EP0340495A2 - Strangpresswerkzeug - Google Patents
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- EP0340495A2 EP0340495A2 EP89106574A EP89106574A EP0340495A2 EP 0340495 A2 EP0340495 A2 EP 0340495A2 EP 89106574 A EP89106574 A EP 89106574A EP 89106574 A EP89106574 A EP 89106574A EP 0340495 A2 EP0340495 A2 EP 0340495A2
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- EP
- European Patent Office
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- die
- extrusion tool
- tool according
- mandrel
- ribs
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- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Definitions
- the invention relates to an extrusion tool for producing a drill blank with at least one internal, helical flushing bore made of a plastic raw material for hard metal or ceramic, with a shaping die and a mandrel arranged in its inlet area, which at least one elastically projecting into the die outside the longitudinal axis of the die deformable wire carries, wherein the shaping cross-section of the die has an inwardly projecting, helically extending device about the longitudinal axis of the die for twisting the raw material passing through.
- Such an extrusion tool is described in the documents of German utility model 85 36 805.
- the starting point here is that the twisting and the production of the rinsing hole in the drill blank can be carried out in one process step using extrusion.
- the elastic wires provided on the mandrel of the extrusion tool already create rinsing holes corresponding to their diameter during the twisting, the uniform geometry of which is not destroyed again by later operations.
- the twisting no longer depends on external variables such as the material flow speed in the extrusion press. Regardless of the speed at which the punch presses the material into and through the die, the carbide or ceramic drill blank always has a uniform pitch.
- the twisted drill bit can be cut to the desired length by a cutting process.
- the mandrel of the extrusion tool with one or more wires corresponds to the number of flushing holes desired made of an elastically deformable material; this should be such that each wire adapts to the screwing motion of the raw material in the area of the die with as little resistance to deformation as possible and in this way causes the formation of the helical flushing hole in the plastic raw material.
- Possible elastic wire materials are: copper or non-ferrous metal alloys, iron, iron alloys, light metals and light metal alloys using aluminum in particular;
- plastics such as polyamide has also proven to be particularly advantageous, and also as a coating for otherwise metallic wires.
- the mutual assignment of wire and protrusion in the area of the die allows the position of the rinsing hole to be established with respect to the groove.
- the angle between the respective connecting lines can be 0 ° or 90 ° or can also assume desired intermediate values.
- the helix angle of the helical projection in the die should be chosen somewhat larger than the angle desired for the drill blank; As a rule, the angle allowance is approx. 3 ° to 7 °.
- the die and wire length at least so large that the helical projection in the die describes a helix of more than 90 °, preferably more than 180 °.
- German patent application P 37 14 479.0 state of the art according to ⁇ 3 para. 2 PatG
- the die and the mandrel are designed to be securable in different positions in order to ensure the mutual assignment of the above-mentioned components, which form the formation of the Influence drill blanks, with little effort, if necessary also during the extrusion process, to be able to change.
- the die and the mandrel can be rotated against each other if the helical flushing bore is to assume a changed angular position with respect to the chip chamber, on the other hand, both parts can also be displaced in the longitudinal direction against one another, as a result of which the wire either has a stronger or weaker deformation in the direction experienced on the longitudinal axis of the die and thus the distance between the flushing hole and the longitudinal axis of the die can be changed.
- the extrusion tools known according to the prior art have the disadvantage that the helix shape or the drill type are determined by the choice of the die.
- the die In order to be able to work with the same extrusion tool, the die must be changed to produce the blanks with a different groove pitch or a different diameter, for which purpose the extrusion tool must be dismantled from the associated holding structure. The resulting work is cumbersome and time consuming.
- the particular advantage of the die which is composed of individual washers, is that they can be exchanged in any manner, as well as rotated against one another, which means that a small set of washers provides a multitude of possible combinations for designing the die.
- the ribs located on the inner wall of the die are correspondingly displaced, as a result of which the helical pitch can be changed.
- the die is preferably held on its exit side facing away from the mandrel by a clamping nut, the supporting surface of which is in contact with the die and is movable in the longitudinal direction of the die holder with respect to these different positions.
- the displacement of the clamping nut can be possible relative to the die holder, which then requires additional clamping or tensioning elements for fixing, but it is also possible for the tension nut to form a screw connection with the die holder and on the end facing away from the die on one side Support surface of a locking ring is present.
- the die holder itself has a releasable securing device against axial or rotational displacement.
- each ring disk now has one or more ribs or grooves.
- These parts are each designed so that a slight shift in their rotational angle position, seen in the direction of extrusion, causes a change in the helical path or the helical pitch.
- the disadvantage must be accepted that edge jumps occur along the helix set by the ring washers, but the shape of the ribs ensures that the edge jumps are as small as possible and have no influence on the quality of the extruded product.
- the helix contains a structure which is comparable to that of a fir tree seen from above with the same diameter.
- the ribs can be semicircular or rectangular in cross-section, but a rectangular cross-sectional shape is preferred, the parts in question being trapezoidal in plan view with a wider base surface lying on the strand exit side. A base area which is 1.1 to three times as large as the opposite side or area is preferred.
- the ribs In plan view, the ribs have the shape of an oblique-angled trapezoid with angles of inclination of the side surfaces relative to the base (plane) perpendicular to the extrusion direction, one of which is pointed, the other of which is blunt.
