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Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug für Spritz- oder Druckgussmaschinen mit zwei schliessbaren Werkzeugteile, die zwischen sich, gegebenenfalls unter Einsatz von Kernen und/oder Schiebern, einen Formhohlraum bilden und von denen der eine Werkzeugteil zumindest einen Auswerfer aufnimmt, wobei Auswerfer, Kern und Schieber als bewegliche Einsätze schiebeverstellbar in Geradführungen der Werkzugteile sitzen.
Um beim Spritz- oder Druckguss auch Werkstücke mit Hohlräumen oder Hinterschneidungen fertigen und auch wieder entformen zu können, sind Kerne, Schieber und auch Auswerfer erforderlich, die in den Werkzeugteile relatiwerschiebbar eingesetzt werden müssen. Dazu gibt es bisher Geradführungen mit zur Führungsrichtung paral- lele Gleitflächen in den Werkzeugteile und ebenfalls zur Führungsrichtung parallele Führungsflächen der Einsätze, wobei Geradführungen und Führungsflächen meist mit einer Spiel passung (H7/g6) gefertigt werden.
Auf Grund der toleranzbehafteten Herstellung ergibt sich dadurch tatsächlich ein zwischen dem entsprechenden Höchstund Mindestspiel liegendes Führungsspiel, das die Verschiebbarkeit der Teile ermöglicht, den Aufbau eines ausreichenden Schmierfilmes während des Werkzeugeinsatzes zu gewährleisten hat und das Eindringen der heissen, dünnflüssigen Schmelze beim Spritzvorgang verhindern soll.
In der Praxis sind diese Parallelflächen-Gleitsy- steme einem beträchtlichen Verschleiss ausgesetzt, der die Funktionssicherheit der Führungen gefährdet, zu einer Qualitätsminderung der Werkstücke durch Gratbildung führt, regelmässige Wartungs- und Schmierzyklen erfordert und einen häufigen Austausch der präzisen und teuren Führungsteile oder den Austausch des gesamten Werkzeuges nach verhältnismässig kurzer Standzeit zur Folge hat.
Vor allem bei einem schmierstofffreien Einsatz der Führungssysteme, wie er häufig in der medizinischen
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Technik, in der Elektronikindustrie oder auch in der Autoindustrie verlangt wird, kommt es zu einem erhöhten Verschleiss, wodurch es zu unerwünschten Produktionsausfällen und aufwendigen Reparaturen im Werkzeugbereich kommen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Formwerkzeug der eingangs geschilderten Art zu schaffen, das sich durch seine besonders verschleissarmen und dennoch störungsfreien Führungseinrichtungen auszeichnet und sich auch bestens zum Einsatz ohne Schmierstoffe eignet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die in den Formenhohlraum mündenden Geradführungen jeweils eine im Schliesssinne sich verengende Konizität, vorzugsweise mit einem Konuswinkel von maximal 1 , aufweisen und die den Geradführungen zugeordneten Führungsflächen der Einsätze in einer an diese Konizität angepassten Schräge zur Führungsrichtung verlaufen. Durch diese schwache Konizität wird die Geradführung an sich nicht beeinträchtigt, doch kommt es einerseits in der Schliessstellung zu minimalsten Führungsspalten, die sich anderseits schnell wieder vergrö- ssern, sobald die Schliessstellung verlassen wird.
Die Öffnungsbewegung und die Schliessbewegung erfolgen daher bei vergleichsweise grossem Führungsspalt, im Regelfall bis 0, 3 mm stark, der eine berührungsarme und belastungsschwache Relativewegung zwischen Führung und Führungsfläche mit sich bringt und damit Verschleisserscheinungen weitgehend unterbindet. Dadurch lassen sich selbstverständlich auch die Abnützungen im Führungsbereich der Einsätze minimieren und es wird eine kontrollierbare Abdichtung gegenüber dem Formhohlraum über die ganze Standzeit der Werkzeuge gewährleistet.
