专利名称：用于在工件中制出外轮廓的装置和无切削的成型方法
技术领域：
本发明涉及一种装置，包括至少一个具有外轮廓的成型工具，用于在具有圆形横 截面的工件中通过无切削的成型、尤其是通过轧制或滚压制出外轮廓、尤其是外螺纹。另外 本发明涉及一种用于在工件中借助于这种装置制出外轮廓的无切削的成型方法。
背景技术：
外轮廓的滚压理解成通过冷成型制造外轮廓，其中在相应的坯件的表面中滚压轮廓。成型基于通过一个或多个在工件上造型的工具产生压应力。相比于切削制造的优点主要在于通过不中断的纤维走向和可以同时得到的表面 强化而具有较高的疲劳强度。不同于在切割情况下，在此晶界不中断，另外应力集中同样降低，如同由于较光滑 的表面降低摩擦一样。螺纹滚压主要用在工业制造螺钉和螺杆或螺栓中。外轮廓的辊压能按切入或连续 方法用圆形工具实现。为了在制造标准螺母和螺钉时大批量地制造，实际中采用冷成型方法。在用扁平工具进行螺纹辊压时，一对夹爪具有带有螺纹的升角的对应螺纹轮廓， 其中一个夹爪是固定的并且另一个夹爪是活动的。工件然后在扁平的夹爪之间进行辊压。用圆形工具进行螺纹辊压能通过切入方法或连续方法实现。工件在切入方法中通 过直尺保持并且在连续方法中夹在顶尖之间。在切入方法中，辊子具有与滚压的螺纹相同 的升角的对应轮廓。工件和工具的旋转轴线必须彼此平行。每个滚轮对仅能用于完全确定 的螺纹。在连续方法中成型工具具有并排的无升角的螺纹轮廓。所述成型工具以必要的升 角绕水平的纵轴线转动。在有限的程度上也在较小的工件直径中应用是可能的。DE 77 38 892 Ul涉及一种用于在工件尤其是管上制造螺纹的装置。装置具有框 架和在纵向部上可移动的滑座，该框架的彼此平行的纵向部构成滑轨形的，该滑座具有固 定在其上的马达。另外装置具有张紧装置用于使工件同轴于滚压头的轴线地张紧。在此设 定多个纵向的肋片，所述肋片分别在边缘上具有工作轮廓，通过所述工作轮廓加工固定装 置的坯件，其中通过滚压在坯件上制造螺纹。肋片并排地设置并且彼此固定，其中用于构成 工具的工作轮廓设置在同一侧上。另外WO 01/682881 Al也已经公开一种螺纹滚压装置，它具有带有径向进给装置 的两个成型工具。通过DE 32 45 266 Al已知一种带有径向进给装置的螺纹滚压组件，该径向进给 装置具有两个夹爪元件，所述夹爪元件配备有用于使成型工具支承在一端上的装置以及一 个固定在另一端上的滚轮。夹爪元件能彼此相对转动地支承在壳体上。另外已经采用作为螺纹挤压而公知的方法，用于在较薄的板材上制造圆螺纹。在此螺纹通过两个成型的辊子压入到工件中。对于已知的装置共同的是，在此涉及用于工业使用的设备。因此就地的尤其是在 位置固定的装置中的移动式使用是不可能的。另外在没有电能供应的情况下排除这种装置的使用。一旦例如为了安装或装配目的必须就地在管或杆中制出螺纹，那么实际中仅采用 借助于板牙或板牙架的螺纹切割。板牙或板牙架总体上用于手动切割并且在具有小的精度要求的螺纹中使用。在板 牙架中排除往回旋转。板牙仅用于切割外螺纹并且在内部具有三个或更多刀刃。在各刀刃 之间制出空腔，所述空腔卷起和排出产生的切屑。刀刃进行制齿并且在几何上构成螺母螺纹。为了切割外螺纹，工件必须已经具有期望的螺纹的公称直径。工件以侧面单侧地 抗旋转地固定，使用板牙并且旋转直到实现期望的螺纹长度。另外由现有技术也已知六边形的板牙，以便板牙在不能接近的位置上能借助于环 形扳手或螺帽扳手运动。一方面在用于螺纹切割的这种可移动使用的装置中不利的是，螺纹仅能在自由端 开始处加工。在两侧嵌装的工件上也不能制出螺纹。另一方面由于在螺纹切割时切削加工而发 生材料厚度的降低并且从而强度的降低。DE 699 13 633 T描述管式刀的形式，该管式刀构成为可移动携带的手持式装置。 管式刀配备有一个切割轮以及两个对置的构成锁紧元件的压紧轮。