- the angles of inclination are between 30 ° and 70 °, preferably 35 ° and 50 ° on the one hand and 100 ° and 140 °, preferably 110 ° to 125 ° on the other.
- the ribs at angles of inclination of, for example, 120 ° and 40 °, measured relative to the base, the ribs have two limit positions, in each of which only one of the rib side surfaces is continuous or the individual parts lie flush against one another.
- the helix dimension is 30 ° in one case and 50 ° in the other.
- the person skilled in the art is free to choose the number of helical paths lying next to one another, for example he can make do with two rib helices.
- 10 to 40 ribs should be arranged at an equidistant distance on the inside of the die plate. The more ribs are used, the smaller their cross section is chosen.
- the washers have a bevel on both sides of their outer edge sides.
- the die and the mandrel are designed to be securable in different positions from one another according to a development of the invention.
- the die and the mandrel should preferably be held rotatable relative to one another about the longitudinal die axis and / or displaceable relative to one another in the longitudinal direction.
- the rotational adjustability enables a changed angular position of the flushing hole relative to the helical groove compared to the previously assumed starting position.
- the distance between the flushing hole and the longitudinal axis of the blank can be adjusted by longitudinally displacing the die relative to the mandrel.
- a larger distance between the die and the mandrel leads to a greater deformation of the wire by the plastic raw material and thus to a smaller distance between the rinsing hole and the longitudinal axis mentioned.
- a displacement of the mandrel in the opposite direction enables this distance to be increased.
- a holding ring supporting the mandrel is connected to the die holder via a clamping ring, on which the clamping ring is rotatably supported.
- the die holder is movably supported on a receptacle via a straight guide.
- the straight guide can be realized in a simple manner in that the outside of the die holder has a longitudinal groove in which the receptacle engages via a projection, for example in the form of a cylindrical pin.
- the mandrel is conical in the area of its front section in question, the cone angle being at least 90 °, preferably around 120 ° is.
- the extrusion tool has an adjustment mandrel that can be inserted into the die from the outside, which consists of a substantially cylindrical body, on the outer surface of which one or more helical ribs are arranged, the width of which is smaller than the spacing of the ribs the washers.
- the setting mandrel has, apart from the rib-like projections, a diameter which is adapted to that of the interior of the die. There is therefore a special mandrel for each helix pitch, unless you set up the mandrel cylinder from individual ring disks in the same way as for the die, which can be turned and locked against each other.
- the clamping devices (clamping nut) acting on the washers are loosened and the setting mandrel is gradually pushed into the die from the die exit end.
- the rib-shaped helix of the setting mandrel causes the die disks to rotate relative to one another in such a way that the helix angle formed by the ribs of the die coincides with that of the adjusting mandrel (in the inserted state).
- the washers are now clamped against each other before the setting mandrel is unscrewed again.
- the helix of the die can thus be changed without the extrusion tool in question having to be disassembled.
- the number of coils of an adjusting mandrel running in parallel depends, of course, on the number of coils of the dies. If one works with a die which has 10 to 40 helices, it has proven to be advantageous if the setting mandrel has more than 3, preferably 5 helical ribs.
- the setting mandrel In order to facilitate the insertion of the setting mandrel into the die, it has a hand guide piece fastened on the back, which preferably has a knurled grip surface.
- the cylinder body of the setting mandrel is at least as long as the die is deep.
- the extrusion tool shown in Fig. 1 has in the extrusion direction shown by the arrow 12 as an essential loading Constituent a die 10, consisting of individual washers 10a (Fig. 3) and a mandrel 11 with a rear shoulder 11a and a conical front portion 11b.
- the mandrel 11 and the die 10 are arranged one behind the other as seen in the direction of extrusion shown by the arrow 12.
- the mandrel 11 is held by the base holder 13, which is designed as a retaining ring and has a connection threaded bore 14, via which the extrusion tool can be attached, for example, to a support structure, not shown, via which the plastic raw material to be processed is also supplied. Furthermore, the basic holder 13 has external adjustment grooves 15. The basic holder 13 encompasses a clamping ring 16 with external adjusting grooves 17, the clamping ring 16 in turn encompassing a receptacle 23 which in turn encompasses the die holder 18. At the die exit end, a clamping nut 19 is arranged with a front support surface 19a, which is used to clamp the ring disks 10a in the die holder 18.
- the locking ring 20 can be moved via the external adjustment grooves 20a (see FIG. 2).
- the basic holder bears, for example on three radially aligned webs, not shown, a hub in which the mandrel 11 is detachably held by a socket head screw 21, the position of the mandrel 11 being secured in the longitudinal direction (extrusion direction 12) via the already mentioned paragraph 11a.
- Two wires 22 made of elastic plastic emerge from the conical front section 11b of the mandrel 11.
- the plastic should be such that it opposes the deformation occurring during the extrusion process as little as possible resistance to deformation and has the lowest possible frictional resistance with respect to the plastic raw material.
- the conical front section 11b has a cone angle of 120 °.
- the detachable connection between the base holder 13 and the receptacle 23 consists of the clamping ring 16 described, which is attached supports a flange of the receptacle 23 and, on the other hand, forms a screw connection via a threaded bore with a corresponding threaded section of the basic holder 13.
