DE1946151A1 - Ziehwerkzeug aus Sechskantstaeben mit Schmiersystem - Google Patents

Description

Ford-Werke Aktiengesellschaft, 5 Köln-Deutz 1, Ottoplatz "Ziehwerkzeug aiia Sechskant st ab en mit Schmiersystem··

Die Erfindung betrifft ein Ziehwerkzeug zum Verformen von Werkstücken aus Metall,

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf stufenförmige Ziehwerkzeuge gemäß einer nicht zum Stande der Technik gehörenden Anmeldung! sie kann jedoch auf andere bekannte Ziehwerkzeuge ausgedehnt werden.

Ein Ziehwerkzeug, auf das die Erfindung angewendet werden soll, besitzt einen Stempel und eine Matrize, beide aus stufenförmig angeordneten Stäben, die, vorzugsweise von sechseckigem Umriß, versetzt gegeneinander angeordnet sind, Der-

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artige Ziehwerkzeuge sind nach einer nicht zum Stande der Technik gehörenden Anmeldung bekannt.

Jeder der Stäbe des Stempel- bzw, Matrizenteile, aus denen das Ziehwerkzeug besteht, ist in einem numerisch gesteuerten und automatischen Verfahren hergestellt. Jeder Stab hat ©ine bestimmte Länge« Er ist so in zwei Teile geschnitten, daß die Stab-Endflächen Stufen einer Grobfläche.darstellen, die der· schlußbearbeiteten Ziehfläche nahekommt. Jede Teilfläche hat eine andere Normalen-Richtung* Einer der Stababschnitte jedes Stabes bildet einen Teil der Zusammenstellung eines Ziehwerkzeug-Teiles ₈ zum Beispiel des Stempels, und der Gegenabschnitt des Stabes ein Element des anderen Teiles. Die Flächen der zusammengehörenden Stababschnitte liegen sich bei genauer" Deckung gegenüber.

Die Flächen der stufenartigen Endbereiche der Stäbe treten in einem Ziehwerkzeug mit dem Blech in Kontakt, wobei ein konkaver Bereich der Stempeloberfläche einem konvexen Bereich der Matrizenoberfläche entspricht und umgekehrt. Wenn Stempel und Matrize zur Deckung gebracht werden, wird das Blech in bestimmten Bereichen des Ziehwerkzeuges gezogen und gedehnt, während in anderen Bereichen verhältnismäßig kleine Blechverformungen auftreten.

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Dabei ist wünschenswert, die Oberflächen-Bereiche der stärksten Metallverformung zu schmieren. Dies geschieht durch Anbringen einer Fase an der Kante bei bestimmten Stäben des Stempels bzw. der Matrize, und durch Anbringen von Abkantungen an den Stabenden» die den Ziehflächen gegenüberliegen. Auf diese ¥eise kann Schmierstoff in die Kanäle, die sich aufgrund der Fasen ergeben, verteilt werden, wobei der Schmierstoff schließlich die Oberfläche von Stempel bzw. Matrize doz-t erreicht, wo das rohe Blech berührt wird. Die Schmierst of f vor sorgung kann kontinuierlich oder synchron zu der Ziehbewegung des Stempels bzw. der Matrize erfolgen.

Das Fasen der einzelnen Stäbe kann in dem numerisch kontrollierten und automatisierten Herstellungsprozeß geschehen, der zui' Herstellung der Stababschnitte selbst verwandt wird.

Unter bestimmten Umständen können die zusammengehenden Stempel- und Matrizenteile Lufteinschlüsse erzeugen. Dagegen müssen Entlüftungsöffnungen in den Zx«hwerkzeug-Teilen vorgesehen werden, damit die Luft aus solchen Einschlüssen entfernt wird, wenn Stempel und Matrize beim Metallziehen zusammen kommen. Das gleiche grundsätzliche Verfahren für die Herstellung der Schmierkanäle kann auch zur Herstellung der Entlüftungskanäle benutzt werden. Die Lage der Lüftungs- oder Schmierkanäle kann je nach Erfordernis bestimmt und in das automatische, numerisch gesteuex*te Programm eingeführt werden, das weiter unten er-

