DE1244533B - Verfahren und Vorrichtung zur Kaltherstellung einer Kugelschreiberrohspitze aus metallischem Werkstoff - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 21k

Deutsche Kl.: 49i-16

Nummer: 1244 533

Aktenzeichen: J198961 b/49 i

Anmeldetag: 10. Mai 1961

Auslegetag: 13. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Kaltherstellung einer Kugelschreiberrohspitze aus metallischem Werkstoff.

Die Herstellung einer Kugelschreiberspitze wurde im allgemeinen bisher in folgenden Arbeitsgängen durchgeführt:

Zunächst wird ein Schreibspitzenrohling von gleicher Form und Größe wie die fertige Spitze aus dem vollen Material spanabhebend hergestellt, wobei der Rohling an einem Ende einen Napf von etwa derselben Größe und Form wie die Kugelfassung und außerdem einen von dem anderen Ende zur Grundfläche des Napfes führenden Zuführungskanal erhält. Die Herstellung der Tintenkanäle, die den Grundsitz unterteilen, geschieht durch Verformung der Grundfläche des Napfes oder durch Einschneiden von Kanälen mittels eines Domes. Daraufhin wird die Schreibkugel in den Napf des Rohlings eingeführt, und der Rand des Napfes um die eingesetzte Kugel so verfonnt, daß die obenerwähnte gebördelte Lippe entsteht und der teilsphärische Sitz der Kugelgebildet wird.

Eine solche spanabhebende Herstellung von Schreibspitzenrohlingen auf Drehautomaten hat verschiedene Nachteile. Die Gleichmäßigkeit und Güte des Rohlings, von denen die Qualität der fertigen Schreibspitze entscheidend beeinflußt wird, hängt weitgehend von der Geschicklichkeit und Achtsamkeit des die Werkzeuge einstellenden Arbeiters ab. Dies ist bei der hohen, erforderlichen Präzision unerwünscht. Weiterhin entsteht bei dieser Herstellung eine beträchtliche Menge von Abfallmaterial.

Aus diesem Grund hat man versucht, Schreibspitzen für Kugelschreiber spanlos herzustellen.

Vorschläge zur Herstellung aus Kunststoff scheiterten vor allem daran, daß alle solchen Materialien, selbst wenn sie die nötige mechanische Festigkeit aufwiesen, sich unter dem Schreibdruck viel zu leicht elastisch verformen, was zu einer untragbaren Verschlechterung der Schriftgüte führt. Auch stieß die Bördelung der Kugel auf beträchtliche Schwierigkeiten.

Weiterhin wurde versucht, solche Schreibspitzenrohlinge im Metallspritzverfahren kalt herzustellen. Dies stieß auf große Schwierigkeiten wegen der bei diesem Verfahren begrenzten Möglichkeit, sehr kleine Teile mit zum Teil sehr geringen Wandstärken porenfrei und mit der gewünschten Präzision fertig zu spritzen. Auch ist keines der für dieses Verfahren verwendbaren Metalle für Schreibspitzen wirklich geeignet.

Verfahren und Vorrichtung zur
Kaltherstellung einer Kugelschreiberrohspitze
aus metallischem Werkstoff

Anmelder:

I. R. C. Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans Reinhard Fehling, Zug (Schweiz)

Edward Henry Harvey, London;

James John Pateman, Harrow;

Alfred Dennis Street,

Pinner (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 18. Mai 1960 (17 485)

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, solche Kugelschreiberspitzen durch Kaltfließpressen herzustellen, z.B. aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Dies scheiterte daran, daß zur Ausformung des Rohlings Drücke notwendig waren, denen die Formstempel nicht standhielten. Dabei wurde weder erkannt, daß die Form der üblichen Kugelschreiberspitzen (z. B. entsprechend DIN 16 554) entscheidend für diese Fehlschläge verantwortlich war, noch daß auch die normalen Kaltnießpreßvorgehen zur Herstellung solcher Rohlinge ungeeignet waren.

Für das Spritz- und das Fließpressen wurde andererseits erkannt, daß die Herstellung eines Rohlings, der noch einer Nacharbeit auf spanabhebenden Maschinen bedarf, wirtschaftlich geringe Vorteile bietet und technisch der oben beschriebenen, spanabhebenden Herstellung aus dem vollen Material nicht überlegen ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Schreibspitzenrohlingen zu schaffen, das die Nachteile der bisherigen spanlosen Fertigung vermeidet und die Schwierigkeiten in der spanlosen Formung der Rohlinge aus für Kugelschreiberspitzen geeignetem Material überwindet.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Kaltherstellung einer Kugelschreiberhohlspitze von besonderer, das beschriebene, neue Vorgehen erst ermög-

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lichenden Form aus metallischem Werkstoff vor, Diese Maßnahme allein würde die Aufgabe der ausgehend von einem volumengleichen Ausgangs- Erfindung nicht oder wenigstens nicht voll erfüllen, stück, unter Verwendung folgender Verfahrens- wenn die Verformung zu langsam erfolgt. Es hat schritte: Einführung eines vorgeformten Ausgangs- sich herausgestellt, daß eine schlagartige Verformung Stücks in die Matrizenbohrung, Kaltfließpressen unter 5 unter gewissen Bedingungen nicht nur möglich ist, Formstempeldruck, Ausheben und Abstreifen, und sondern zu einer außerordentlichen Verlängerung gegebenenfalls Lochen, wobei das Fließpressen der Standzeiten der Formstempel führt, ohne die schlagartig in einer besonderen Matrizenform mit Matrize zu gefährden.

besonderer Eindringtiefe des Formstempels erfolgt. Es sind zwar Vorschläge bekannt, hohe Stempel-