支承在螺纹套筒中的螺 纹杆借助于把手允许切割轮相对于压紧轮进给。因此涉及切削加工。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种明显改善的可移动使用的装置。在此所述装置尤其是应允许在如下的工件中制出外轮廓尤其是外螺纹，所述工件 在两个端部上位置固定地保持。另外本发明的目的在于，实现一种适用于制出这种外轮廓的方法。上述第一个目的按本发明通过根据权利要求1的特征的装置解决。本发明的其它 结构由从属权利要求得到。按本发明工件能在成型工具与锁紧元件之间切向地导入和取出，其中成型工具有 无升角的轮廓并且根据要制出的外轮廓的期望的升角在力流平面内能相对于工件的纵轴 线以可调节的倾角定位。在此锁紧元件和成型工具位于力流平面(Kraftflu β ebene)中， 使得通过锁紧过程在要加工的工件上没有弯曲力矩或倾覆力矩产生，这作为并发现象也允 许短的径向可接近的工件的轮廓成型。因此按本发明首次可能的是，在工件中手动地制出 外螺纹，该工件的端部被嵌装或者是不可接近的或者其中仅应在端部区域之间的确定的部 段中制出外螺纹。同时可以利用借助于按本发明的装置的无切削加工的有利特性，使得能 够实现这样制出的外螺纹的明显改善的特性。在此升角通过工具轴线的翻转实现。因此能 够滚压出任意长度的螺纹，其中工具可以仅构成有若干导向侧翼面，以便提高压力或减小 进给力。原则上所有基本上可冷成型的材料、特别硬的材料也适用作为工件材料。
按意想不到地简单的方式在此在以预定的进给力实现进给之后在工作位置通过 整个装置绕工件纵轴线的旋转无切削地制出轮廓，其中通过成型工具要实现的轮廓几何形 状关于轮廓深度以及轮廓形状明确地确定。轮廓的歪斜或不精确的制出实际上是不可能 的。在此工件的几何形状仅要求基本上圆形的横截面，它也构成管形的或者由实心材料制 成。在此电能供应不是必要的，以至于得到多方面的使用可能性，例如在水下或在高山区 域。本发明的特别符合实际的一种实施形式也如下实现，即锁紧元件在其面向成型工 具的一侧上具有在35°与160°之间的角度。因此工件可靠地保持在期望的角度位置中， 其中在确定的数值范围内的负楔形可以锁紧工件的任意的外径。此外锁紧元件例如可调节 地或可更换地能固定在装置上。此外锁紧元件证实为特别适宜地构成的，此时锁紧元件具有凹槽，使得凹槽侧翼 面对称地嵌入工件。凹槽侧翼面在此优选包夹在35°与160°之间的、尤其是在80°与 140°之间的角度。与此对应地本发明的一种实施形式也是特别有利的，其中锁紧元件具有至少一个 对置于成型工具的压紧轮，以便降低在滚压时产生的摩擦。在此压紧轮优选在没有成型轮廓的情况下具有圆柱形的几何结构，但是压紧轮构 成为成型工具也是可考虑的，使得锁紧元件同样具有成型轮廓。该成型轮廓例如可以嵌入 事先制出的外轮廓的空隙中，以便借助于锁紧元件改善力传递。材料选择在考虑框架条件的情况下实现，这些框架条件排除易碎的和非常软的材 料。特别有意义的是，锁紧元件至少部分由具有降低的滑动摩擦阻力的材料构成，装 置的手动操作与小的力耗费相关，这导致在工件内部扭转应力的降低。用作为对应支座的锁紧元件例如可以用蒸镀层进行涂层并且能淬火，以便实现磨 损降低或者能够放弃润滑剂。在此锁紧元件或压紧轮至少在与工件接触的区域中由低磨损的材料制成，其中锁 紧元件或压紧轮的接触面能够构成为可更换的磨损件。原则上成型工具可以具有对应轮廓，该对应轮廓具有要在工件中制出的升角。相 反特别有利的是，成型工具具有无升角的轮廓并且根据要制出的外轮廓的期望的升角在力 流平面内相对于工件的纵轴线具有倾角地定位，以便也能应用在其它的工件直径中。另外为了适配相应的要求、尤其是要制出的轮廓的期望的轮廓升角，有利的是，倾 角是可调节的。