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läutert wird. Im Programmablauf erfolgt das Fasen der Stabelemente*

Sollen für das gezogene Blech Ausstoßer in Stempel oder Matrize eingebaut werden, so können bestimmte Stäbe aus dem entsprechenden Stempel- oder Matrizen-Abschnitt entfernt werden. Auf diese Weise werden Öffnungen geschaffen, in die die Ausstoßer eingebaut werden können. Dafür ist eine besondere Behandlung der Stäbe in den Öffnungen erforderlich, die die Ausstoßer aufnehmen sollen. Die Behandlung kann in analoger Weise wie die Herstellung der Fasen für die Belüftungs· oder Schmierölkanäle durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt ein stufenförmig aus versetzt angeordneten Stäben bestehendes Ziehwerkzeug, bei dem die Enden der Stäbe stufenartig einen Teil der Ziehwerkzeug-Oberfläche darstellen. Die Stäbe werden einzeln vor dem Zusammensetzen in bestimmter Länge mit Endflächen hergestellt, deren Flächen-Normale in eine vorher festgelegte Richtung zeigt. Der Herstellungsvorgang umfaßt weiterhin das Abheben des Metalls bei bestimmten Stäben, um Kanäle für einen Fluid-Strom herzustellen, die entweder mit einer Schmierstoffversorgungsleitung in Verbindung stehen, wobei Schmiermittel in ausgewählte Bereiche der Oberfläche fließen, oder mit Ehtlüftungskanälen ausgestattet sind, durch die Lufteinschlüsse am Werkstück beseitigt" werden können.

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Weitere Vorteile und Eigenschaften der erfindungsgemaßen Vorrichtung können aus der Beschreibung anhand der Zeichnungen ersehen werden,

Fig. 1 zeigt in perspektivischer, schematischer Form einen Teil eines Blech-Ziehwerkzeuges, nämlich einen Stempel, dessen Körper stufenförmig aus Stäben zusammengesetzt ist.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Ziehwerkzeuges (Matrize) mit darin befindlichen Öffnungen, die Blech-Ausstoßer aufnehmen können, zum Beispiel hydraulisch betriebene Ausstoßer-KoIben.

Fig. 3 zeigt einen Teil eines Ziehwerkzeuges, wie zum Beispiel die in Fig. 2 dargestellte Matrize, die sich mit einem gegenüberliegendem Stempel mit einem Blech-Werkstück dazwischen in Deckung befindet, wobei der Stempel Entlüftungslöcher zur Entlüftung eingefangener Luft zwischen der Oberfläche des Stempels und dem gezogenen Blech-Werkstück besitzt.

Fig. k zeigt in schematischer Form Stempel und Matrize zusammengesetzt, in denen Schmierkanäle angeordnet sind.

Fig.5A,zeigen in Form eines Flußdiagramms die Verfahrens- "* ' schritte, die bei der Herstellung stufenartiger Stäbe für die Zusammensetzung von Stempel und Matrize benutzt werden»

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Um das Verständnis zu erleichtern, wird nachstehend die Bedeutung der benutzten Buchstaben-Indices erläutert:

A: automatischer Arbeitsgang
D: datengesteuerter Arbeitsgang X-Achse: Achse parallel zur Stablängsachse Ä-Achse: Drehachse um die X-Achse
C-Achse: Drehachse senkrecht zur A-^Achse.

In Fig. 1 ist ein Teil eines Stempels 10 mit konvexer Stempelfläche 12 eines Tiefziehwerkzeuges dargestellt. Der Körper des Stempels besteht aus sechseckigen Stäben 14.

Die Stäbe 14 haben eine bestimmte Länge, die sich aus der Lage der Stäbe bei der Zusammenfassung am Ende des Herstellungsganges ergibt. Die Enden der Stäbe ergeben stufenartige Teilflächen der Stempelfläche 12.