- the clamping ring 16 By turning the clamping ring 16, the receptacle 23 can be pressed onto the face of the base holder 13 to form a rigid connection.
- the receptacle 23 and the die holder 18 form a conical space tapering in the extrusion direction, which opens into the die interior with a constant diameter over the die length.
- the tapered cone space is designated by 24 and, like the die, lies coaxially about the die longitudinal axis designated by 25.
- the straight guide of the die holder 18, together with the die 10 lying there, consists of a guide pin 26, which also serves as an anti-rotation device and which engages in a longitudinal groove 27 of the die holder 18.
- the position of the die 10 with respect to the die holder 18 and the mandrel 11 can be determined or changed by the choice of the thickness of the contact washer 28, this contact washer having an inlet area which corresponds to that of the aforementioned conical space (cylindrical bore 24).
- this contact washer having an inlet area which corresponds to that of the aforementioned conical space (cylindrical bore 24).
- a contact washer 29 bears against the die, on the opposite surface of which the clamping nut 19 bears.
- the cylindrical pin 30 serves both as an anti-rotation device and as a connecting means for the die holder and the contact washer 29 for the die 10.
- the die 10 Details of the die 10 can be seen from FIGS. 3, 3a, 4a, 4b and 4c. Thereafter, the die 10 consists of several together lying washers 10a, each washer having cross-sectionally rectangular ribs 31 which, seen in plan view against the extrusion direction, have a tapering trapezoidal structure.
- the shape of the "oblique-angled" trapezoids can be seen in FIG. 4c, the respective trapezoidal angles ⁇ and ⁇ having angles of approximately 35 ° and 115 °, respectively.
- the rib spacing defined by the reference symbol a is 4 mm, the width c of the trapezoidal base being 2.2 mm and that of the opposite surface d being 1 mm. A total of 15 of these ribs 31 are arranged on each ring disk 10a.
- each ring disk 10a has a chamfer 33 of width f.
- the thickness e of each ring disk 10a is 1 mm to 2 mm. In the present exemplary embodiment, a total of 35 ring disks are arranged one behind the other.
- 6 has a diameter D, which is the same or slightly smaller than the inner diameter of the die. 6 has a helically guided rib 37 with a width d, the helix angle corresponding to the angle to which the die is to be adjusted. The width b is chosen so that it is slightly smaller than the smallest distance between two ribs 31. For each helical pitch to be set there is such a setting mandrel, the cylinder body 34 of which has a length l 1 which is at least as long as the length of the die, which is determined by the number of ring disks 10 a placed one behind the other.
- this has on the end side a knurled 35 handle 36, whose length l2 corresponds approximately to the width of a hand.
- the diameter d1 of the handpiece 36 is slightly smaller than that of the cylinder body 34 of the setting mandrel.
- FIG. 5 shows a rolled-up coil composed of individual ribs 31 or the change thereof by turning the relevant ring disks 10a.
- the trapezoidal shape of the individual ribs 31 should expediently be selected so that the desired helix angles to be set lie between the two limit states drawn in FIG. 5. In both limit states, the trapezoidal side walls of the ribs 31 are flush with one another, while on the other side there is a corresponding "fir pattern". If one presses material through the die in the direction shown by arrow 12, this will clog the shoulder-like projections of the fir pattern relatively quickly, so that practically every setting between the two limit settings shown has a continuous spiral.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spühlbohrung aus einem plastischen Rohmaterial für Hartmetall oder Keramik, mit einer einen Formraum begrenzenden Düse (10) und einem in deren Einlaufbereich angeordneten Dorn (11), der außerhalb der Düsen-Längsachse (25) zumindest ein in die Düse (10) hineinragenden, elastisch verformbaren Draht (22) trägt. Die Düseninnenwand besitzt eine wendelförmige Einrichtung, durch die das die Düse passierende Rohmaterial eine Verdrillung erfährt. Insbesondere um den Steigungswinkel der Rohrrohlingwendel ohne Austausch der Düse (10) verändern zu können, wird vorgeschlagen, daß die Düse (10) aus mehreren aneinanderliegenden ringförmigen Scheiben (10a) besteht, die in relativ zueinander, insbesondere um die Dusenlängsachse (25) unterschiedlichen Stellungen feststellbar ausgebildet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug zum Herstellen eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung aus einem plastischen Rohmaterial für Hartmetall oder Keramik, mit einer formgebenden Matrize und einem in deren Einlaufbereich angeordneten Dorn, der außerhalb der Matrizenlängsachse zumindest einen in die Matrize hineinragenden, elastisch verformbaren Draht trägt, wobei der formgebende Querschnitt der Matrize eine nach innen ragende, wendelförmig um die Matrizenlängsachse verlaufende Einrichtung zur Verdrillung des hindurchtretenden Rohmaterials aufweist.
