DE2508065A1 - Presswerkzeug fuer pulvermassen - Google Patents

Description

• Preßwerkzeug für Pulvermassen Die Erfindung bezieht sich auf ein Preßwerkzeug zum Verdichten von Pulvermassen, insbesondere auf ein Preßwerkzeug zum Verdichten von metallischen Pulvermassen zu Körpern mit in Schraubenlinien verlaufenden Konturen.
• Es wurde bereits vorgeschlagen, pulverige Massen unter Verwendung einer Matrize und eines Stempels von geeigneter Form zu einem Schraubenrad zu verdichten und die verdichtete Masse anschließend zu sintern. Während des Verdichtens oder Pressens bewegt sich der Stempel unter Drehung um seine Längsachse in die Matrize hinein und folgt dabei mit seinen schraubenlinienförmigen Konturen denen der Matrize. Wird dabei die Drehung allein durch das Zusammenwirken der Eonturwn des Stempels mit denen der Matrize hervorgerufen, so tritt an diesen beiden Teilen ein starker Verschleiß auf. Es wurde deshalb vorgeschlagen, den Stempel bei seiner Axialbewegung gegenüber der Matrize unabhängig in Drehung zu versetzen. In einer zu diesem Zweck vorgesehenen Anordnung erfolgt der Drehantrieb des Stempels über ein System von Nocken und Hebeln. Dieses System ist jedoch sehr aufwendig und kompliziert und eignet sich deshalb nicht für Preßwerkzeuge in maschinell angetriebenen Pressen mit hohen Arbeitsgeschwindigkeiten.
• Gemäß der Erfindung ist ein Preßwerkzeug der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch eine mit der Pulvermasse beschickbare Matrize von einer den herzustellenden, in Schraubenlinien verlaufenden Konturen entsprechenden Form und durch einen der Matrize komplementär geformten Stempel, welcher zum Verdichten der Pulvermasse in der Matrize dieser gegenüber axial beweglich ist, wobei eines der beiden Teile in einer in Schraubenlinien mit einer der der herzustellenden Konturen entsprechenden Steigung verlaufenden Lageranordnung gelagert ist, so daß das betreffende Teil bei einer Axialbewegung der beiden Teile relativ zueinander derart in Drehung versetzbar ist, daß die schraubenlinienförmigen Konturen des einen Teils denen des anderen Teils folgen.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Preßwerkzeug der eingangs bezeichneten Art gekennzeichnet durch eine oben und unten offene Matrize von einer den herzustellenden, in Schraubenlinien verlauSenden Konturen entsprechenden Form, durch einen vom unteren Ende her in die Matrize einführbaren ersten Stempel von einer der der Matrize komplementären Borm, und durch eine erste, eines der beiden Teile relativ zum anderen schraubenlinienförmig beweglich führende Lageranordnung mit wenigstens einer entlang einer Schraubenlinie mit einer der der herzustellenden Konturen entsprechenden Steigung verlaufenden Rille und in der Rille geführten Wälzkörpern, wodurch das eine Teil bei einer Axialbewegung relativ zum anderen entsprechend dem Verlauf der schraubenlinienförmigen Eonturen desselben geführt ist.
• Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs und Fig. 2 eine aufgeschnittene, schematisierte Schrägansicht einer Umlauf-Lageranordnung für einen unteren Stempel des Preßwerkzeugs.
• Das dargestellte Preßwerkzeug zum Verdichten einer metallischen Pulvermasse zu einem Schraubenrad hat einen feststehenden Natrizenblock 2 mit einem in dessen Oberseite yersenkten, ringförmigen Matrizenhalter 4. Eine in die Offnung des Natrizenhalters 4 eingesetzt, buchsenförmige Matrize 6 hat einen den Konturen des herzustellenden Schraubenrads entsprechend geformten Hohlraum. Die Matrize hat offene obere und untere Enden zum Einführen jeweils eines oberen und eines unteren Stempels 8 bzw. 10, deren Endstücke 8' bzw. 10' ein dem Innenraum der Matrize komplementäres Profil haben.
• Der in Axialrichtung relativ zum Matrizenblock 2 bewegliche untere Stempel 10 sitzt auf einer Halterung 12 und durchsetzt eine Bohrung des Matrizenblocks 2, so daß er von unten her in die Matrize einführbar ist. Der Stempel 10 ist mittels eines Drucklagers 14 drehbar in der Halterung 12 gelagert und im Matrizenblock 2 in einer schraubenlinienförmigen Umlauf-Lageranordnung 16 geführt, welche ihn bei einer Axialbewegung relativ: zum Matrizenblock 2 in Drehung versetzt.