Hierbei hat die Rohspitze ein konisches Vorderteil, io geschwindigkeiten beim Kaltpressen zu verwenden, das das Kugelbett, die Flüssigkeitsdurchtrittsbohrung Solche Vorschläge entstanden vor allem für die und ein Teil der Füllbohrung enthält, sowie ein an Formung von schweren Stücken aus Metallen wie das Vorderteil anschließendes kurzes Hülsenteil mit Titanium, das überhaupt nur bei großer Umforgegenüber dem Vorderteil erweiterter Füllbohrung. mungsgeschwindigkeit duktil wird. Andererseits war

Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zur 15 bisher die Frage der besten Geschwindigkeit beim Durchführung dieses Verfahrens vor, bestehend aus Fließpressen umstritten, und ihre Wahl blieb rein einer Matrize mit Formbohrung mit Kerndorn als empirisch und tastend, da ein wissenschaftliches Ver-Bohrungsabschluß und einem Formstempel, die sich ständnis der Vorgänge noch fehlte. Gegen die Anerfindungsgemäß dadurch kennzeichnet, daß der wendung einer schlagartigen Verformung bei Teilen Kerndom an einem getrennt angeordneten, eine Ent- 20 unter 1 g Gewicht und Stempeln von sehr geringem lüftung zulassendes Matrizenteil angeordnet ist, daß Durchmesser bestand ein starkes Vorurteil wegen bei bestimmter Kerndornhöhe die Formstempelend- der stark erhöhten Bruchgefahr,
stellung gegenüber dem Matrizenteil einem Größen- Das Verfahren nach der Erfindung überwindet

verhältnis unterliegt, bei dem der Abstand zwischen diese Schwierigkeiten dadurch, daß die für die voll-Formdornstirnfläche und Rand des Kugelgehäuses 25 ständige Ausformung der Kugelschreiberrohspitze nicht wesentlich größer ist als der dreifache, vor- notwendige Energie bei verlustloser Umsetzung in zugsweise nicht größer als der ein- bis eineinhalb- Reibungswärme das Rohspitzenmaterial auf eine fache Durchmesser des Kugelgehäuses und daß die Temperatur von z. B. 400 bis 450° C erhitzt, d. h. Formgebung der Matrize kegelförmig nach oben ge- in einen Zustand verwandelt, bei dem sein Verforöffnet ist. 30 mungswiderstand bereits beträchtlich abnimmt. Die

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform einer durch Wärmeleitung in der Matrizenwand erfolgende solchen Vorrichtung ist vorgesehen, daß das die Abkühlung des Werkstücks ist wegen der kleinen Füllbohrung im Vorderteil des Kugelschreiberroh- Abmessungen der Rohspitze außerordentlich rasch, lings bildende Formstempelteil zylindrische Außen- Es ist daher wahrscheinlich, daß im vorliegenden form mit ebener Stirnfläche aufweist. 35 Fall die günstige Wirkung einer schlagartigen Ver-

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine Aus- formung zu einem großen Teil auf der Vermeidung bildung der Vorrichtung, bei welcher der Form- von Wärmeverlusten während des Vorgangs beruht, stempel Hohlform aufweist. Aus diesen Erwägungen ist es zweckmäßig für das

Die Erfindung sieht schließlich ein Ausgangswerk- Ausgangswerkstück ein Material zu wählen, dessen stück zur Durchführung dieses Verfahrens vor, das 40 Fließgrenze bei der Verformungstemperatur vorzugs-Kugelform aufweist und vorzugsweise plattiert ist. weise 3500 kg/cm² nicht überschreitet. Elektrolyt-

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die kupfer hat sich als besonders geeignetes Ausgangsentscheidende Schwierigkeit in der Verwirklichung material erwiesen. Aber auch andere Metalle, wie eines Kaltverformungsverfahrens zur Herstellung reines Aluminium, Silber und gewisse Zinnlegieruneiner Kugeschreiberrohspitze in der vollkommenen 45 gen, sind verwendbar. Das Ausgangswerkstück kann, und genauen Ausformung des sehr dünnen, den z. B. mit Silber, plattiert werden, wobei bei der erNapf umgebenden Randes besteht. Dieser Abschnitt findungsgemäßen Verformung die Plattierung an den des Verfahrens ist kein Fließpreßvorgang im üblichen Außen- und Innenflächen der erzeugten Rohspitze Sinn, da diese Wand nicht etwa wie beim rückwär- als kontinuierlicher Überzug erhalten bleibt,
tigen Hülsenteil durch Auspressen des Metalls aus 50 Bei der Durchführung des Verfahrens werden einem Spalt, sondern durch Einpressen in einen kugelförmige Ausgangswerkstücke bevorzugt. Sie sich verjüngenden, äußerst engen Ringraum erfolgt. lassen sich in der Massenfertigung mit großer VoIu-Hieraus ergeben sich völlig andere Verformungsver- mengenauigkeit herstellen so daß die Länge des hältnisse, bei denen der zu überwindende Fließ- rückwärtigen Hülsenteils der Rohspitze sehr gleichwiderstand außergewöhnlich groß ist, der selbst beim 55 mäßig ausfällt und jede Nachbearbeitung überflüssig Verfahren nach der Erfindung Druckspannungen in macht. Vor allem aber lassen sich Kugeln besonders der Matrize hervorruft, die an die Grenze der bei einfach und stets lagerichtig in die Matrize einfühheutigen Werkzeugstählen zulässigen Werte heran- ren, wobei sie sich bei der vorzugsweise verwenreichen. deten Trichterform der Matrize automatisch zen-

Es hat sich ferner überraschenderweise gezeigt, 60 trieren. Die Kombination dieser Wirkungen setzt die daß die bei der Ausformung dieses Napfrandes ent- Bruchgefahr des Stempels sehr stark herab, weil zustehenden Verformungswiderstände nur dann ohne sätzliche seitliche Biegekräfte fast ganz vermieden Stempelbruch überwunden werden können, wenn es werden. — Die vorteilhafte Auswirkung eines entdem Formstempel ermöglicht wurde, bis auf wenige sprechend vorgeformten Ausgangswerkstücks auf Millimeter Abstand vom Kugelsitzrand in das Mate- 65 den Materialfmß beim Fließpreßvorgang war bereits rial in der Matrize vorzudringen. Dies verlangte eine bekannt.