- Ein solches Strangpreßwerkzeug wird in den Unterlagen des deutschen Gebrauchsmusters 85 36 805 beschrieben. Hierbei wird von dem Gedanken ausgegangen, daß die Verdrillung und die Herstellung der Spülbohrung beim Bohrerrohling in einem Verfahrensgang mit dem Strangpressen durchgeführt werden können. Die am Dorn des Strangpreßwerkzeugs vorgesehenen elastischen Drähte schaffen schon während des Verdrillens ihrem Durchmesser entsprechende Spülbohrungen, deren gleichmäßige Geometrie nicht durch spätere Arbeitsgänge wieder zerstört wird. Weil gleichzeitig mit dem Strangpressen über wendelförmig verlaufende Führungsvorsprünge die Verdrillung des Rohlings bewirkt wird, hängt die Verdrillung auch nicht mehr von äußeren Größen, wie der Materialflußgeschwindigkeit in der Strangpresse ab. Unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit der Stempel das Material in und durch die Matrize preßt, wird stets eine gleichmäßige Steigung des Hartmetall- oder Keramikbohrerrohlings bewirkt. Der verdrillte Bohrerrohling kann nach Belieben durch einen Trennvorgang auf die gewünschte Länge gebracht werden.
- Der Anzahl der gewünschten Spülbohrungen entsprechend ist der Dorn des Strangpreßwerkzeuges mit einem oder mehreren Drähten aus einem elastisch verformbaren Material ausgestattet; dieses soll derartig beschaffen sein, daß jeder Draht sich der Schraubbewegung des Rohmaterials im Bereich der Matrize mit möglichst geringem Formänderungswiderstand anpaßt und auf diese Weise die Bildung der wendelförmig verlaufenden Spülbohrung im plastischen Rohmaterial bewirkt. Als elastisches Drahtmaterial kommen in Frage: Kupfer- oder Buntmetall-Legierungen, Eisen, Eisenlegierungen, Leichtmetalle und Leichtmetall-Legierungen unter Verwendung von insbesondere Aluminium; als besonders vorteilhaft hat sich auch der Einsatz von Kunststoffen wie Polyamid erwiesen, und zwar auch als Beschichtung für ansonsten metallische Drähte. Durch die gegenseitige Zuordnung von Draht und Vorsprung im Bereich der Matrize läßt sich die Lage der entstehenden Spülbohrung bezüglich der Nut festlegen. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform mit zwei Nuten und zwei innenliegenden Spülbohrungen der Winkel zwischen den jeweiligen Verbindungslinien 0° oder 90° betragen oder auch gewünschte Zwischenwerte annehmen. Nach den bisherigen Erfahrungen sollte der Wendelwinkel des wendelförmigen Vorsprungs in der Matrize etwas größer gewählt werden als der für den Bohrerrohling gewünschte Winkel; in der Regel liegt das Winkelaufmaß bei ca. 3° bis 7°.
- Es hat sich auch als zweckdienlich erwiesen, die Matrizen- und Drahtlänge mindestens so groß zu wählen, daß der wendelförmige Vorsprung in der Matrize eine Wendel von mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 180° beschreibt.
- In der deutschen Patentanmeldung P 37 14 479.0 (Stand der Technik nach § 3 Abs. 2 PatG) wird vorgeschlagen, daß die Matrize und der Dorn in zueinander unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ausgebildet sind, um die gegenseitige Zuordnung der genannten Bestandteile, welche die Ausbildung des herzustellenden Bohrerrohlings beeinflussen, mit geringem Aufwand, erforderlichenfalls auch während des Strangpreßvorganges, verändern zu können. Bei einem solchen Strangpreßwerkzeug kann einerseits die Matrize und der Dorn gegeneinander verdreht werden, wenn die wendelförmige Spülbohrung bezüglich der Spankammer eine geänderte Winkellage einnehmen soll, zum anderen können beide Teile auch in Längsrichtung gegeneinander verschoben werden, wodurch der Draht entweder eine stärkere oder schwächere Verformung in Richtung auf die Matrizen-Längsachse erfährt und sich damit der Abstand zwischen der Spülbohrung und der Matrizen-Längsachse verändern läßt.
- Die nach dem Stand der Technik bekannten Strangpreßwerkzeuge haben jedoch den Nachteil, daß durch die Wahl der Matrize die Wendelform bzw. der Bohrertyp festgelegt sind. Um mit demselben Strangpreßwerkzeug arbeiten zu können, muß zur Herstellung der Rohlinge mit einer anderen Nutensteigung oder einem anderen Durchmesser die Matrize gewechselt werden, wozu das Strangpreßwerkzeug von der zugehörigen Haltekonstruktion abgebaut werden muß. Die dadurch entstehenden Arbeiten sind umständlich und zeitaufwendig.
- Dazu besteht das Bedürfnis, Bohrer mit unterschiedlichem Durchmesser, zum Beispiel von 3 mm bis 6 mm mit ein und demselben Strangpreßwerkzeug anzufertigen, wobei der betreffende Bohrer jeweils aus einem Rohling von 6 mm Durchmesser hergestellt werden soll. Hierbei sollen alle Bohrer bei unterschiedlichem Durchmesser dieselbe, zum Beispiel eine Steigung von 30° aufweisen. Da sich bekanntlich die Länge der Strecke, über der eine Wendel mit einer bestimmten Steigung, z. B. von 30°, einen vollen Kreis (360°) beschreibt, von der betreffenden Strecke bei einem 3 mm Bohrer mit einer ebenfalls 30° Wendel unterscheidet, kann ein 6 mm Bohrerrohling nicht durch entsprechendes Abschleifen im Durchmesser auf 3 mm reduziert werden, da man hierbei zwangsläufig die Spülbohrungswendel schneidet, mit anderen Worten, die Spülbohrung wird am Bohrerumfang freigelegt.