Die erhöhte Spaltstärke während der Schliess- und Öffnungsbewegungen erlaubt es ausserdem, problemloser auf Schmierstoffe zu verzichten und auch die Anforderungen an die Oberflächenrauhigkeit und Oberflächenhärte der Führungsteile zu mindern, was den überaus aufwendigen Arbeitsablauf bei der Herstellung der Führungsteile zu vereinfachen hilft.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Schliessstellung zwischen den Geradführungen und den Führungsflächen ein durch einen mechanischen Anschlag vorbestimmter Restspalt, vorzugsweise im Stärkenbereich von 0, 005-0, 020 mm, verbleibt. Durch diesen Restspalt können dehnungsbedingte Verklemmungen oder durch die Schliesskräfte hervorgerufene Verkeilungen der Einsätze in den Geradführungen vermieden
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werden, ohne dass der Restspalt merkbare Undichtheiten zum Formenhohlraum hin öffnet und die Qualität der Werkstücke durch Gratbildungen beeinträchtigen könnte.
Trotz dieser minimalen Restspalt bleibt aber durch die Konizität der Führungen und den sich sofort mit einer Öffnungsbewegung vergrössernden Führungsspalt die Beweglichkeit der Einsätze leichtgängig und überaus verschleissarm.
Um auch bei kleindimensionierten Kernen die sehr hohen Schliesskräfte ohne Beschädigungsgefahr aufnehmen zu können, ist einer in den Formenhohlraum mündenden Geradführung als Primärführung eine zusätzliche, vom Formenhohlraum getrennte Geradführung als Sekundärführung zugeordnet, wobei die Primärführung gegenüber der Sekundärführung einen grösseren Konuswinkel aufweist. Diese grössere und stabilere Sekundärführung kann auch den entsprechend hohen Belastungen der Schliesseinheit der Spritz- oder Druckgussmaschine standhalten und schützt die feinere Primärführung vor einer Überbelastung.
Der Konuswinkel der Primärführung ist dabei mindestens um 0, 010 grösser als der Konuswinkel der Sekundärführung, um zu gewährleisten, dass auf den in den Formenhohlraum vorragenden Kern in keiner der möglichen Verschiebestellungen beschädigungs- oder verschleissgefährliche Kräfte übertragen werden, da in geschlossener Stellung der Restspalt in der Primärführung dem Restspalt der Sekundärführung höchstens gleicht, beim Öffnen oder Verschieben jedoch der Führungsspalt der Primärführung immer grösser ist als der Führungsspalt in der Sekundärführung.
Um die Herstellung des Formwerkzeuges, insbesondere zur Einhaltung des Restspaltes, zu vereinfachen, werden zuerst die Geradführungen der Werkzeugteile und die Führungsflächen der Einsätze hinsichtlich ihrer Konizität fertigbearbeitet und die Einsätze spaltfrei in die Geradführungen eingeschoben, worauf die mit ausreichender Überlänge vorgefertigten Führungsflächen der Einsätze entsprechend der durch Berechnung ermittelten Längsverschiebung zur Freigabe des Restspaltes abgelängt und an den mechanischen Anschlägen zur Sicherung der die Restspalt bestimmenden Längslage angesetzt werden. Die Herstellung und Einhaltung des Restspaltes wird daher nicht In aufwendiger Weise über den Durchmesser der Führungen bzw.
Führungsflächen vorgenommen, sondern über eine axiale Verschiebung der Einsätze relativ zu den Geradführungen entsprechend einer genau berechenbaren axialen Strecke, was zu einer genaueren und kostengünstigeren Restspaltbestimmung und Fixierung
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führt. Durch diese berechnete Axialverschiebung zur Bestimmung des Restspaltes bleiben auch verhältnismässig grosse Längentoleranzen bei den kleinen Konuswinkeln ohne grössere Bedeutung, da sie nur zur minimalen Spaltveränderungen führen, wobei eine möglichst genaue Spaltbestimmung und Spaltherstellung Voraussetzung für die einwandfreie und störunanfällige Funktion der Führungen ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes Formwerkzeug in verschiedenen Arbeits- stellungen jeweils im Schnitt, Fig. 2 einen Auswerfer dieses Formwerkzeuges im Schnitt grösseren Mass- stabes, wobei die linke Hälfte das geschlossene, die rechte Hälfte das geöffnete Werkzeug veranschaulicht, die Fig. 3,4, 5 und 6 einen Kern des Formwerkzeuges mit zugehörender Verschiebeein- richtung in Stirnansicht bzw. in Schnitten nach der Linie IV-IV bzw.