Umkonstruktion der Rohspitzenform in dem be- Die erfindungsgemäße Matrize ist so konstruiert,

schriebenen Sinn. daß das verformte Material durch einen engen Spalt

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zwischen. Matrizenwand und Formstempel nach Hohlform unter Druck mittels eines Stempelwerkrückwärts austreten kann und hierbei das rück- zeugs 16 verformt, welches einen hohlen Stempel 17 wärtige Hülsenteil der Rohspitze bildet. Der Spalt aufweist, in welchem ein Dorn 18 verschiebbar ist, muß so eng bzw. so ausgebildet sein, daß der Aus- auf den das hohle Werkstück 15 aufgeschoben wertrittswiderstand des Materials genügt, um in der 5 den kann.

Matrize die für die Ausformung des Vorderteiles Die Gestalt der Hohlform 11 ist deutlich aus

notwendigen Drücke zu erzeugen. Der zur Bildung Fig. 2 ersichtlich. Sie zeigt einen trichterförmigen der Innenform vorgesehene Kerndom ist starr und Eingang 19 und ein parallel oder fast parallel ausabsolut konzentrisch in den Matrizenboden einge- gebildetes Teil 20 sowie ein verjüngtes Endteil 21. baut, so daß eine vollkommene Gleichmäßigkeit und io Der verjüngte Kerndorn 13 besteht aus einem im hohe Genauigkeit der Napfrandabmessungen ge- wesentlichen zylindrischen Teil 22, welches an dem währleistet werden kann. Andererseits ist es wesent- Block 14 angebracht ist, einem konischen Teil 23 lieh, daß die Matrize an ihrem Boden sorgfältig ent- und einem im wesentlichen zylindrischen Endteil 24. lüftet wird, da sonst eine Ausformung des Napf- Die Teile 22 und 24 können einen leichten »Zug« randes nicht möglich ist. 15 aufweisen. Das Teil 22 erzeugt das zylindrische

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hauptteil des Napfes 34 (F i g. 13), und Teil 23 erHand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt zeugt seine Grundfläche. In dem Teil 23 sind am Fig. 1 eine geschnittene Ansicht der Werkzeuge Umfang in Abständen Eindrückungen 25 vorgesehen, (Matrize und Stempel) und eines hohlen zylindri- deren Zweck später erläutert wird, sehen Werkstücks, 20 Das hohle Werkstück 15, welches von dem Ende F i g. 2, 3 und 4 geschnittene Ansichten im größe- des Domes 18 getragen wird, wird in kaltem Zuren Maßstab, welche aufeinanderfolgende Stufen des stand in die Hohlform eingeführt, worauf zwischen Kaltverformungsverfahrens veranschaulichen, den Werkzeugen 10 und 16 eine Annäherungsbewe-Fig. 5 und 6 Ansichten, welche das Vorgehen gung stattfindet, die durch die trichterförmige Münzur Befestigung des fertigen Schreibendes an einem 25 dung 19 geführt wird. F i g. 2 zeigt den Zustand, in Behälterrohr veranschaulichen, welchem das Werkstück 15 ganz eingeführt, aber Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 1, jedoch noch nicht zusammengedrückt und der Dorn 18 von von abgeänderten Werkzeugen und einem massiven, dem Ende 24 des Kerndomes festgehalten wurde, zylindrischen Ausgangskörper, Wenn der Hohlstempel 17 relativ zu der Form, F i g. 8, 9 und 10 Ansichten entsprechend der 30 wie in F i g. 3 gezeigt, mit einer Schlagenergie von Fig. 2, 3 und 4, welche verschiedene Stufen des 0,4 mkg vorbewegt wird, wird das Werkstück 15 ver-Verformungsvorganges bei Verwendung der abge- formt, bis es beginnt, sich der inneren Gestalt der änderten und des anderen Ausgangskörpers veran- Hohlform 11 und der äußeren Gestalt des Kernschaulichen, domes 13 anzupassen. Das Material des Werkstücks F i g. 11 und 12 Ansichten, welche das Lochen 35 beginnt nach rückwärts durch die schmalen ringeines ausgepreßten Ansatzes von einem mit den ab- förmigen Austrittsspalte auszutreten, die zwischen geänderten Werkzeugen hergestellten Rohling ver- der Außenseite des Hohlstempels 17 und dem im anschaulichen, wesentlichen zylindrischen Teil 20 der Form sowie F i g. 13 eine geschnittene Ansicht in stark ver- zwischen der Außenseite des Endstücks 24 des Kerngrößertem Maßstab, welche das Fließbild in einem 40 domes und der Innenseite des Stempels 17 vorhanden Rohling veranschaulicht, der gemäß der Erfindung sind. Das Material wird auch in die Eindrückungen aus einem kugelförmigen Ausgangswerkstück erzeugt 25 hineingepreßt. Die Luft, welche sonst in der wurde, Hohlform eingeschlossen wäre, kann durch eine enge Fig. 14 bis 17 die Werkzeuge für aufeinander- Entlüftungsöffnung26 zwischen den Teilen 12 und folgende Stufen bei der Herstellung eines abgeän- 45 14 entweichen. Diese Entlüftungsöffnung hat beiderten Rohlings, spielsweise eine Weite von 0,025 mm.