- Auch aus diesem Grund ist es erforderlich, für jeden Bohrerdurchmesser eine andere Matrize in das Strangpreßwerkzeug einzubauen. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs beschriebene Strangpreßwerkzeug dergestalt weiterzubilden, daß mit geringstmöglichem Aufwand bei ein und derselben Matrize die Geometrie des Bohrerrohlings verändert werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch das gattungsgemäße Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst. Der besondere Vorteil der sich aus einzelnen Ringscheiben zusammensetzenden Matrize besteht darin, daß diese in beliebiger Weise ausgetauscht als auch gegeneinander verdreht werden können, womit sich bereits aus einem kleinen Satz von Ringscheiben eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten zur Matrizenausgestaltung ergibt. Insbesondere ist es möglich, beliebig viele Ringscheiben hintereinander anzuordnen und somit die Länge der Matrize auf den Bedarfsfall abzustellen. Durch Verdrehen der Ringscheiben gegeneinander werden in entsprechender Weise die auf der Matrizeninnenwand befindlichen Rippen verschoben, wodurch sich die Wendelsteigung verändern läßt.
Weiterbildungen der Halterung und Feststellorgane des Strangpreßwerkzeuges werden in den Unteransprüchen 2 bis 4, Ausgestaltungen der einzelnen Rippen jeder Ringscheibe in den Unteransprüchen 5 bis 12 beschrieben. Vorzugsweise wird die Matrize auf ihrer vom Dorn abgewandten Austrittsseite von einer Spannmutter gehalten, deren an der Matrize anliegende, in Längsrichtung des Matrizenhalters bewegliche Stützfläche bezüglich dieser unterschiedlichen Stellungen feststellbar ist. Die Verschiebung der Spannmutter kann dabei relativ zur Matrizenhalterung möglich sein, was dann noch zusätzliche Klemm- bzw. Spannelemente zum Feststellen erfordert, es ist jedoch ebenso möglich, daß die Spannmutter mit dem Matrizenhalter eine Schraubverbindung bildet und an der der Matrize abgewandten Seite stirnseitig an einer Stützfläche eines Feststellringes anliegt. Vorzugsweise weist der Matrizenhalter selbst eine lösbare Sicherung gegen eine axiale oder eine Drehverschiebung auf. - Statt wie bei einer einstückigen Matrize mit einer einheitlichen Wendeleinrichtung Rippe oder Nute besitzt nunmehr jede Ringscheibe eine oder mehrere Rippen oder Nuten. Diese Teile sind jeweils so ausgebildet, daß eine leichte Verschiebung ihrer Drehwinkelstellung, in Strangpreßrichtung gesehen, eine Veränderung des Wendelganges bzw. der Wendelsteigung bewirkt. Damit muß zwar der Nachteil in Kauf genommen werden, daß entlang der durch die Ringscheiben eingestellten Wendel Kantensprünge auftreten, jedoch wird durch die Form der Rippen dafür gesorgt, daß die Kantensprünge möglichst gering sind und keinen Einfluß auf die Qualität des stranggepreßten Produktes haben. Insbesondere empfiehlt es sich, die Rippen einer jeden Ringscheibe gleichmäßig auszugestalten und jedem Teil eine entgegen der Strangpreßrichtung verjüngende Form zu geben. Hierdurch enthält die Wendel einen Aufbau, der mit dem einer von oben betrachteten Tanne mit gleichem Durchmesser vergleichbar ist. Hierbei ergibt sich für das strangzupressende Material ein relativ geringer Widerstand. Die Rippen können im Querschnitt halbkreisförmig oder rechteckig sein, bevorzugt wird jedoch eine rechteckige Querschnittsform, wobei die betreffenden Teile in der Draufsicht trapezförmig mit einer jeweils auf der Strangaustrittsseite liegenden breiteren Basisfläche sind. Bevorzugt wird eine Basisfläche, die 1,1 bis dreimal so groß ist wie die gegenüberliegende Seite bzw. Fläche. In der Draufsicht haben die Rippen die Form eines schiefwinkligen Trapezes mit Neigungswinkeln der Seitenflächen relativ zu der senkrecht zu der Strangpreßrichtung stehenden Basis (Ebene), wovon der eine spitz, der andere hingegen stumpf ist. Die Neigungswinkel liegen zwischen 30° und 70°, vorzugsweise 35° und 50° einerseits bzw. 100° und 140°, vorzugsweise 110° bis 125° andererseits. Dies bedeutet, daß bei Neigungswinkeln von beispielsweise 120° und 40°, gemessen relativ zur Basis, die Rippen zwei Grenzlagen aufweisen, bei denen jeweils nur eine der Rippenseitenflächen stetig ist bzw. die einzelnen Teile bündig aneinanderliegen. Das Wendelmaß beträgt in dem einen Falle 30° und in dem anderen 50°.
- Grundsätzlich ist der Fachmann in der Wahl der Anzahl der nebeneinanderliegenden Wendelgänge frei, so kann er beispielsweise mit zwei Rippenwendeln auskommen. Vorzugsweise sollen jedoch jeweils 10 bis 40 Rippen in äquidistantem Abstand auf der Matrizenscheibeninnenseite angeordnet sein. Je mehr Rippen verwendet werden, desto kleiner wird deren Querschnitt gewählt.
- Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Ringscheiben an ihren äußeren Randseiten beidseitig eine Fase auf.
- Um den Abstand der Spülbohrungswendel von der Bohrerrohlingslängsachse beeinflussen zu können, sind die Matrize und der Dorn nach einer Weiterbildung der Erfindung in zueinander unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ausgebildet. Vorzugsweise sollen die Matrize und der Dorn relativ zueinander um die Matrizenlängsachse drehbar und/oder relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbar gehalten sein. Die Drehverstellbarkeit ermöglicht eine im Vergleich zu der zuvor eingenommenen Ausgangslage geänderte Winkellage der Spülbohrung zu der wendelförmigen Nut. Durch eine Längsverschiebung der Matrize relativ zum Dorn läßt sich der Abstand der Spülbohrung zur Rohlingslängsachse einstellen. Ein größerer Abstand der Matrize vom Dorn führt zu einer stärkeren Verformung des Drahtes durch das plastische Rohmaterial und damit zu einem kleineren Abstand der Spülbohrung zu der genannten Längsachse. Eine Verschiebung des Dorns in entgegengesetzter Richtung ermöglicht die Vergrößerung dieses Abstandes.
- Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstan des ist ein den Dorn tragender Haltering über einen Spannring mit dem Matrizenhalter verbunden, an der sich der Spannring drehbar abstützt. Durch Drehen des Spannringes kann die Verriegelung des Halteringes mit dem Matrizenhalter beseitigt werden, so daß der Dorn und die Matrize relativ zueinander gedreht werden können; die Verbindung zwischen der Haltekonstruktion des Strangpreßwerkzeuges und dem Haltering kann dabei bestehen bleiben.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung stützt sich der Matrizenhalter über eine Geradführung beweglich an einer Aufnahme ab. Die Geradführung läßt sich dabei in einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß die Außenseite des Matrizenhalters eine Längsnut aufweist, in welche die Aufnahme über einen Vorsprung, zum Beispiel in Form eines Zylinderstiftes, eingreift.
- Um sicherzustellen, daß das plastische Rohmaterial den Formraum unmittelbar im Anschluß an den Dorn außerhalb des Bereiches des zumindest einen Drahtes vollständig ausfüllt, ist der Dorn in dem in Frage kommenden Bereich seines Vorderabschnittes kegelförmig ausgebildet, wobei der Kegelwinkel mindestens 90°, vorzugsweise um 120° beträgt.
- Um die Drehverstellung der aneinanderliegenden Ringscheiben zu erleichtern, weist das Strangpreßwerkzeug einen in die Matrize von außen einführbaren Einstelldorn auf, der aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, an dessen Außenmantel eine oder mehrere wendelförmige Rippen angeordnet sind, deren Breite kleiner als der Abstand der Rippen der Ringscheiben ist. Der Einstelldorn hat, abgesehen von den rippenartigen Vorsprüngen, einen Durchmesser, der dem des Matrizeninnenraumes angepaßt ist. Für jede Wendelsteigung gibt es demnach einen speziellen Dorn, es sei denn, man baut in entsprechender Weise wie bei der Matrize den Einstelldornzylinder aus einzelnen Ringscheiben auf, die gegeneinander verdrehbar und feststellbar sind. Will man den Wendelwinkel der Matrize ändern, etwa von 35° auf 40°, so werden die auf die Ringscheiben wirkenden Spanneinrichtungen (Spannmutter) gelöst und der Einstelldorn vom Matrizenaustrittsende allmählich in die Matrize geschoben. Hierbei bewirkt die rippenförmige Wendel des Einstelldorns, daß sich die Matrizenscheiben so gegeneinander verdrehen, daß schließlich der durch die Rippen der Matrize gebildete Wendelwinkel mit dem des Einstelldorns (im eingeschobenen Zustand) übereinstimmt. Die Ringscheiben werden nunmehr gegeneinander festgespannt, bevor der Einstelldorn wieder herausgedreht wird. Vorteilhafterweise kann somit die Wendel der Matrize verändert werden, ohne daß das betreffende Strangpreßwerkzeug auseinandergebaut werden muß. Die Zahl der parallel laufenden Wendeln eines Einstelldorns richtet sich selbstverständlich nach der Wendelanzahl der Matrizen. Arbeitet man mit einer Matrize, die 10 bis 40 Wendel aufweist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Einstelldorn mehr als 3, vorzugsweise 5 wendelförmige Rippen aufweist.
- Um die Einführung des Einstelldorns in die Matrize zu erleichtern, besitzt dieser ein rückseitig befestigtes Handführungsstück, das vorzugsweise eine gerändelte Griffoberfläche aufweist.
- Um ein versehentliches Verstellen der bereits ausgerichteten Ringscheiben beim Einstellen der nächstfolgenden Ringscheiben zu verhindern, ist der Zylinderkörper des Einstelldornes mindestens so lang, wie die Matrize tief ist.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen
- Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Strangpreßwerkzeug,
- Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II nach Fig. 1,
- Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Matrize in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 3a einen Ausschnitt aus Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 4a eine Rückansicht einer Matrize nach Fig. 3,
- Fig. 4b eine vertikale Schnittansicht eines Matrizeninnenmantelteils,
- Fig. 4c eine Draufsicht auf einen Teil des Matrizenmantels,
- Fig. 5 mehrere Abwicklungen verschiedener Matrizenscheibeneinstellungen mit unterschiedlichem Wendelwinkel,
- Fig. 6 eine Seitenansicht eines Einstelldornes,
- Fig. 7a eine Rückansicht des Einstelldornes nach Fig. 6,
- Fig. 7b eine vergrößerte Schnitt-Teilansicht des Einstelldornmantels und
- Fig. 7c eine vergrößerte Draufsicht auf einen Teil der rippenförmigen Wendel auf dem Einstelldornmantel.