• Die Lageranordnung 16 enthält eine einen Teil des Stempels 10 umgebende Buchse 18, in deren Außenfläche eine Anzahl von entlang Schraubenlinien mit einer dem des Profils des Stempels entsprechenden Steigung verlaufenden Rillen 20 gebildet ist. Die Buchse 18 ist von einer feststehenden Buchse 22 umgeben, welche in der zylindrischen Bohrung eines in die Unterseite des Matrizenblocks 2 eingesetzten Halterings 23 angeordnet ist. An ihrer Innenfläche hat die feststehende Buchse 22 eine Anzahl Rillen 24 mit einem dem der Rillen 20 komplementären Profil, und in ihrer Außenfläche sind weitere in Schraubenlinien verlaufende Rillen 26 gebildet. Die inneren und äußeren Rillen 24 bzw. 26 sind über an den Enden der Buchse 22 vorhandene Radialrillen 28 paarweise miteinander verbunden.
• In den Rillenpaaren 20, 24 sind Wälzkörper in Form von Kugeln frei beweglich geführt. Bei einer Bewegung des Stempels 10 gelangen die Kugeln nacheinander an das eine Ende der Rillenpaare 20, 24, rollen von hier aus entlang den Radialrillen 28 zur zugeordneten Rille 26 und laufen dann entlang dieser und über die Radialrille 28 an der anderen Seite der Buchse zurück zu dem jeweiligen Rillenpaar 20, 24.
• Die Rillen 20, 24 haben vorzugsweise dreieckiges Profil, während die Rillen 26 und 28 als Rechtecknuten ausgeführt sind.
• Zur Bildung einer Bohrung oder einer anderen das Schraubenrad axial durchsetzenden Öffnung dient ein Kernstab 32, welcher durch einen axialen Durchlaß des unteren Stempels 10 in den Formhohlraum hineinragt. Der Kernstab 32 ist mittels eines feststehenden Haltestücks 34 in einer zylindrischen Bohrung in der Halterung 12 des StempeSs-10 gehalten, so daß er den Axialbewegungen des Stempels 10 nicht folgt. Vorzugsweise ist der Kernstab:32 mittels eines Lagers, etwa eines Axiallagers 36 im Haltestück 34 gelagert, so daß er relativ zum Matrizenblock 2 frei drehbar ist.
• Der von oben her in den Matrizenhohlraum einführbare obere Stempel 8 sitzt in einer abgestuften Axialbohrung einer oberen Halterung 38 und ist mittels eines Drucklagers 40 drehbar darin gelagert. Zwischen einem in dem erweiterten Teil der abgestuften Bohrung verschieblich geführten Tragring 42 und dem konzentrisch darin angeordneten Stempel 8 ist eine weitere Schraubenlageranordnung 43 vorgesehen. Diese weist eine ein Teil des Stempels 8 umgebende Buchse 44 auf, mit einer Anzahl von den Rillen 20 entsprechenden, entlang Schraubenlinien verlaufenden Rillen 46, deren Steigung der des Profils des oberen Stempels 8 entspricht. Eine die Buchse 44 umgebende und im Tragring 42 befestigte, feststehende Buchse 48 hat an der Innenfläche eine den Rillen 46 komplementäre Anordnung von Rillen 50. In den einzelnen Rillenpaaren 46, 50 sind Wälzkörper in Form von Kugeln geführt. Sofern der Tragring 42 im erweiterten Teil der Bohrung einen ziemlich großen Hub hat kann die Lageranordnung 43 ähnlich der Lageranordnung 16 für den unteren Stempel 10 als Kugel-Umlaufsystem ausgeführt sein.
• Zum Abwärtsbewegen des Tragrings 42 in der erweiterten Bohrung ist einer zwischen dem Tragring 42 und einer in der Bohrung vorhandenen Stufe gebildeten Ringkammer 54 ein Druckmittel, etwa Druckluft oder ein anderes Strömungsmittel, über einen Einlaß 52 zuführbar. Anderenfalls kann der Tragring 42 auch durch zwischen ihn und die Stufe der Bohrung eingesetzte Federn abwärts belastet sein.
• An der Unterseite des vom oberen Stempel 8 abwärts durchsetzten Tragrings 42 steht ein Anschlag 56 bis über das untere Ende des Stempels 8 hinaus hervor. Der Stempel 8 hat einen axialen Durchlaß für die Aufnahme des Kernstabs 32 beim Eindringen des Stempels 8 in den Matrizenhohlraum. Sofern der Kernstab 32 quadratischen oder sonstigen nicht kreisförmigen Querschnitt hat; ist im axialen Durchlaß des Stempels 8 eine Buchse 58 mit einem dem Querschnitt des Kernstabs komplementären Innenquerschnitt drehbar gelagert. Ein Kopf 58' der Buchse 58 stützt sich über ein Drucklager 60 in der Halterung 38 ab. Die Buchse 58 ist durch eine Spiralfeder 62 zwischen dem Kopf 58' und dem Drucklager 60 in eine Ausgangsstellung belastet, in welcher ihr Innenprofil beim Eindringen des Stempels 8 in den Matrizenhohlraum mit dem Profil des Kernstabs 32 fluchtet.