Fig. 18 die Endstufe bei der Herstellung eines Der Vorschub des Stempels 17 setzt sich fort, bis

weiteren, abgewandelten Rohlings aus einem sphäri- die Endstufe nach Fig.4 erreicht ist. Während sehen Ausgangskörper unter Verwendung eines mas- dieses fortgesetzten Vorschubes wird das duktile siven Stempels, 50 Material weiter um das Ende des Kemdomes hemm

Fig. 19 und 20 zwei aufeinanderfolgende Stufen und nach oben in den Innenraum des Hohlstempels beim Ausstoßen eines Metallsteges, der an der 17, sowie zwischen die Außenseite des Stempels und Grundfläche des Napfes bei dem hi F ig. 18 gezeigten die Innenseite des Teiles 20 der Form als rohrför-Rohling verbleibt, mige Teile 27 und 28 herausgedrückt. Wenn die in-

Fig. 21 und 22 die Erzeugung von Tintenrillen in 55 nere Hülse27 nach und nach ausgeformt wird, der Grundfläche des Napfes gleichzeitig mit dem drückt sie den Stift 18 zurück in den Stempel 17 Ausstoßen des Metallsteges, hinein. Das duktile Material wird außerdem inner-

Fig. 23 eine stark vergrößerte Wiedergabe des halb der Hohlform nach vom gedrückt, so daß es geätzten Schnittes eines Rohlings gemäß Fig. 18, die Form vollständig ausfüllt und sich an den Rand wobei die Makrostruktur mit den Kornfließlinien 60 des Hohlraumes anschmiegt. Wie schon erwähnt, sichtbar ist, wird dies erreicht, indem dafür gesorgt wird, daß der

F i g. 24 eine ähnliche Wiedergabe, welche das Widerstand gegen das rückseitige Austreten des Kornfließbild in dem fertigen Schreibende darstellt. Materials (d. h. der Widerstand gegen die durch Nach Fig. 1 enthält die Form 10 eine verjüngte Auspressen erfolgende Bildung der Hülsenteile 27, Hohlform 11 der Matrize, die in dem hohlen Teil 12 65 28) genügend groß ist. Zu diesem Zweck ist in der ausgebildet ist, und einen Kerndorn 13, welcher auf Endstufe die Weite der Austrittsspalte zwischen der einem Block 14 ausgebildet ist und in die Hohlform konischen Außenfläche des Kemdomes und der inhineinragt. Das Ausgangswerkstück 15 wird in dieser neren Stirnkante des Stempels bzw. zwischen der

a =	1,80 mm Durchmesser
6 =	1,37 mm Durchmesser
c —	1,12 mm Durchmesser
	1,63 mm Durchmesser
0 TTt*	0,71 mm Durchmesser
/ =	0,51 mm Durchmesser
8 =	1,12 mm
h =	1,3 mm
i —	5,0 mm
J =	0,38 mm
	26°
Z =	26°
m =	26°

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äußeren Stirnkante des Stempels und dem inneren ein bekannter teilsphärischer Seitensitz erzeugt wird. Umfang der Form enger als die Weite der Napflippe Dieser teilsphärische Seitensitz wird von den Grund-29. Dies ergibt sich aus F i g. 4 und aus den Abmes- sitzflächen in an sich bekannter Weise durch einen sungen, die in folgender Tabelle angegeben sind. die Kugel umgebenden Ringraum getrennt, mit wel-

5 chem der Zuführungskanal durch die zwischen den Warzen 32 vorhandenen Räume in Verbindung steht. Das vervollständigte Schreibende ist bei 36 in F i g. 5 dargestellt.

Die oben beschriebenen Operationen zur Bildung ίο des Rohlings und zur vollständigen Ausbildung des Schreibendes können in einer fortlaufenden Folge auf einer mehrstufigen Maschine ausgeführt werden, wie z.B. auf einer Maschine der Drehtisch- oder Revolverbauart. Die Operationen an dem hergestell-15 ten Rohling können sogar ausgeführt werden, ohne diesen von dem Stempel abzunehmen.

Die Hülse 28 bildet einen zweckmäßigen Ansatz, durch welchen das Schreibende an einem Zuführungsrohr oder an einem Adapter, durch welchen ao das Schreibende mit einem Vorratsrohr verbunden werden kann, befestigt werden kann. Geeignete Operationen für diesen Zweck sind in Fig. 5 und 6 Das Werkstück 15 zur Verwendung mit den Werk- veranschaulicht.

zeugen, welche die angegebenen Abmessungen ha- Das Rohr 37, dessen Außendurchmesser etwa derben, kann einen Außendufchmesser von 1,6 mm, 25 selbe ist wie der Innendurchmesser der Hülse 28, einen Innendurchmesser von 0,75 mm und eine wird in diese eingesetzt und das Schreibende mittels Länge von 2,2 mm haben. des Rohres durch eine Öffnung 38 einer Form 39

Ferner ist ersichtlich, daß in der Endstufe nach gedrückt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Die Öffnung Fig. 4 der Abstand zwischen der Stirnfläche des 38 verjüngt sich auf einen geringen Durchmesser, Stempels 17 und dem Rand 29 des Napfes etwas 30 welcher etwas kleiner ist als der Außendurchmesser kleiner ist als der Napfdurchmesser, der bestimmt der Hülse 28, so daß, wenn das Schreibende durch ist durch das zylindrische Teil 22 des Kerndornes. die Öffnung hindurchgedrückt wird, die Hülse auf Der sich ergebende Rohling besteht daher aus einem das Rohr aufgequetscht und das Schreibende zuver-Fassungskörperteil 30, welcher an einem Ende durch lässig befestigt wird.