- Das in Fig. 1 dargestellte Strangpreßwerkzeug weist in der durch den Pfeil 12 dargestellten Strangpreßrichtung als wesentliche Be standteile eine Matrize 10, bestehend aus einzelnen Ringscheiben 10a (Fig. 3) und einen Dorn 11 mit einem rückwärtigen Absatz 11a und einem kegelförmigen Vorderabschnitt 11b auf. Der Dorn 11 und die Matrize 10 sind in der durch den Pfeil 12 dargestellten Strangpreßrichtung gesehen hintereinander angeordnet.
- Der Dorn 11 wird von dem als Haltering ausgestalteten Grundhalter 13 gehalten, der eine Anschlußgewindebohrung 14 aufweist, über die das Strangpreßwerkzeug zum Beispiel an eine nicht dargestellte Tragkonstruktion befestigt werden kann, über die auch das zu verarbeitende plastische Rohmaterial zugeführt wird. Ferner besitzt der Grundhalter 13 außenliegende Verstellnuten 15. Den Grundhalter 13 umgreift ein Spannring 16 mit außenliegenden Verstellnuten 17, wobei der Spannring 16 wiederum eine Aufnahme 23 umgreift, welche ihrerseits den Matrizenhalter 18 umfaßt. Am Matrizenaustrittsende ist eine Spannmutter 19 mit einer vorderen Stützfläche 19a angeordnet, die zum Festklemmen der Ringscheiben 10a im Matrizenhalter 18 dient. Der Feststellring 20 ist über die außenliegenden Verstellnuten 20a bewegbar (siehe Fig. 2). Der Grundhalter trägt, zum Beispiel an drei nicht dargestellten radial ausgerichteten Stegen, eine Nabe, in der der Dorn 11 über eine Zylinderschraube 21 lösbar gehalten ist, wobei die Lagesicherung des Dornes 11 in Längsrichtung (Strangpreßrichtung 12) über den bereits erwähnten Absatz 11a erfolgt. Aus dem kegelförmigen Vorderabschnitt 11b des Dornes 11 treten zwei Drähte 22 aus elastischem Kunststoff aus. Der Kunststoff sollte so beschaffen sein, daß er der beim Strangpreßvorgang auftretenden Verformung einen möglichst geringen Formänderungswiderstand entgegensetzt und bezüglich des plastischen Rohmaterials einen möglichst geringen Reibungswiderstand aufweist. Der kegelförmige Vorderabschnitt 11b besitzt einen Kegelwinkel von 120°.
- Die lösbare Verbindung zwischen dem Grundhalter 13 und der Aufnahme 23 besteht aus dem beschriebenen Spannring 16, der sich an einem Flansch der Aufnahme 23 abstützt und andererseits über eine Gewindebohrung mit einem entsprechenden Gewindeabschnitt des Grundhalters 13 eine Schraubverbindung bildet. Durch Drehen des Spannringes 16 kann die Aufnahme 23 stirnseitig an den Grundhalter 13 unter Bildung einer starren Verbindung angepreßt werden. Die Aufnahme 23 und der Matrizenhalter 18 bilden einen sich in Strangpreßrichtung verjüngenden Kegelraum, der in den Matrizeninnenraum mit einem über die Matrizenlänge gleichbleibenden Durchmesser mündet. Der sich verjüngende Kegelraum ist mit 24 bezeichnet und liegt, ebenso wie die Matrize koaxial um die mit 25 bezeichnete Matrizenlängsachse.
- Die Geradführung des Matrizenhalters 18, mitsamt der dort einliegenden Matrize 10 besteht aus einem Führungsbolzen 26, der gleichzeitig als Verdrehsicherung dient und der in einer Längsnut 27 des Matrizenhalters 18 eingreift.
- Die Lage der Matrize 10 bezüglich der Matrizenhalterung 18 und des Dornes 11 kann durch die Wahl der Dicke der Anlagescheibe 28 festgelegt bzw. verändert werden, wobei diese Anlagescheibe einen Einlaufbereich besitzt, der dem des genannten Kegelraumes (zylindrische Bohrung 24) entspricht. Selbstverständlich ist es auch möglich, mittels des Feststellringes 20 über den Matrizenhalter 18 die jeweilige Matrizenposition einzustellen. Am der Strangaustrittsseite zugewandten Ende liegt eine Anlagescheibe 29 an der Matrize an, an deren gegenüberliegenden Fläche die Spannmutter 19 anliegt.
- Der Zylinderstift 30 dient sowohl als Verdrehsicherung als auch als Verbindungsmittel des Matrizenhalters und der Anlagescheibe 29 zur Matrize 10.
