Самонарезающий винт

 

сесо1 рнера я

1 4 е 3 Hо те нi1чэснй»ея о.:о,и опте:.а т 1 Б А

Союз Советских

Социалнстмцеских

Ресяу6пик

1721 (61) Дополнительный к патент (22) Заявлено 23.04.76 (21) 23

2 л, « е 1

И 25/00 (23) Приоритет

50-57430, 50M 1431 (31) 50-89514, 50«89515 . 5089516, 50-150991(3

Опубликовано 05.03.79. Б

Государственный комитет

СССР па делам нзобретеннй и открытей

621.882.

8 (088.8) Дата опубликования опн (72) Автор изобретения

Иностранец

Фумио Хирабаяси (Япония) (71) заявитель (54) САМОНАРЕЗАЙЩИЙ ВИНТ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к крепежным элементам.

Известен самонарезающий винт для соединения листовых материалов,. содержа- б ший головку и резьбовой стержень с конусообразным хвосговиком, который- примыкает к резьбовому стержню и имеет основ ную и острую. части, причем хвостовик выпопнен о пропопьной режущей «репкой (lj; l0

Этот винт работаег с образованием стружки и с возможным образованием трещин. Пист, в который вворачивается винт, деформируется.

Известен также самонарезающий винт 15 для соединения листовых материалов, содержащий головку и резьбовой стержень с пирамидальным хвостовиком, который примыкает к резьбовому стержню и имеег основную и острую концевую части, при-20 чем на хвостовике выполнена продольная острая кромка (2J, Однако этот винт имеег те же недостатЦель изобретения повышение падеж ностм соединения;

Для достижения этой цели предложен самонарезаюший винт, содержащий головку, резьбовой стержень и заостренный конец пирамидальной формы, расположенный под резьбовым стержнем винта н состоящий из нижнего участка, который образчет заходную часть конца винта и основания, расположенного между нижним заходным участком конца винта и концом резьбового стержня винта, причем на нижнем заходном участке конца винта расположено несколько расходящихся от вершины острых боковых сторон пирамиды, а на основании расположено несколько округленных боковых сторон пирамиды. Округленные наруж» ные края этих боковых сторон по мере приближения к нижнему концу резьбового стержня постепенно расширяются.

На фиг. 1 показан предлагаемый самонарезаюший винт, вворачиваемый в тонкий лист; на фиг. 2 - нижний конец стержня этого винта; на фиг. 3-5 — сечения АА, 65l72l

Б Б и В В фиг. 2 на фиг. 6 - конец вин те с несколькими витками резьбы; на фнг. 7конец винта, ввернутого в лист; На фиг. 8то же, а листе винтом отогнут выступ; на фиг. 9 - винт с пирамидальным концом; на фиг. 10 - сечение Г-Г фиг. 9; на фиг, 11-конец винта (вариант); нефиг. 12сечение Д-Д фиг. 11; на фиг. 13» конец винта(вериант); на фиг. 14 — сечение ЕЕ фиг.. 13; на фиг. lv - концы винта(ваГ t0 риант); на фиг.,16 - сечение И-И фиг. 15; на фиг. 17 конец винта (вариант); на фиг. 18 - сечение К-К фиг. 17; на фиг. 19 конец винта (вариант) „ на фиг. 20 t5 сечение Л-Jl фиг. 19; íà фиг. 21 — элементы конца винта, изображенного на фиг. 19; на фиг. 22 - конец винта (вариант). :на фиг. 23 — то же, после нарезки на конце винта резьбы; на фиг. 24 - конец винта (вариант).