den Napfrand und an dem anderen Ende durch die 35 Die abgeänderten Werkzeuge 16' und 10' nach Stirnfläche31, welche von der Stirnfläche des Stem- Fig. 7 sind in erster Linie zur Verwendung mit pels gebildet wird, begrenzt ist. Der Abstand zwi- einem massiven, zylindrischen Ausgangswerkstück sehen dem Rand 29 und der Stirnfläche 31 ist dabei 15' bestimmt. Wie ersichtlich, ist hier, obwohl der etwas kleiner als der Napfdurchmesser. Die Hülsen- Stempel 17' hohl ausgebildet ist, der mittlere Stift 18 teile 27, 28 stehen von dieser Stirnfläche nach rück- 4.0 nicht vorgesehen. Außerdem ist das zylindrische wärts hervor, und die Wandstärke ist wenigstens an Ende 24' des Kerndornes 13' kürzer als das Ende 24 ihrer Wurzel, d. h. an der Stelle, an der sie mit dem des Kerndornes 13.

Teil30 in Verbindung stehen, nicht größer als die Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß, wenn der Stempel

Wandstärke des Napfrandes. Es sei erwähnt, daß, 17' sich vorbewegt (Schlagenergie 0,4 mkg), nicht wenn die Abmessungen des Werkzeugs derart sind, 45 nur das Material um den Stempel herum in der bedaß die anfänglichen Stufen des rückseitigen Aus- ginnenden Ausbildung der Hülse 28 ausgepreßt wird, Stoßes der Hülse 28 (vgl. Fig. 3) stattfinden, bevor sondern es wird auch nach oben in den hohlen Stemdie Stirnfläche des Stempels sich über das schmale pel austreten. Dadurch wird, wie in F i g. 10 gezeigt, Ende des trichterförmigen Eingangs 19 der Form ein Metallansatz 40 nach oben in das Innere des hinaus vorgeschoben hat, das freie Ende der Hülse 50 Stempels ausgedrückt. In der Endstufe ist die innere 28 etwas dicker sein kann als ihr Wurzelteil. Kante des Stempelendes sehr dicht an dem Umfang

Die Eindrückungen 25 erzeugen an der konischen des konischen Teiles 23 des Kerndornes 13', so daß Stirnfläche des Napfes Erhöhungen oder Warzen, der hier gebildete ringförmige Austrittsspalt in der wie sie deutlich bei 32 in F i g. 13 zu sehen sind. Weite kleiner ist als der Rand 29 und dadurch so Die Endteile des Kerndornes 13 erzeugen einen Zu- 55 eng ist, daß der Ansatz 40 mit dem Fassungskörperführungskanal, der als Ganzes in Fig. 5 und 13 mit teil30 nur durch einen sehr dünnen und leicht zu 33 bezeichnet ist und zu dem Napf 34 führt. brechenden Ring verbunden ist. Der Ansatz kann

Der fertige Rohling wird aus der Form heraus- daher leicht in einer späteren Stufe abgebrochen gezogen, und zu diesem Zweck kann sein Teil 20 werden.

einen leichten »Zug« haben. Entweder bevor oder 60 Die Abmessungen der geänderten Werkzeuge und nachdem der Rohling von dem Stempel entfernt des sich ergebenden Rohlings sind dieselben wie sie wurde, wird eine Kugel, welche die Schreibkugel 35 oben angegeben wurden, jedoch mit Ausnahme oder eine andere Kugel sein kann, in den Napf ein- der Abmessungen h und i, die wie folgt sind: gesetzt und gegen die Warzen 32 angedrückt, so h = 2,1 mm; i = 6,4 mm.

daß in diesen teilsphärische Grundsitzflächen ein- 65 Das Ausgangswerkstück zur Verwendung mit gedrückt werden. Der Rand 29 des Napfes wird um Werkzeugen von diesen Abmessungen kann einen die Kugel herum verformt, so daß oberhalb des Durchmesser von 1,8 mm und eine Länge von Kugeläquator und erwünschtenfalls auch unterhalb 2,2 mm haben.

Die in den beiden vorhergehenden Beispielen be- Das Werkstück 15" hat einen Durchmesser von schriebenen Werkzeuge eignen sich zur Verwendung 4,0 mm und die Schlagenergie beträgt 5,5 mkg.

mit einem kugelförmigen Ausgangswerkstück von Der sphärische Ausgangskörper 15" paßt in den

2,0 mm Durchmesser. Zuführungstrichter 19" und wird durch diesen genau

Das Abtrennen des Ansatzes 40 von dem Rohling 5 zentriert. Wenn das Werkzeug 17" vorgeschoben

ist in Fig. 11 und 12 veranschaulicht. Es wird wird, wird der Ausgangskörper nach unten in die

durchgeführt, indem man einen Stempel 41 durch Hohlform verdrängt, und ein Teil seines Materials

den Napf hindurch bis zur Berührung mit dem wird nach rückwärts um das verjüngte Stirnende des Wurzelteil des Ansatzes herabdrückt, so daß dieser Stempels und durch die Öffnung 42 in dem Stempel

abgeschert wird. Das Abtrennen kann erfolgen, wäh- io ausgepreßt. Fig. 15 zeigt eine Stufe, in welcher der

rend der Rohling sich noch auf dem Stempel be- geleistete Arbeitsaufwand etwa 1,4 mkg beträgt,

findet. F i g. 16 veranschaulicht eine nachfolgende Stufe,

Die Operationen zur Fertigstellung des Schreib- in welcher der Arbeitsaufwand etwa 2,8 mkg beendes aus dem Rohling und zur Befestigung des trägt, wobei ersichtlich ist, daß das rückseitige Ausschreibendes auf einem Zuführungsrohr oder Adap- 15 pressen durch und um den Stempel, sowie das vorderter können wie oben beschrieben durchgeführt seitige Auspressen in das den Fassungskörper bilwerden. dende Teil der Hohlform fortgeschritten ist. F i g. 17