• Zum Gebrauch werden der obere und der untere Stempel 8 bzw. 10 mittels ihrer Halterungen 38 bzw. 12 an den einander gegenüberstehenden Preßbacken einer Presse angebracht, und der untere Stempel 10 wird so eingerichtet, daß er das untere Ende des Natrizenhohlraums verschließt. Darauf wird der Matrizenhohlraum über einen (nicht gezeigten) Einfülltrichter mit einem Metallpulver gefüllt. Nach dem Beschicken der Matrize 6 mit der notwendigen Pulvermenge wird der obere Stempel 8 abwärts in Richtung auf den Matrizenhohlraum bewegt. Kurz vor dem Eindringen des Stempels 8 in die Matrize 6 setzt der Anschlag 56 auf dem Matrizenhalter 4 auf, so daß sich dann der Tragring 42 relativ zum Stempel 8 und zu seiner Halterung 38 aufwärts bewegt. Diese Relativbewegung bewirkt über die Lageranordnung 43 eine Drehbewegung des oberen Stempels 8. Beim Eindringen des oberen Stempels 8 in den Matrizenhohlraum zum Verdichten des darin enthaltenen Metallpulvers dreht sich der Stempel 8 somit fortlaufend und folgt damit dem schraubenlinienförmigen Profil des Natrizenhohlraums.
• Ist dann das Pulver bis zum gewünschten Grad verdichtet, so wird der Stempel 8 aufwärts aus dem Matrizenhohlraum hervorgezogen und dabei mittels der Lageranordnung 43 in gegenläufige Drehung versetzt.
• Nach dem Hervorziehen des oberen Stempels 8 wird der untere Stempel 10 mittels der Halterung 12 aufwärts bewegt, um die verdichtete Pulvermasse aus dem Matrizenhohlraum zu stoßen. Dabei wird der untere Stempel 10 mittels der Lageranordnung 16 relativ zum Matrizenblock 2 in Drehung versetzt, so ~ daß er dem schraubenlinienförmigen Profil des Natrizenhohlraums folgt. Während dieser Bewegung kann sich der Kernstab 32 zusammen mit der verdichteten Pulvermasse bei deren Austritt aus dem Matrizenhohlraum drehen, so daß sich die verdichtete Masse ausschließlich linear entlang dem Kernstab 32 verschiebt, was insbesondere bei einem quadratischen oder sonstwie nicht kreisförmigen Querschnitt des Stabs notwendig ist.
• Nach dem Hervorstoßen der verdichteten Masse aus dem Matrizenhohlraum wird der untere Stempel 10 abwärts zurückgezogen, worauf sich die beschriebenen Vorgänge wiederholen können. Die verdichtete Masse wird anschließend in bekannter Weise gesintert.
• Das beschriebene Preßwerkzeug eignet sich insbesondere für die Verwendung an einer maschinell angetriebenen Presse, aa :3 relativ wenige bewegliche Teile aufweist und mit der bei-solchen Pressen üblichen hohen Arbeitsgeschwindigkeit betreibbar ist.
• Wenngleich gemäß vorstehender Beschreibung der obere Stempel abwärts in den Hohlraum der feststehenden Matrize bewegt wird und die Stempel in Drehung versetzt werden, kann eine entsprechende Relativbewegung auch dadurch herbeigeführt werden, daß der Matrizenblock aufwärts in Richtung auf den oberen Stempel bewegt und/oder in Drehung versetzt wird.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Preßwerkzeug zum Verdichten einer Pulvermasse zu einem Körper mit in Schraubenlinien verlaufenden Konturen, g e k e n n z e i c h n e t durch eine mit der Pulvermasse beschickbare Natrize von einer den herzustellenden, in Schraubenlinien verlaufenden Konturen entsprechenden Form und durch einen der Matrize komplementär geformten Stempel, welcher zum Verdichten der Pulvermasse in der Matrize dieser gegenüber axial beweglich ist, wobei eines der beiden Teile in einer in Schraubenlinien mit einer der der herzustellenden Konturen entsprechenden Steigung verlaufendenjlageranordnung gelagert ist, so daß das betreffende Teil bei einer Axialbewegung der beiden Teile relativ zueinander derart in Drehung versetzbar ist, daß die schraubenlinienförmigen Konturen des einen Teils denen des anderen Teils folgen.