29

Самонареэающий винт для заворачивання в лист состоит иэ головки l, резьбом вого стержня 2 цилиндрической формы, нереэьбового конца 3 пирамидальной формы с вершиной 4. Конец винта разделен на две части: нижнюю часть 5 с острыми боковыми сторонами 6, расходящимися or вершины, и основание 7 со скругленными боковыми сторонами 8, фричей высота нижней части винта равна ll (см. фиг. 6), а ее поперечное сечение (см. фиг. 3) имеег форму квадрата.,Высота основания 7 винта равна H -.) (см. фиг. 6), и его сечение постепенно увеличивается по мере приближения к концу резьбового стержня. При этом увеличиваются и скругленные участки боковых сторон 8, Нижняя часть конца винта служит для рессверливания отверстия в листе и начального за- с хода в него винта, а основание 7 обеспе- чивает увеличение диаметра отверстия и образование на листе выступа.

Угол скоса 9 пирамидального конца

3 лежит в пределах 25-45 (см.фиг. 6) и выполняется в зависимости от твердости листа, в который вворачивается винт.

Если лист изготовлен из стали или другого твердого материала, то угол 8g должен составлять приблизительно 45о, а для листов из алюминия или другого сравнительно мягкого материала применяются винты с углом скоса около 25 . Кроме того, количество граней у пирамидально, го конца винта может быть различным, причем для листов иэ более твердых магерггаггоа желательно использовать винты с большим количеством граней. Однако их . не должно быть больше семи, так как иначе форма конца приближается к конической, в результате чего концентрация напряжений у каждой боковой стороны уменьшается и отверстие 9 (см. фиг, 7) не удается )развернуть до требуемого диаметра с образованием на листе выступа 10 необходимой высоты беэ появления в респоло» жецном вокруг отверстия 9 металле листа нежелательных трещин, Высота и < эаходной части конце 5 винта выбирается с учетом толщины листа. Кроме гого, размеры и кривизну скругленных боковых crîюн 8 пирамиды также следует выбирать

G зависимости от толщины листа и cr3oéñra материала листа.

Винт устанавливается в обычное приспособление для вворечивания и концом в требуемом месте листа делает небольшое заходное отверстие, Диаметр этого огаерстия затем нижней частью 5 конца винта увеличивается до d g (см. фиг. 7) за счет того, что острые боковые стороны

6 пирамиды срезают металл листа. ДиаМегр J равен наибольшему наружному

i диаметру нижней части 5 конца 3 винта.

После этого в отверстие начинает входить основание 7 конца. винта, в результате чего в листе образуются отверстие и кольцевой выступ 10 на. обратной стороне ииста (см, фиг. 8). Затем через отверстие входит резьбовой стержень винта, Koroðûé нарезает в листе внутреннюю резьбу за счет эффекте самонареэания, создаваемого витками 11 резьбы, имеющейся на резьбовом стержне винта.

Во время вворачивания в лист винта благодаря тому, что скругленные боковые стороны 8 пирамидального конца винта имеют гладкую, постепенно увеличивающуюся снизу вверх наружную поверхность, начальное эаходное отверстие, образованное в листе его нарезающим концом, цостепенно увеличивается в диаметре. За счет развальцовки отверстия на обратной стороне листа получается кольцевой Bbl» ступ беэ трещин с требуемой для прочного крепления винта высотой. Кроме тогЬ;. на внутренней стенке отверстия и выступа отсутствуют какие-либо надрезы, обусловленные воздействием На металл листа резI личных режущих поверхностей вворачива3 емого в лист винта.

Винты, показанные на фиг. 9-18, обеспечивают удаление стружки, образующейся при рассвераивании листа острыми боковыми сторонами пирамидального конца в*..нта. Отверстие должно иметь более гладкую внутреннюю поверхность, что способ651721 стнует снижению вероятности образования трещин в металле листа при формировании выступа.

Иа пирамидальном конце 3 винта, показанного на фиг. 9 и 10, на противоположных гранях нижней части 5 сделаны две канавки 12. Каждая из них постепенно расширяется кверху, начиная or вершины, и расположена, вдоль острой боковой стороны 6 пирамиды, образуя острую ре- 1Î жушую кромку 13 и плоскую вертикальную заднюю грань 14, идущую по диагонали в направлении к вертикальной оси пирамидального конца винта. Во время вворачивания винта в лист режущие кромки

13 легко срезают стружку, которая удаляется из отверстия в листе через канавки.