Das sechseckige Stangenmaterial, aus dem die Stäbe 14 hergestellt werden, wird maschinell auf eine festgelegte Länge gebracht und dann in zwei Stücke geschnitten. Eines dieser Stücke wird als Teilstück des Stempels 10 und das Gegenstück als Teil der Matrize verwendet, die mit dem Stempel 10 zu*- sammenwirkt. Die stabförmigen Teilstticke, die aus einem Stück hergestellt worden sind, werden fluchtend angeordnet, und die Endflächen, die durch den Schneidvorgang hergestellt werden,

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werden zu genauer Deckung gebrachte Der Winkel, in dem die Endflächen geschnitten werden, und die räumliche Winkelstellung der Stäbe während des Schneidvorganges sind im Programm des numerischen Steuersystems festgelegt.

Durch eine geeignete Verbindungstechnik, zum Beispiel Loten, werden die Stäbe 14 miteinander verhaftet. Danach kann die einer rauhen Oberfläche ähnelnde Fläche, die durch die Endflächen der Stäbe 14 gebildet wird, maschinell geglättet werden.

Fig. 2 zeigt in perspektivxscher Darstellung ein Matrizen-Teil, das Gegenstück des Stempelteils in Fig. 1, Ähnlich dem Stempelteil der Fig. 1, ist der Matrizenteil aus einzelnen Sechskantstäben 16 gebildet, die während desselben Schneidvorganges geschnitten werden, bei dem die Stäbe 14 als Teilstücke hergestellt werden. Wie oben dargestellt, ist die Länge der Abschnitte 14 und 16 und der Schnittwinkel vorbestimmt. Die Enden der Stäbe 16 bilden stufenartige Teilstücke der rauhen Oberfläche 18 des Matrizenteiles.

Nachdem die Stäbe 16 zusammengestellt und verbunden sind und damit eine Einheit bilden, kann die Oberfläche der Einheit maschinell bearbeitet werden. Bestimmte Stabteile 16 können für Ausstoßkolben und -walzen entfernt werden. Öffnungen, die · sich auf diese Weise ergeben, sind in Fig. 2 dargestellt und

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mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Teile des Ziehwerkzeuges können in ein passendes Gehäuse oder einen passenden Verbinder eingesetzt werden. Die Enden des Rohbleches werden durch den Verbinder erfaßt, bevor Stempel und Matrize in Deckung sind? dadurch wird der Bleqh-Rohling während des Ver* formungsarbeitsganges am Rand gehalten. Das Blech wird so gezogen und geformt, daß es sich der Oberflächenform des Ziehwerkzeuges angleicht. '-

Es sind zwei Verbinderteile vorhanden, nämlich ein zum Stempel gehörender Teil 24 und ein zur Matrize gehörender Teil 26. Außerdem ist eine Rückwand 28 vorhanden. In der Matrize sind außerdem in Öffnungen die Blechausstoßer 30 bzw. 32 angeordnet, Der Stempel besitzt einzelne Stäbe, deren Kanten zum Teil gefast sind und die dadurch Öffnungen bzw. Kanäle bilden. Zwei derartiger Kanäle sind mit Jk und 36 bezeichnet.

Darüber hinaus ist in Fig. 3 dargestellt, wie Stempel und Matrize der Fig. 1 bzw. 2 sich mit einem Blech-Werkstück in Kontaktstellung befinden, wobei die Fläche 12 des Stempels 10 das Werkstück 22 berührt, Die oben genannten Öffnungen können durch Abschrägen oder Fasen der Ecken von ausgewählten

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■ Sechskantstäben erhalten werden, wie aus einer vergrößerten Ansicht der Fig. 1 (Fig. 1A) ersehen werden kann. Die Abschrägung kann sich auf die gesamte Länge des Stabes erstrecken und ergibt damit einen von der Oberfläche des Stempels durchlaufenden Kanal. Eine Ecke oder jede der drei zusammengehörenden .oder sich berührenden Sechskantstäbe kann, wie in Fig. 1 dargestellt, abgeschrägt werden. Davon abweichend kann auch nur eine Ecke von einem der drei Stäbe nach Fig. 1 abgeschrägt werden. Dies würde ebenfalls eine, wenn auch kleinere Entlüftungsöffnung ergeben.