Wenn man einen gemäß der Erfindung hergestell- zeigt die Endstufe, in welcher der Arbeitsaufwand ten Rohling durchschneidet und die Schnittfläche in 5,5 mkg beträgt. Der Rohling ist vollständig fertigbekannter Weise poliert und ätzt, wird das Fließbild ao gestellt, und um den Stempel 17" herum ist eine volldes Materials sichtbar. Ein typisches Fließbild ist ständige Hülse 44 gebildet, die durch ein hohles in Fig. 13 wiedergegeben. Der in Fig. 13 ver- konisches Teil 45 mit dem Teil 30 verbunden ist. anschaulichte Rohling wurde durch Kaltverformung Innerhalb des Stempels befindet sich ein ausgepreßter eines massiven kugelförmigen Kupferkörpers her- Ansatz 40", dessen unteres Ende bei 46 hohl ist, so gestellt, jedoch unterscheidet sich das Fließbild eines 25 daß der Ansatz mit dem Teil 30 durch ein dünnes Rohlings, welcher aus einem massiven oder hohlen Ringteil verbunden ist, an dem er leicht abgebrochen zylindrischen Ausgangswerkstück hergestellt wurde, werden kann.

von dem dargestellten Fließbild nicht wesentlich. Die Wie ersichtlich, ist in der Endstufe der Abstand Zeichnung zeigt die Bruchlinie 52, an welcher der zwischen der Stirnfläche des Stempels und dem Rand Ansatz 40 abgebrochen wurde. Wie ersichtlich, ver- 30 des Napfes im wesentlichen so groß wie der Durchlaufen die Faserfließlinien in dem die Umfangsfläche messer des Napfes. Die Austrittsspalte, welche sich des Napfes bildenden Material im wesentlichen par- während des Verformungsvorganges zwischen der allel zu der Innenfläche des Napfes 34, und zwar so- Außenkante der Stirnfläche des Stempels und dem wohl in axialer als auch in Umfangsrichtung. Dies verjüngten Teil 21" der Form und zwischen einer beruht auf dem Umstand, daß während der Verfor- 35 Schulter 47 an dem Stempel und dem Teil 20" bilmung die Oberflächenschicht des Ausgangskörpers den, sind jedoch größer als die Randbreite des Napausgedehnt und ohne Bruch über den Kerndorn ge- fes. Es wird indessen dafür gesorgt, daß in der Endbreitet wird. stufe der Auspreßwiderstand in den Austrittsspalten

Fi g. 14 bis 17 veranschaulichen die Herstellung so hoch ist, daß in der Hohlform der Druck entsteht, eines Rohlings, ausgehend von einem kugelförmigen 4° der erforderlich ist, um den schmalen Napfrand ausWerkstück 15", für ein Schreibende mit einer Hülse, zubilden. Ebenso wie in den vorhergehenden Beiin welche ein Behälterrohr eingesetzt werden kann. spielen wird auch bei dieser Ausführungsform die Das Fassungskörperteil 30 des Rohlings ist im Luft durch die Entlüftungsöffnung 26 entweichen, wesentlichen übereinstimmend mit demjenigen bei welche die dafür angemessene Größe hat. den oben beschriebenen Beispielen, jedoch sind 45 Die Operationen, die erforderlich sind, um aus die Teile des Rohlings, die rückwärts von dem dem so hergestellten Rohling ein fertiges Schreib-Teil 30 liegen, von jenen Beispielen etwas ab- ende herzustellen, sind im wesentlichen die gleichen, weichend. wie sie oben beschrieben wurden. Man kann ein

Das Formteil 12", in welchem die Hohlform aus- Behälterrohr von kapillarer Weite direkt in die Hülse

gebildet ist, hat eine trichterförmige Eingangs- 50 44 einsetzen und diese um das Rohr herum klem-

mündungl9", ein paralleles Teil 20" und ein ver- men oder quetschen, um das Schreibende und den

jüngtes Teil 21". Der Kerndorn 13 ist im wesent- Behälter fest miteinander zu verbinden,

liehen übereinstimmend mit den obigen Beispielen, Beiden vorhergehenden Ausführungsbeispielen be-

und dasselbe gilt für Form und Größe desjenigen sitzt das Werkzeug einen hohlen Stempel. Fig. 18

Teiles des verjüngten Abschnittes 21", welches den 55 zeigt die Endstufe bei der Formung eines Rohlings

Kerndorn umgibt. Der Stempel 17" ist hohl und be- 55 aus einem sphärischen Ausgangskörper unter

sitzt an seiner Arbeitsfläche eine Öffnung 42, welche Verwendung eines vollen Stempels 54. Die Form 50

zu einer einen Spielraum bildenden Öffnung 43 führt. entspricht im großen und ganzen der oben beschrie-

Die Abmessungen der Werkzeuge, welche von den- benen und dargestellten Form. Sie besitzt einen

jenigen der obigen Beispiele abweichen, sind 60 trichterförmigen Eingang 51, welcher den sphärischen

Ausgangskörper zentriert und zu einem im wesent-

I = 30° liehen parallelen Teil 52 führt, das leicht einge-

n = 3,3 mm Durchmesser zogen ist und zu einem verjüngten Endteil 53 führt.