Нижняя часть пирамидального конца винта, изображенного на фиг. 11 и 12, срезана наполовину по диагонали, в резуль- о

rare чего образуются задняя грань 14 и две острые режушие кромки 13; под воздействием которых во время вворачивания винта в лист нарезается стружка, удаляющаяся из отверстия через зону, примыкающую 5 к задней грани.

На пирамидальном конце винта, показан« ного на фиг. 13 и 14, сделаны 9 -образные канавки 15, расположенные на наклонных гранях. нижней части 5 конца и начинающиеся в вершине 4. Такие канавки можно сделать на всех или только на двух боковых гранях нижней части заходного конца винта. Канавки могут иметь какую-либо другую форму. Образующаяся при вворачивании такого винта в лист стружка легко удаляется из отверстия в листе через упомянутые канавки. При вверачивании винтoB с заходными концами можно обеспечить необходимую высоту выступа 10, так как для этих винтов диаметр начального отверстия 9 меньше диаметра отверстия, полученного с помошью винта, показанного на фиг. 1-8. Обьясняется это тем, что каждый из заходных участков винтов, изображенных на фиг. 9»14, частично срезан, а образующаяся стружка легка удаляется из отверстия. Конкретный выбор конструкции винта (этих трех âa5О риантов) зависит от твердости, толщины и других характеристик листа, в который предполагается ввернуть тот или иной винт.

На фиг. 15 и 16 показан винт, на наружной поверхности заходной части кото55 рого выполнена спиральная канавка 16, которая начинается у вершины пирамиды и кончается у основания 7 конца винта, причем направление спирали у этой канавки совпадает с направлением резьбы 11 резьбового стержня 2 винта. Наличие такой канавки облегчает удаление стружки из отверстия, начальное сверление листа, поскольку спиральная канавка 16 способ» ствует.заходу участка 5 винта отверстие

9. Б результате sror o снижается момент, который нужно приложить к вворачиваемому в лист винту, и уменьшается отжима.ъ юшее лист усилие. Такую спиральную канавку можно также сделать и на винтах, изображенных на фиг. 9-14.

На фиг, 17 и 18 показан винт, на пирамидальном койце которого, на противоположных гранях пирамиды, сделаны ка« навки 17, и образующаяся при сверлении стружка собирается в канавках и не повреждает внутренних стенок выступа 10.

Поверхность трения пирамидального конца винта такВе уменьшается, что позволяет для образования выступа прикладывать к винту меньшую силу и тем самым уменьшить деформацию листа.

На фиг. 19-21 показан еше один вариант самонарезаюшего винта. Его конец

Ф выполнен в виде пирамиды с по крайней мере пятью гранями, так что угол В между гранями превышает 108 (см.фиг. 20).

Основание 7 пирамидального конца винта имеет квадратное сечение, однако оно может быть и треугольным, пятиугольным или многоугольным c ðaýëè÷íûì шагом вершин. В любом случае количество боковых граней 18 в основании пирамидального конца винта всегда меньше количества боковых граней 19 заходной части конца винта. С технологической гочки зрения . лучше сделать четное "количество боковых граней в обеих частях пирамидального конца винта. Так, например, если основание имеет четыре боковые грани 18, то в нижней части конца .винта лучше сделать либо шесть, либо восемь боковых граней. При такой конструкции угол 8р при вершине пирамиды (см. фиг. 19) может составлять любую величину в пределах or 25 до 45, а угол 6 должен о быть либо равен либо больше, угла 8>.