Fig. h zeigt schematisch ein Paar der Ziehwerkzeuge mit Schmiermittelfluß. Hierdurch kann ein Schmierfilm zwischen Blech-Werkstück und Werkzeug-Oberfläche aufgebaut werden. Im Beispiel eind Schmierölkanäle im Stenpel 38 vorhanden. Das zuunterst liegende Gegenstück, die Matrize 4o, ist mit einer konkaven Fläche versehen, die mit der konvexen Stempelfläche des Stempels 38 zur Deckung gebracht werden kann* Der Stempel 38 ist von einem passenden Verbinder k2 umfaßt, der mit dem Verbinder kk der Matrize kO zusammenarbeitet. Das Werkstück k6 wird von dem Verbinder erfaßt, wenn Stempel und Matrize 38 und ^O zur Deckung gebracht werden.

Der vergrößerte Teil der Schnittzeichnung der Fig. k im Bezugskreis B zeigt einen sechseckigen Stab 48, dessen Kante

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abgeschrägt ist, wodurch sich eine Flachseite 50 ergibt. Die Flaehseite erstreckt sich über die gesarate Stablänge und eingibt damit einen durchgehenden Kanal für die Verteilung von Schmierstoff aus dem oberen Teil des Stempels 38 zu der oben liegenden Fläche des Werkstückes 46. Der Aufprall des Schmierstoffes auf die Oberseite des Werkstückes ist. in der vergrößerten Schnittzeichnung des Bezugskreises A der Fig. h dargestellt. Die durchgehenden Kanäle für Schmieröl sind im Stempel 38 nur dort vorhanden, wo während der Blechverformung eine Schmierung nötig ist.

Die-spezielle Bearbeitung der ausgewählten Stababschnitte findet während desselben Herstellungsganges statt, bei dem die Teilstäbe bearbeitet und zusammengestellt werden· Die Schritte der Herstellung sind in den Fig. 5A₁ 5B und 5C dargestellt, Sie Schritte finden auf dreizehn verschiedenen Stationen statt* Jede Station 1st in der Zeichnung durch römische Ziffern bezeichnet. Einige Stationen besitzen verschiedene Unterstationen, von denen jede mit Bezugszeichen gekennzeichnet ist.

Auf Station !,Unterstation 1, wird das sechseckige Stangenmaterial durch einen Mat#rialkopf vorgelegt. Auf dieser Stufe wird die Stabauswahl durch eine programmierte Information bestimmt. Falls ein Werkstoff von besonderer Härte oder be-

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sondern chemischen Eigenschaften in einem bestimmten Bereich des fertigen Ziehwerkzeuges erwünscht ist, wird der geeignete Werkstoff auf dieser Stufe ausgewählt«

Auf Station X₁ Unterstation 2, wird der Materialkopf so gedreht, daß das richtige Stabmaterial den Schneiden vorgelegt wird. Auf Unterstation 3 wird das Stangenmaterial mit Hilfe einer Schneide abgekantet, nachdem es bis zu einem Anschlag geführt worden ist„ Die Schneide kantet das Ende des Stabes ab, wie bei Unterstation k dargestellt. Der Reibstock bei Unterstation 5 ist zu diesem Zeitpunkt bezüglich der X-Achse eingestellt, danach wird das Material in den Reibstock eingeführt. Die X-Achsen-Stellung wird entsprechend der gewünschten Stablänge bestimmt.

Auf Unterstätion 7 wird die Stange genau auf Stablänge zugeschnitten. Der entstandene Stab wird dann nach Station II überführt, wo der Stab automatisch in Stellung gegen einen Anschlag festgehalten wird und zwei Fräsen gleichzeitig über die Enden fahren. Dadurch wird eine Flachseite erzeugt, wie in Fig. 5A gezeigt. Eine der Fräsen ist zur Angleichung an Stäbe verschiedener Länge in X-Achsen-Richtung verstellbar. Die maschinell hergestellten Flachseiten stellen eine geeignete Fläche dar, um eine Kennzahl auf den Stäben einzupressen. Das Einpressen geschieht auf Station III, Unterstation 1. Die

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Markierungsköpfe werden auf die Enden der Stäbe zubewegt, nachdem diese gegen einen Anschlag festgelegt worden sind. Falls erwünscht, die Enden der Stäbe abzuschrägen, um Kanäle für den Schmierraittelfluß herzustellen,geschieht dies auf Station III, Unterstation 2« Kanäle ähnlich wie in Fig. 2 innerhalb des, Bezugskreises C dargestellt, ergeben sich bei der Endmontage, wenn die Stäbe in der genannten Art abgeschrägt werden.