ο = 0,61 mm Durchmesser ^{Der zur Bildun}S ^{des Na}P^{fes dienend}e Kerndorn 13,

_ λλ λ 65 ist etwas schmaler als das schmale Ende der Hohl-

P ~ ' form und ragt in diese von dem Block 14 aus

q= 5,1mm hinein. Außerdem ist eine EntlüftungsöfEnung 26 vor-

r = 3,8 mm Durchmesser gesehen.

a =	2,54 mm Durchmesser
b =	1,27 mm Durchmesser
c =	1,09 mm Durchmesser
d =	2,18 mm Durchmesser
	1,4 mm Durchmesser
j _	0,51 mm Durchmesser
8 =	1,47 mm Durchmesser
Z ■—'	6,7 mm
J	0,38 mm
k =	26°
7	100°
q —	2,80 mm
s =	1,14 mm
t =	0,33 mm
u =	1,65 mm
V =	5°

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Der Stempel 54 hat eine stufenweise abgesetzte 0,33 mm. Dieser Wandsteg muß nachträglich entzylindrische Form mit einem Führungsende54a, das fernt werden, z.B. durch Ausstanzen, und das für im Durchmesser verkleinert ist und mit der Stirn- diese Operation bestimmte Werkzeug ist in Fig. 19 fläche 54 b abschließt. und 20 dargestellt. Es besteht aus einer Aufnahme

5 58 für die Zentrierung des Rohlings 55, einem Stem-Die Abmessungen in Fig. 18 sind folgende: pel 59 und einem hohlen Amboß 60, welcher in den

Rohling eingeführt wird und diesen gegen die Einwirkung des Stempels abstützt. Die Bohrung dieses Ambosses ist im Durchmesser etwas größer als der ίο Stempel 59, so daß bei der Abwärtsbewegung des Stempels der Wandsteg ausgestanzt wird und in den Amboß herabfällt, wie dies bei 62 in Fig. 20 dargestellt ist.

Bei allen bisher beschriebenen Anordnungen ist *5 der Kerndorn am Umfang mit einer Reihe von Eindrückungen oder Grübchen versehen, so daß an dem Boden des Napfes im Abstand angeordnete Warzen gebildet werden, auf welchen die in Umfangsrichtung verteilten Grundsitzflächen nachträglich eingedrückt 20 werden können. Diese Grundsitzflächen werden durch radiale Tintenzuführungskanäle unterteilt, welche durch die zwischen den Warzen vorhandenen Zwischenräume gebildet werden.

An Stelle eines solchen mit Grübchen versehenen ²5 Kerndornes kann auch ein glatter Kerndorn verwendet werden. In diesem Fall werden die Tintenzuführungskanäle in einer nachfolgenden Operation hervor-Wenn der Stempel 54 sich nach abwärts bewegt, gebracht, wie dies in Fi g. 21 und 22 veranschaulicht verdrängt er den sphärischen Ausgangskörper aus ist. Der hier gezeigte Rohling 63 entspricht etwa dem dem Eingangstrichter 51 in das Teil 52 der Form und 30 Rohling 55 in Fig. 18 mit der Ausnahme, daß die bewirkt dann, daß das Material des Ausgangs- Warzen in dem verjüngten unteren Teil 64 des Napkörpers in das verjüngte Teil 53 hineingepreßt wird, f_es 65 fehlen, welcher zu einem blind endenden, so daß es dieses ausfüllt, während es rückseitig um mittleren Zuführungskanal 66 führt. Der Stempel 67 den Stempel herum als Außenhülse 56 auftritt. Wäh- hat ein glattes Ende 67 a, um den Wandsteg 62 rend dieser Verformung wird das Material des Aus- 35 (Fig. 22) nach innen in den Amboß 60 auszustangangskörpers über den Kerndom 13' ohne Bruch sei- _zen, er ist jedoch außerdem mit mehreren Rillen 68 ner Oberflächenschicht gestreckt. Der Austrittsspalt versehen, welche in der Endstufe des Ausstanzens zwischen der Schulter 54 c des Stempels und dem in die Grundfläche des Napfes radiale Tintenkanäle Teil 52 der Hohlform ist so schmal, daß dem rück- 69 eindrücken.

seitigen Auspressen der Hülse 56 durch diesen Spalt 40 Der hier beschriebene Rohling erfährt während ein solcher Widerstand entgegengesetzt wird, daß der Kaltverformung eine Werkstoffverfestigung. Die der in der Hohlform entwickelte Druck ausreicht, stärkste Werkstoffverhärrung des ursprünglich geum zu gewährleisten, daß der schmale Rand des glühten Werkstückmaterials tritt in den Oberflächen-Napfes voll ausgebildet wird. Die leichte konische schichten des Metalls ein, welche mit dem Stempel Einziehung des Teiles 52 bewirkt, daß dieser Spalt 45 und dem Kerndom in Berührung kommen. Dies ist in seiner Weite abnimmt, wenn der Stempel 54 sich vorteilhaft, weil gerade diejenigen Oberflächenvorschiebt, was dazu führt, daß das freie Ende der schichten, welche den Kemdorn berühren, in dem Hülse 56 etwas stärker ist als ihr Wurzelteil. Da das fertigen Schreibende der Abnutzung ausgesetzt sind, innere Auspressen fehlt, welches nach rückwärts im welche durch die Umdrehung der Schreibkugel herinneren eines hohlen Stempels stattfindet, hat der 5° vorgerufen wird.

volle Stempel den Vorteil, daß er einen genügend Diese Selbstverhärtung um den Kerndorn herum

großen Formdruck entwickelt, um den schmalen findet, wie schon in Verbindung mit Fig. 13 erRand des Napfes in einer früheren Stufe des Stempel- wähnt wurde, statt, ohne daß in der Oberflächenvorschubes auszubilden. Daher können gutgeformte schicht des Werkstückmaterials ein Bruch eintritt. Ränder geformt werden, wenn die Stirnfläche54δ 55 Fig. 23 ist ein Schnitt durch einen unter Verwendes massiven Stempels kurz vor der Stirnfläche dung eines vollen Stempels nach F i g. 18 hergestelldes Kerndomes 13' in einer Entfernung von dem ten Kupferrohling 55 und läßt die geätzte MakroRand, welche etwa dem 2,5- bis 3fachen Durch- struktur mit den Faserfließlinien erkennen. Wie ermesser des Napfes entspricht, zum Stillstand kommt. sichtlich, erstrecken sich die Faserfließlinien im In dem in Fig. 18 veranschaulichten Beispiel ent- 60 wesentlichen parallel zu den Innenflächen des erspricht der Abstand dem l,35fachen Durchmesser wähnten rudimentären Kanals 66, der Warzen 32 des Napfes. und des Napfes 65.