Оптимальные значения углов 6 и 94 определяются твердостью и толщиной листа, а также размерами самого винта. Для листов из стали или другого твердого материала средней толщины углы 8 и 6 должны быть около 45О, а для тонких листов из алюминия или другого мягкого материала эти углы должны быть около

25о. Количество граней 18, 1.9 в обеих частях пирамидального конца винта так7 651721 8 же зависит от твердости и толщины лис- увеличению внутреннего диаметра кольцега, причем, чем тверже и чем толще лист, вого выступа. С другой стороны, разница тем их должно быть больше. В основании между наружным диаметром резьбы j3 и

KoHQa винта не следует, однако, делать диаметром Jg достаточно большая, блаболее семи граней, raK как при этом фор- 5 гоцаря чему резьбовой стержень.Винта не ма основания приближается к конической, легко входит внутрь листа, При этом диачто может отрицательно сказаться с точ- метр 4. превышает внутренний диаметр ки зрения концентрации напряжений у резьбы I3 . скругленных боковых сторон пирамиды на Известно, что при накатке резьбы наэффективности увеличении начального диа- 10 ружный диаметр резьбы 2 получается авметра отверстия до размеров, позволяю- томатически без снижения прочности винщих без появления трещин вокруг отверс- та и уменьшения среднего диаметра рез

TBQ получить требуемую высоту выступа. бы Д@ (диаметра заготовки). Таким обраВысота нижней части пирамидальйого кон-,„ зом, йринимая диаметр 3 равным или неца винта равна h1 (см. фиг. 19), а высо-15 сколько меньшим диаметра 3 нужную та основания конца вийта равна (Й - P) ). разницу в диаметрах Q и (3 можно полуможно полу

Величина Я должна быть рМна или мень- чит очень просто. ше одной трети величины Н, что способ- B винте, показанном на фиг. 22 и 23, ствует более эффективному образованив вы- имеется направляющий поясок, состоящий ступа, а абсолютные значения величин 1 О из конической фаски 20 и цилиндрической и Н выбираются с учетом толщины листа "части 21, который расположен между конПри вворачивании винта в лист c ïîìî«äîì резьбового стержня 2 и верхней часщью обычного инструмента, применяемого тью пирамидального конца винта, причем, для этих целей, вначале острым" Койцом - "диаметр цилиндрической части 21 равен винта в нужном месте листа делается не-. 25 Масимальному диаметру основания 7 конбольщое отверстие, которое затем рассвер- -"- ца винта и меньше среднего диаметра ливается нижней частью Монца винта до - резьбы d и может быть уменьшен до диаметра d< . Поскольку нижняя "часть кон- внутреннего диаметра резьбы d4 . Налица винта имеет более пяти боковых граней":"= чие такого направляющего пояска обеспе18, а углы 62 превышают 108, то.каждая чивает более плавное и легкое вворачйваиз боковых сторон 6 в начальной стадии ние винта- в лист, даже если последний устайовки винта создает определенное pac- имеет сравнительно большую толщину и сверливающее действие. При", атом естест-- твердость. венно образуется стружка которая о стен- - Операция вворачиванйя этого винта в ки отверстия-в листе не царапаетСя, что лист ничем не отличается or вворачива35 исключает образование" и зойе "выступа - " ния рассмотренных выше винтов. Однако нежелательных трещин. После того как благодаря налйчию направляющего пояска с помощью нижней части конца вийта в . захбд в лист резьбового стержня вин а листе Сделано отверстие диаметром 8 ; :. пройсходит более легко. Вйнт такой конс40 з йего входит основание 7 конца винта, . трукции лучше всего применять для толв результате чего диаметр отверстий "уве-. стых. и сравнительно твердых листов. Наличивается с одновременным образовани-- правляющий поясок можно выполнить в ем .на обратной стороне кольцевого вы» . виде либо только одной конической фаски, ступа. Если угол 84, сделать большим -" ° либо только одного цилиндрического о45 угла 6, то. основание конца винта будет яска без фаски. легко и плавно входить в рассверлениое . Все винты рассмотренных выше типов перед этим отверстие. После образовайия можно вворачивать в листы с предвари кольцевого выступа и захода в него резь-" .::. тельно просверленными небольшими от бового стержня виита внутри кольцевого .. :,.верстиями 22 (cM. фиг. 24); тогда orna выступа нарезается резьба, собтветствую- дает необходимость в заострении нижне- щая по форме и размерам нарезанной на, го конца винта; т.е. винт может иметь - винте резьбе (аналогично самойарезаю- скругленйый нижний конец (см. фиг. 24). щим винтам других типов). -., Такой винт следует вворачивать в очень