2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die in Schraubenlinien verlaufende Lageranordnung eine Anzahl von in Schraubenlinien verlaufenden Rillen an dem einen Teil, eine Anzahl von jeweils einer Rille an dem einen Teil zugeordneten Rillen an einem das betreffende Teil tragenden Teil und zwischen den einander zugeordneten Rillen angeordnete Kugeln aufweist.

3. Preßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Lageranordnung ein Eugel-Umlaufsystem darstellt.

4. Preßwerkzeug nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t durch einen frei drehbaren, in die Matrize hineinragenden Kernstab.

5. Preßwerkzeug zum Verdichten einer Pulvermasse zu einem Körper mit in Schraubenlinien verlaufenden Konturen, g e k e n n z e i c h n e t durch eine oben und unten offene Matrize von einer den herzustellenden, in Schraubenlinien verlaufenden Konturen entsprechenden Form, durch einen vom unteren Ende her in die Matrize einführbaren ersten Stempel von einer der der Matrize komplementären Form, und durch eine erste, eines der beiden Teile relativ zum anderen schraubenlinienförmig beweglich führende Lageranordnung mit wenigstens einer entlang einer Schraubenlinie mit einer der der herzustellenden Konturen entsprechenden Steigung verlaufenden Rille und in der Rille geführten Wälzkörpern, wodurch das eine Teil bei einer Axialbewegung relativ zum anderen entsprechend dem Verlauf der schraubenlinienförmigen Konturen desselben geführt ist.

6. Preßwerkzeug nach Anspruch 5, ferner g e k e n n -z e i c h n e t durch einen vom oberen Ende her in die Matrize einführbaren zweiten Stempel mit einer der der Matrize komplementären Form und durch eine den zweiten Stempel in einer Halterung führende zweite Lageranordnung mit wenigstens einer entlang einer Schraubenlinie mit einer der der herzustellenden Konturen entsprechenden Steigung verlaufenden Rille und in der Rille geführten Wälzkörpern, wodurch der zweite Stempel bei einer relativen Axialbewegung zwischen ihm und der Matrize entsprechende dem Verlauf der schraubenlinienförmigen Konturen der Matrize geführt ist.

7. Preßwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die erste Lageranordnung einander zugeordnete, in bezug auf den ersten Stempel bzw. auf die Matrize fest angeordnete, in Schraubenlinien verlaufende Rillen aufweist, in denen Wälzkörper in Form von Kugeln geführt sind.

8. Preßwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die erste Lageranordnung sich jeweils zwischen den Enden der einander zugeordneten Rillen erstreckende Rillen aufweist, entlang welchen an einem Ende der einander zugeordneten Rillen austretende Kugeln zum anderen Ende der einander zugeordneten Rillen zurückführbar sind.

9. Preßwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die zweite Lageranordnung einander zugeordnete, in bezug auf die Halterung bzw. auf den zweiten Stempel fest angeordnete, in Schraubenlinien verlaufende Rillen sowie in den Rillen geführte Wålzkörper in Form von Kugeln aufweist.

10. Preßwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Matrize feststehend angeordnet ist und daß der erste und der zweite Stempel relativ zur Matrize hin und her beweglich geführt sind.

11. Preßwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Natrize eine Form zum Herstellen eines Körpers in Form eines Schraubenrades hat.

12. Preßwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,- daß der erste Stempel rohrförmig ist und daß sich ein frei drehbarer Kernstab durch den ersten Stempel hindurch axial in die Matrize hinein erstreckt, wobei der erste Stempel relativ zum Kernstab hin und her bewegbar ist.

13. Preßwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der zweite Stempel rohrförmig ist und daß im zweiten Stempel eine Buchse mit einem dem Außenquerschnitt des Kernstabs komplementären Innenquerschnitt drehbar gelagert ist, in welcher der Kernstab beim Eindringen des zweiten Stempels in die Matrize Aufnahme findet.

14. Preßwerkzeug im wesentlichen wie vorstehend anhand der Zeichnung beschrieben.

L e e r s e i t e