按这样的方式能够实现特定的或不符合标准的外轮廓。此外值得推荐的是，成型工件能借助于支座可松开地尤其是可更换地固定在装置 上，以便需要时可以不费力地更换成型工具。因此工具尤其借助于快锁与支座连接。按简单的方式在此锁紧元件借助于导轨可移动地设置在装置上，以便成型工具相 对于锁紧元件以小的耗费实现进给。优选锁紧元件不可移动地在导轨上导向，该导轨同时 具有例如构成为凹槽的用于止挡的接纳部。也可以借助于偏心轮实现进给。当然成型工具和锁紧元件能借助于尤其电动的调节元件可相对彼此地进给地构 成。但与此对应地尤其结合实际的是，锁紧元件能借助于支承在螺纹套筒中的螺纹杆或丝 杆进给，以便在同时非常精细的无级的调节可能性中实现用于导入和取出不同工件的较宽调节范围。用于导入装置绕工件纵轴线的旋转运动的实施形式对于商业上通用的工具例如 扭力扳手能配备有六边形的凹槽。相反尤其简单的是，装置具有至少一个用于手动地传递绕工件的旋转运动的带有 把手的杠杆臂，使得装置能由操作者毫无问题地以小的力耗费绕工件纵轴线旋转。在此例 如两个对置的杠杆臂便于装置的手动操作。当然杠杆臂需要时可加长地例如可伸缩地构 成。在此有利的是，按本发明的进一步结构，螺纹杆具有带有把手的端部段，使得螺纹 杆同时构成用于使装置摆动运动的杠杆臂。因此能进一步降低用于制造装置的结构上的耗费。所述第二个目的，即实现适用于制出这种外螺纹的方法，按本发明用借助于装置 在工件中制出外螺纹的无切削的成型方法解决，其中首先调到静止位置，在该静止位置中 锁紧元件相对于对置的成型工具间隔开，并且将工件沿径向导入成型工具与锁紧元件之 间，紧接着成型工具和锁紧元件相对彼此进给，直到期望的进给力传递到工件上，并且最后 通过装置绕工件纵轴线的旋转运动制出外轮廓。按这样的方式在能够在不可接近两个端部 的工件上制出外轮廓。
本发明允许不同的实施形式。为了继续描述其原理，在附图中描述并且下面说明 其中一个实施形式。其中图1以透视图的形式显示在静止位置中的按本发明的装置；图2显示在工件中制出外螺纹的情况下在工作位置中在图1中显示的装置的压紧 轮或成型工具和锁紧元件；图3以放大侧视图的形式显示配备有两个压紧轮的用于在图1中显示的装置的锁 紧元件。
具体实施例方式下面借助于图1至3详细描述用于在工件2中无切削地制出外螺纹的、按本发明 用于轮廓轧制或轮廓滚压的装置1。装置1构成为移动式可携带的手持式装置，以便能够就 地使用尤其是在位置固定的工件2中使用。对置于具有轮廓的成型工具3，借助于支承在螺 纹套筒5中的螺纹杆6可移动地设置朝成型工具3的方向可进给的锁紧元件4。锁紧元件 4由低磨损的材料构成并且具有凹槽7，该凹槽的槽底8平行于工件2的纵轴线9延伸。有 选择地如在图3中在装置1的工作位置中显示的那样，锁紧元件4附加地可以具有至少一 个对置于成型工具3的压紧轮10。在图1中显示的静止位置中，在图2中显示的工件2可从上面导入到成型工具3 与锁紧元件4之间，以致可以在工件2上的任意位置中制出外轮廓。为了在制出外轮廓时 手动地传递旋转运动，螺纹杆6具有把手11，以便按期望的方式通过装置1的旋转运动制出 外轮廓。为了适配不同的工件直径，成型工具3借助于支架12可松开地固定在装置1上。因此可以毫无问题地在具有圆形的横截面的几乎任意的工件2上制出外轮廓，而不降低疲
劳强度。
权利要求
1.用于在工件O)中通过无切削的成型制出外轮廓的装置(1)，其包括至少一个成型 工具(3)，该装置构成为可移动携带的手持式装置，并且成型工具C3)在力流平面中对置于 锁紧元件(4)地设置，成型工具( 和锁紧元件(4)能彼此相对进给，并且能调到至少一个 静止位置，在所述静止位置中工件( 能导入到成型工具C3)与锁紧元件(4)之间，其特征 在于工件(2)能在成型工具(3)与锁紧元件(4)之间切向地导入和取出并且成型工具(3) 具有无升角的轮廓并且根据要制出的外轮廓的期望的升角在力流平面内能相对于工件(2) 的纵轴线以可调节的倾角定位。