VI-VI der Fig. 3 in offener bzw. in geschlossener Werkzeugstellung, die Fig. 7 und 8 einen Schieber des erfindungsgemässen Formwerkzeuges im
Schnitt bei geschlossenem bzw. geöffnetem Werkzeug sowie Fig. 9 die Herstellung des Restspaltes für einen Auswerfer im Schnitt an
Hand mehrerer Verfahrensschritte.
Wie in Fig. 1 angedeutet, umfasst ein Formwerkzeug 1 für eine Spritz-oder Druckgussmaschine 2 schliess- und öffenbare Werkzeugteile 2,3, die zwischen sich unter Einsatz beispielsweise eines Schiebers 4 und eines Kernes 5 einen Formhohlraum 6 bilden. Der eine Werkzeugteil 2 nimmt ausserdem einen Auswerfer 7 auf und Schieber 4, Kern 5 und Auswerfer 7 sind schiebeverstellbar in Geradführungen 8,9, 10 der zugehörenden Werkzeugteile 2,3 eingesetzt. Ist das Formwerkzeug 1 geschlossen (Fig. 1a), kann über einen Spritzansatz 11 Schmelze in den Formhohlraum 6 eingespritzt und das Werkstück W dem Formhohlraum 6 entsprechend ausgeformt werden.
Zum Öffnen und Entformen wird dann zuerst der Kern 5 aus dem Formhohlraum 6 zurückgezogen (Fig. 1b), dann die beiden Werkzeugteile 2,3 geöffnet (Fig. 1c) und schliesslich der Schieber aus der Hinterschneidung herausbewegt und das Werkstück W über den Auswerfer 7 ausgeworfen (Fig. 1d).
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Um funktionssichere und dennoch verschleissarme Führungen zu erreichen, sind die Geradführungen 8,9, 10 in den Werkzeugteile 2,3 mit einer im Schliesssinne sich verengenden Konizität mit einem Winkel von max. 10 gegenüber der Führungsrichtung ausgebildet und auch die Führungsflächen der zugehörenden Einsätze verlaufen entsprechend der Konizität zur Führungsrichtung schräg.
Wie in Fig. 2 angedeutet, ist für den Auswerfer 7 eine kegelige Geradführung 10 im Werkzeugteil 2 vorgesehen, welcher Auswerfer 7 als Führungsflächen eine entsprechend äussere Kegelfläche 12 besitzt. Der Auswerfer 7 greift über eine Sicherungsscheibe 13 an einer Betätigungsplatte 14 zur Schiebeverstellung an, wobei ein mechanischer Anschlag 15 die Schliessposition des Auswerfers bestimmt, in der bei geschlossenem Werkzeug der Auswerfer 7 mit seiner Stirnfläche 16 den Formhohlraum 6 begrenzt und sich zwischen Geradführung 10 und Führungsfläche 12 ein minimaler Restspalt 17 ergibt. Durch ein Öffnen der Werkzeuge bzw. ein Verschieben der Betätigungsplatte 14 wird der Auswerfer 7 vom mechanischen Anschlag 15 abgehoben und in den Formhohlraum 6 zum Auswerfen des Werkstückes eingeschoben.
Dabei ergibt sich durch die Konizität der Führung bzw. der Führungsflächen ein sich vergrössernder Führungsspalt 18, der eine leichtgängige und besonders verschleissarme Führung des Auswerfers 7 gewährleistet.