Во всех рассмотренных вариантах мак- толстый лист.

55 симальный диаметр gg основания конца . Следует особо подчеркнуть, что у всех винта делается либо равным, либо несколь- предложенных винтов на основании пирамико меньшим диаметра J> резьбового стерж- дального конца винта отсутствуют какиеня винта, что препятствует черезмерному либо острые кромки, витки резьбы, канав651721 ки, прорези и г.п„которые могли бы повредить внутреннюю стенку кольцевого выступа. Основание пирамидального конца винта имеет, кроме того, симметричную форму, что препятствует возникновению виббваций при заворачивании винта в лист.

Ф ормула из обретения

16

1. Самонарезающий винт для соединения листовых материалов, содержащий го-„. ловку и резьбовой стержень с пирамидаль-»" ным хвостовиком, который примыкает к

1$ резьбовому стержню и имеет основную и острую концевую части, причем" на" хвосто вике выполнена продольйая острая кромка, о т л и ч а ю щ Й" Й с я тем,"что, с tleлью повышения надежности соединения, йа койцевой части хвостовика выполнейы несколько продольных острых кромок, а на . основной части - несколько скругленных кромок, ширина которых постепенно увеличивается в направлении от концевой части . хвосговика к реэьбовому стержню.

2. Винт по и. I, о т л и ч а ю щ и йс я тем, -что на концевой части хвостовика выполнена по крайней мере одна канавка, простирающаяся вдоль одной из упомя-+ нугых острых кромок, причем Эта канавка образует своим краем режущую кромку, просгираюшуюся -вдоль - гетрой кромки, и плоскую заднюю грань, найрав упомянутой режущей кромки и вертикальной центральной оси винта, 3. Винт по и. 1, о r л и ч а ю щ и йс я тем, что на наружной поверхности концевой части хвостовика выполнена спиральная канавка, причем направление спиpBilH такое же, как у резьбовой нарезки стержня.

4. Винт по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на одной из граней хаосгавика между соседними кромками выпоЛПФ на по крайней мере одна вертикальная канавка.

5; Винт по h, 1, о т л и ч а ю щ и йС я тем, что концевая часть хвосговика имеет в йоперечн»ом сечений форму правильного многоугольника с по крайней мере -пятью вершинайи",а основная часть хвосговика имеет в"поперечном сечении форму правильного многогранника с по крайней мере тремя скругленными верши« нами, причем количество боковых сторон пирамиды в концевой части хвостовика больше количества боковых сторон пирамиды в основной части.

: Приоритет по 1 и 4 пунктам исчислять с 25.04.75.

Приоритет по 2 и 3 пунктам исчислять с 24.06.75.

Приоритет по 5 пункту исчислять с

04.11.75.

Источники информации,, принятые во вниманйе при зксйертизе

1. Патент США l4 3682038, 2. Патент ФРГ l4 1675648, кл. 47а.1, 1970.

651721

Фиг. 2f

Фиг. 22

Составитель А. Проконичев

Редак тор Н, Вирко Те х ред Л. Алферова корректор П. Макаревич

Заказ 84 7!5 8 Тираж 1138 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Уд

Фиг. /У и-л

Филиал ППП "Патент",.r. Ужгород, ул. Проектная, 4