2.按权利要求1所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)在其面向成型工具(3)的 一侧上具有在35°与140°之间的角度。
3.按权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)具有至少一个压紧轮 并且与成型工具位于力流平面中。
4.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)构成为至少一 个另外的成型工具。
5.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)至少部分由具 有相对于工件降低的滑动摩擦阻力和较小的表面硬度的材料构成。
6.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于成型工件(3)能借助于支座 (12)可松开地、尤其是可更换地固定在装置(1)上。
7.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于成型工具C3)是螺纹滚压工具。
8.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)借助于导轨可 移动地设置在装置(1)上。
9.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于锁紧元件(4)能借助于支承 在螺纹套筒(5)中的螺纹杆(6)进给。
10.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)，其特征在于装置(1)具有至少一个用 于手动地传递绕工件O)的旋转运动的、带有把手(11)的杠杆臂。
11.按权利要求9所述的装置(1)，其特征在于螺纹杆(6)具有构成为把手(11)的端 部段。
12.按上述权利要求至少一项所述的装置(1)的应用，所述装置应用在轴向不可接近 的工件上。
13.用于在工件上制出轮廓的无切削的成型方法，首先调到静止位置，在所述静止位置 中对应支座相对于对置的、与对应支座处于力流平面中的成型工具间隔开；将工件沿径向 导入成型工具与对应支座之间；接着将成型工具和对应支座彼此相对进给，直到期望的进 给力传递到工件上；并且最后通过相对的旋转运动制出轮廓，其中成型工具具有无升角的 轮廓并且根据要制出的外轮廓的期望的升角在力流平面中相对于工件的纵轴线以可调节 的倾角定位。
全文摘要
本发明涉及一种用于在工件(2)中制出外轮廓的装置(1)和无切削的成型方法。装置(1)构成为可移动携带的手持式装置，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)对置于锁紧元件(4)。两者位于力流平面中。锁紧元件(4)由低磨损的材料构成并且具有凹槽，其槽底平行于工件(2)的纵轴线(9)。在静止位置中工件(2)能导入成型工具(3)与锁紧元件(4)之间。为了在制出外轮廓时手动地传递旋转运动，螺纹杆(6)具有把手(11)，以便通过装置(1)的相应的旋转运动制出外轮廓。按这样的方式能在具有圆形的横截面的几乎任意的工件(2)上毫无问题地制出外轮廓，而不降低疲劳强度。
文档编号B21H3/04GK102083566SQ200980113364
公开日2011年6月1日 申请日期2009年3月3日 优先权日2008年4月17日
发明者B-A·贝伦斯, D·施尼尔, H·施密特, P·西尔伯库尔 申请人:汉诺威莱布尼兹大学