Zur Herstellung eines axialen Schmiermittelkanals - dargestellt in Fig. h - wird ein ausgewählter Stab wie bei Station IV dargestellt, mit einem Stirnfräser abgefräst. Vorher muß der Stab, nach Station XV überführt und in einem Spannfutter festgehalten sein. Das Spannfutter wird um die A-Ach.se in eine bestimmte Winkelstellung gedreht, bei der die richtige Kante des in X-Richtung ausgerichteten Stabes dem Fräser zugewendet wird. Stäbe, die diese besondere Bearbeitung nicht benötigen, überspringen die Station·

Auf Station V, wird der Stab in ein Spannfutter eingeführt und bezüglich der Α-Achse winkelmäßig ausgerichtet. Anschließend wird er bezüglich der X-Achse ausgerichtet, wie in Unterstation 3 dargestellt. Dies geschieht, während die Schneide in Winke1-stellung gerichtet wird, wie in Unterstation 2 dargestellt. Auf Unterstation h werden durch den Schneidgang, wie dargestellt, zwei sechseckige Teilstäbe erzeugt. Die Basisflächen der Stäbe

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sind dabei zueinander komplementär.

In Station VI werden den geschnittenen Stabstücken die durch die Schneide entstandenen Grate mit Drahtbürsten entfernt. Nach diesem Arbeitsgang werden die Stücke automatisch von einem Förderer erfaßt und nach Station VII und anschließend zum Entfetten und Metallstrahlen nach Station VIII überführt.

Auf der folgenden Station IX wird Kupfer auf die Stäbe aufgespritzt. Falls erwünscht-, einen der Stäbe herauszunehmen, müssen.bestimmte Flächen der Stäbe mit einer abstoßenden Schicht besprüht werden, die verhindert, daß Kupfer in diesem Bereich aufgebracht wird, Falls eine Öffnung, wie zum Beispiel die bei Bezugszeichen 20 in Fig. 2, hergestellt werden soll, müssen einige Stäbe herausgenommen werden. Die Einschaltung von Kupfer oder abstoßender Schicht sowie der anderen auswählbaren Vorgänge, die während des Arbeitsablaufes notwendig sind, werden entsprechend den programmierten Daten vorgenommen. Für Gebiete des Stempels bzw. der Matrize, bei denen keine Öffnungen erforderlich sind, wird keine abstoßende Schicht aufgebracht.

Auf den Stationen X und XI werden die Stäbe automatisch so gerichtet, daß die auf Station III mit einer Kennziffer versehene Seite einem Lesekopf zugewandt ist. Der Lesekopf identifiziert die Teile. Die ungerade numerierten Stücke werden in

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eine Richtung eingespeist, die gerade numerierten in eine andere. Die zwei Stab-Gruppen werden darauf, wie beschrieben, auf den Stationen XII und XIII zusammengefaßt. Alle ungerade numerierten Stücke werden in einen Verbinder eingefüllt, dessen Länge, Breite und Tiefe dem jeweiligen Halbteil des Ziehwerkzeuges entsprechen. Die gerade numerierten Stücke werden in einem anderen Verbinder zusammengefaßt. Die Stücke sind in numerischer Ordnung angeordnet, wobei alle gekennzeichneten Seiten in die gleiche Richtung zeigen.

Wenn auch im vorstehenden Ausführungsbeispiel die Schmierstoffkanäle in Fig. h nur im Stempel 38 eingezeichnet worden sind, können jedoch ähnliche Kanäle bei der Matrize ho eingebaut werden, wobei die gleichen numerisch gesteuerten und automatischen Arbeitsgänge für die jeweiligen Stäbe zugrundeliegen.