Wie in den Fig. 3 bis 6 veranschaulicht, ist auch für den Kern 5 eine konische Führung 9 vorgesehen, die wegen des rechteckigen Querschnittes des Kernes mit einer Pyramidenmantelfläche 19 als Führungsfläche des Kerns 5 zusammenwirkt. Auch hier wird über einen mechanischen Anschlag 20 die Schliessstellung des Kernes 5 bei geschlossenen Werkzeugen vorgegeben, in der ein minimaler Restspalt 21 verbleibt. Wird der Kern 5 beim Öffnen des Formenwerkzeuges durch eine geeignete Betätigungseinrichtung 22 zurückgezogen, vergrössert sich sofort der Restspalt zu einem eine leichtgängige und verschleissarme Gleitbewegung mit sich bringenden Führungsspalt 23.
Um die erheblichen Belastungen durch die Schliesseinheit des Formenwerkzeuges sicher aufnehmen und den Kern 5 nicht diesen hohen Belastungen aussetzen zu müssen, ist der Geradführung 9 als Primärführung eine vom Formenhohlraum 6 getrennte Sekundärführung 24 zugeordnet, entlang der die Betätigungseinheit 22 mit geeigneten
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Führungsschienen 25 verschiebbar geführt ist. Auch diese Sekundärführung 24 und die zugehörenden Führungsflächen der Führungsschienen 25 sind mit einer Konizität ausgebildet, wobei allerdings der Konuswinkel der Primärführung 9 grösser ist als der der Sekundärführung 24.
Wie in den Fig. 7 und 8 angedeutet, wird der Schieber 4 entlang einer Geradführung 8 des Werkzeugteile 2 über die Betätigungsplatte 14 schiebeverstellt, um den Hinterschneidungsbereich 26 des Formhohlraumes 6 bzw. des Werkstückes W formen und dann auch wieder entformen zu können. Für den Schieber 4 ist eine Geradführung 8 mit einer geringfügigen Konizität vorgesehen, die in Schliessstellung (Fig. 7) einen minimalen Restspalt 27 und beim Öffnen des Werkzeuges bzw. beim Schiebeverstellen des Schiebers in Offenstellung einen vergrösserten Führungsspalt 28 mit sich bringt.
Auch hier ergibt der mechanische Anschlag 15 für die Betätigungsplatte 14 die genaue Schliessstellung des Schiebers 4 und bestimmt damit den Restspalt 27.
Wie in Fig. 9 für die Geradführung 10 des Auswerfers 7 schematisch veranschaulicht, wird bei der Herstellung der Geradführung zur Bestimmung und Einstellung des Restspaltes zuerst die Geradführung 10 im zugehörenden Werkzeugteil 2 massgerecht gebohrt (Fig. 9a) und der Auswerfer 7 bei geeigneter Überlänge mit der der Konizität der Geradführung 10 entsprechenden Kegelfläche 12 vorgefertigt (Fig. 9b). Dann wird der Auswerfer 7 in die Geradführung 10 eingeschoben, bis er spielfrei in der Geradführung 10 sitzt, und die erforderliche Längsverschiebung rechnerisch ermittelt, die für die Freigabe des gewünschten Restspaltes 17 erforderlich wäre (Fig. 9c).
Auf Grund dieser Berechnung wird dann der Auswerfer 7 an beiden Stirnseiten auf das berechnete Mass abgelängt und der Einstich für den Sicherungsring od. dgl. eingearbeitet (Fig. 9d), worauf nun der Auswerfer 7 ordnungsgemäss in die Führung bzw. Betätigungsplatte 14 unter Berücksichtigung der Lage des mechanischen Anschlages 15 eingebaut und einer entsprechenden Funktionsprobe unterworfen wird (Fig. 9e). Der Auswerfer 7 ist einsatzbereit und bietet bei geschlossenem Werkzeug den vorberechneten Restspalt 17, von dem aus sich beim Öffnen bzw. Vorschieben des Auswerfers auf Grund der geometrischen Verhältnisse der vergrösserte Führungsspalt 18 ergibt.