。裝置(1)構(gòu)成為可移動攜帶的手持式裝置，以便能就地使用、尤其是在位置固定的工件(2)中使用。在此成型工具(3)對置于鎖緊元件(4)。兩者位于力流平面中。鎖緊元件(4)由低磨損的材料構(gòu)成并且具有凹槽，其槽底平行于工件(2)的縱軸線(9)。在靜止位置中工件(2)能導(dǎo)入成型工具(3)與鎖緊元件(4)之間。為了在制出外輪廓時手動地傳遞旋轉(zhuǎn)運動，螺紋桿(6)具有把手(11)，以便通過裝置(1)的相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運動制出外輪廓。按這樣的方式能在具有圓形的橫截面的幾乎任意的工件(2)上毫無問題地制出外輪廓，而不降低疲勞強度。
文檔編號B21H3/04GK102083566SQ200980113364
公開日2011年6月1日 申請日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者B-A·貝倫斯, D·施尼爾, H·施密特, P·西爾伯庫爾 申請人:漢諾威萊布尼茲大學