Der Schmierstoff kann je nach Erfordernis unter Druck oder durch die eigene Schwerkraft fließen.

Die vorstehende Beschreibung betrifft lediglich ein Ausführung sbeispiel der Erfindung. Abwandlungen sind für den Durchsrchnittsfachinann möglich; diese Abweichungen sollen jedoch ebenfalls in den Bereich der Erfindung fallen.

..'" Patentansprüche

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Claims (1)

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   Patentansprüche:

   1. Ziehwerkzeug zum Verformen von Werkstücken aus Metall., gekennzeichnet durch

   a) eine Vielzahl von Stäben (14) mit einem geometrischen Querschnitt, aufgrund dessen sie dicht gepackt zusammengefaßt werden können, wobei jeder Stab (I**) eine bestimmte Länge besitzt und seine. Endfläche sich in einer Ebene mit einer vorbestimmten Oberflächen-Normalen-Richtung befindet, und dabei die Endflächen der Stäbe stufenartige Teilflächen einer Oberfläche ähnlich wie bei einem grobbearbeiteten Gußstück bilden,

   b) weiterhin durch ein Ziehwerkzeug-Gegenstück mit einer Fläche (18), die sich der Fläche des Teiles angleicht, das ähnlich einem grobbearbeiteten Gußstück ist,

   c) und dadurch, daß bestimmte Stäbe (1^, *f8) so gefast sind, daß Kanäle (3^t 36) entstehen, die von der Oberfläche ausgehen und

   d) daß die Stäbe zu einer Einheit miteinander verbunden sind, wobei die Kanäle, die durch die gefasten Stäbe entstanden sind, den Flüssigkeitsstrom durch den entsprechenden Teil des Ziehwerkzeuges ermöglichen.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, i^d^rch^g^k^nnz^ichnet^ ^daß der Kanal (3**·» 36) den Schmierstromfluß von einem Gebiet

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   des zugehörigen Ziehwerkzeug-Teiles (38 bzw. hü) zu dessen Oberfläche ermöglicht, wobei in bestimmten Bereichen ein Schmierölfilm zwischen dem Werkstück (^6) und der Werkzeug-Fläche aufgebaut wird,

   3. Verfahren zur Herstellung des Ziehwerkzeuges nach Anspruch 1 und 2, d^urci^&ekennzeichnet^ daß sechseckiges Stangenmaterial ausgewählt wird (l/2),

   daß das Stangenmaterial auf bestimmte Länge zugeschnitten ■wird (1/7),

   die zugeschnittenen Stangen in zwei Stücke geschnitten und so zwei Endflächen hergestellt werden (v/4), wobei die Endflächen Teilbereiche einer Fläche des Ziehwerkzeuges darstellen,

   daß ausgewählte Stäbe so bearbeitet werden, daß parallel zur Stabachse ein Kanal (3V, "3.6) entsteht (lV/2), die geschnittenen Stücke zu Stempel bzw. Matrize zusammengefügt werden, wobei ein Stück einen stufenartigen Teil für den Stempel und das Gegenstück einen entsprechenden Teil . für die Matrize des Ziehwerkzeugeβ bilden, weiterhin, daß der Kanal (3^, 36) einen durchgehenden Fließweg durch ein Halbstück des Ziehwerkzeuges herstellt, durch den ein Flüid-Transport möglich ist, wobei der Kanal mit der Oberfläche des Werkstückes verbunden ist, «renn das jeweilige Halbstück des Ziehwerkzeuges dieses berührt.

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   k. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet^ daß der ' Kanal (3^, 36) einen Fließweg für Schmieröl bildet, der sich-von einem Bereich der Zusammenfassung bis zu der Oberfläche des Werkstückes erstreckt, das von dem betreffenden Halbstück des Ziehwerkzenges gehalten wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet^ daß der Kanal (3^» 36) einen Entlüftungsweg ausgehend von dem Bereich zwischen Arbeitsstück und anliegender Fläche des zugehörigen Ziehwerkzeughalbstücks bildet.