Wie ersichtlich, wird bei einer solchen Anordnung Die Ansicht nach Fig. 24 entspricht der Fig. 23,

zwischen der Stirnfläche 54 & des Stempels und der sie zeigt jedoch das Endteil des fertigen Schreib-Stirnfläche des Kerndomes 13' ein dünner Wandsteg 65 _end_es mit der eingesetzten Schreibkugel 70 und den des Materials bestehenbleiben. Dieser Wandsteg kann Fließlmien 155.

eine Stärke von etwa 0,25 bis 0,38 mm haben. In Nachdem der Zuführungskanal 66 durch Ausstandem Beispiel nach Fig. 18 beträgt die Wandstärke zen des Wandsteges62 fertig bearbeitet wurde, so

Claims (8)

daß ein vollständiger Zuführungskanal 166 entsteht, wird eine Kugel, welche die Schreibkugel 70 oder eine ähnliche Kugel sein kann, in den Napf 65 eingesetzt, wobei sie auf den Warzen 32 ruht. Hierauf wird der Napfrand 29 um die eingesetzte Kugel herum bleibend eingeschnürt, was durch Anwendung eines geeigneten Werkzeugs, wie z. B. eines konischen Formwerkzeugs, geschieht. Dabei schmiegt sich die Innenfläche des Napfes der Kugeloberfläche an und bildet einen teilsphärischen Seitensitz 71, welcher sich um die Kugel oberhalb des Kugeläquators erstreckt, gegebenenfalls auch unterhalb. Gleichzeitig wird die Kugel auf die Warzen 32 angedrückt, so daß in jeder Warze eine teilsphärische Grundsitzfläche 72 eingedrückt wird. Diese Flächen 72, welche den Grundsitz bilden, sind in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet, wobei zwischen ihnen Tintenzuführungskanäle 74 von dem Ende des Zuführungskanals 166 radial nach außen zu einem die Kugel umgebenden Ringraum 73 verlaufen, der zwischen dem Seitensitz und dem Grandsitz angeordnet ist. Die Anordnung der Fließlinien der selbstgehärteten Sitzflächen 71 und 72 ist zu beachten. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Kaltherstellung einer Kugelschreiberrohspitze aus metallischem Werkstoff, mit konischem Vorderteil, das das Kugelbett enthält, die Flüssigkeitsdurchtrittsbohrung und einen Teil der Füllbohrung, sowie einen daran anschließenden, kurzen Hülsenteil mit gegenüber dem Vorderteil erweiterter Füllbohrung, ausgehend von einem volumengleichen Ausgangsstück, unter Verwendung folgender Verfahrensschritte, Einführung eines vorgeformten Aus- gangsstücks in die Matrizenbohrung, Kaltfließpressen unter Formstempeldruck, Ausheben und Abstreifen, gegebenenfalls Lochen, dadurch gekennzeichnet, daß schlagartig in einer besonderen Matrizenform mit besonderer Eindringtiefe des Formstempels fließgepreßt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Matrize mit Formbohrung mit Kerndorn als Bohrungsabschluß und einem Formstempel, dadurch gekennzeichnet, daß der Kerndorn (13') an einem getrennt angeordneten, eine Entlüftung zulassenden Matrizeilteil (14) angeordnet ist, daß bei Kerndornhöhe (s) die Formstempelendstellung gegenüber dem Matrizenteil (14) ein Größenverhältnis ergibt, bei dem der Abstand zwischen Formdornstirnfläche und Rand des Kugelgehäuses nicht wesentlich größer ist als der dreifache, vorzugsweise nicht größer als der ein- bis eineinhalbfache Durchmesser (c) des Kugelgehäuses und daß die Formbohrung (19) kegelförmig nach oben geöffnet ist.

3. Formstempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Füllbohrung im Vorderteil des Kugelschreiberrohlings bildende Formstempelteil (54a) zylindrische Außenform mit ebener Stirnfläche (54 b) aufweist.

4. Formstempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er HoMform aufweist.

5. Formstempel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlstempeldurchmesser größer ist als der Durchmesser der Kerndornspitze.

6. Formstempel nach Anspruch 2 zur Verwendung mit einem hohlzylindrischen Ausgangsstück, dadurch gekennzeichnet, daß in dem HoM-stempel (17) ein Dorn (18) verschiebbar angeordnet ist und daß zwischen dem Kerndorn (17') und der Innenfläche des Hohlstempels ein Spalt besteht.

7. Ausgangswerkstück zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangswerkstück Kugelform aufweist.

8. Ausgangswerkstück zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es plattiert ist und vorzugsweise Kugelform aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung B 17797 VIIb/70b (bekanntgemacht am 25. 6.1953);

österreichische Patentschrift Nr. 24 789;

britische Patentschrift Nr. 625 220;

USA.-PatentschriftNr. 1756416;

Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, H. 10/1949, S. 378;

Zeitschrift »Metalworking Production«, 17. Januar 1958, S. 106 bis 113;

Zeitschrift »American Machinist«, 23. März 1959, S. 126 und 127.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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