- Einzelheiten der Matrize 10 sind aus den Fig. 3, 3a, 4a, 4b und 4c erkennbar. Danach besteht die Matrize 10 aus mehreren aneinander liegenden Ringscheiben 10a, wobei jede Ringscheibe im Querschnitt rechteckförmige Rippen 31 aufweist, die in Draufsicht entgegen der Strangpreßrichtung gesehen einen sich verjüngenden trapezförmigen Aufbau besitzen. Die Form der "schiefwinkligen" Trapeze ist Fig. 4c entnehmbar, wobei die jeweiligen Trapezwinkel α und β Winkel von etwa 35° bzw. 115° aufweisen. Der durch das Bezugszeichen a festgelegte Rippenabstand beträgt 4 mm, wobei die Breite c der Trapezbasis 2,2 mm und die der gegenüberliegenden Fläche d 1 mm beträgt. Insgesamt sind 15 dieser Rippen 31 auf jeder Ringscheibe 10a angeordnet. Wie aus Fig. 3a hervorgeht, weisen die äußeren Randkanten jeweils eine Fase 33 der Breite f auf. Die Dicke e einer jeden Ringscheibe 10a beträgt 1 mm bis 2 mm. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind insgesamt 35 Ringscheiben hintereinander angeordnet.
- Der zur Neuausrichtung des jeweiligen Drehwinkels relativ zur benachbarten Ringscheibe 10a verwendbare Einstelldorn nach Fig. 6 hat einen Durchmesser D, welcher gleich bzw. geringfügig kleiner als der Matrizeninnendurchmesser ist. An seiner Zylindermantelfläche weist der Einstelldorn nach Fig. 6 eine wendelförmig geführte Rippe 37 mit einer Breite d auf, wobei der Wendelwinkel dem Winkel entspricht, auf den die Matrize eingestellt werden soll. Die Breite b wird so gewählt, daß sie geringfügig kleiner als der kleinste Abstand zwischen zwei Rippen 31 ist. Für jede einzustellende Wendelsteigung gibt es einen solchen Einstelldorn, dessen Zylinderkörper 34 eine Länge l₁ aufweist, die mindestens so groß wie die Länge der Matrize ist, die durch die Anzahl der hintereinandergelegten Ringscheiben 10a bestimmt ist. Zur besseren Handhabung des Einstelldornes besitzt dieser an der Endseite einen mit einer Rändelung 35 versehenen Handgriff 36, dessen Länge l₂ etwa der Breite einer Hand entspricht. Der Durchmesser d1 des Handstückes 36 ist geringfügig kleiner als der des Zylinderkörpers 34 des Einstelldornes.
- Fig. 5 zeigt eine sich aus einzelnen Rippen 31 zusammensetzende abgerollte Wendel bzw. deren Veränderung durch Verdrehung der betreffenden Ringscheiben 10a. Zweckmäßigerweise sollte die Trapezform der einzelnen Rippen 31 so gewählt werden, daß die gewünschten einzustellenden Wendelwinkel zwischen den beiden in Fig. 5 durchgezogenen Grenzzuständen liegen. In beiden Grenzzuständen schließen die Trapezseitenwände der Rippen 31 bündig miteinander ab, während auf der anderen Seite ein entsprechendes "Tannenmuster" vorliegt. Preßt man in der durch Pfeil 12 dargestellten Richtung Material durch die Matrize, so wird dieses relativ schnell die absatzartigen Vorsprünge des Tannenmusters zusetzen, so daß praktisch für jede Einstellung zwischen den beiden dargestellten Grenzeinstellungen eine stetig verlaufende Wendel existiert.
Claims (23)
1. Strangpreßwerkzeug zum Herstellen eines Bohrerrohlings mit mindestens einer innenliegenden, wendelförmig verlaufenden Spülbohrung aus einem plastischen Rohmaterial für Hartmetall oder Keramik, mit einer formgebenden Matrize und einem in deren Einlaufbereich angeordneten Dorn, der außerhalb der Matrizenlängsachse zumindest einen in die Matrize hineinragenden, elastisch verformbaren Draht trägt, wobei der formgebende Querschnitt der Matrize eine nach innen ragende, wendelförmig um die Matrizenlängsachse verlaufende Einrichtung zur Verdrillung des hindurchtretenden Rohmaterials aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) aus mehreren in der Matrizenlängsachse hintereinanderliegend angeordneten Ringscheiben (10a) mit nach innen ragenden Rippen (31) besteht, wobei die Ringscheiben (10a) zum Einstellen des Wendelwinkels gegeneinander verdreh- und feststellbar sind.
dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) aus mehreren in der Matrizenlängsachse hintereinanderliegend angeordneten Ringscheiben (10a) mit nach innen ragenden Rippen (31) besteht, wobei die Ringscheiben (10a) zum Einstellen des Wendelwinkels gegeneinander verdreh- und feststellbar sind.
2. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) auf ihrer vom Dorn (11) abgewandten Austrittsseite von einer Spannmutter (19) gehalten ist, deren an der Matrize (10) anliegende, in Längsrichtung des Matrizenhalters (18) bewegliche Stützfläche (19a) bezüglich dieser in unterschiedlichen Stellungen feststellbar ist.
3. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (19) mit dem Matrizenhalter (18) eine Schraubverbindung bildet und an der der Matrize (10) abgewandten Seite stirnseitig an einer Stützfläche eines Feststellringes (20) anliegt.
4. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhalter (18) eine lösbare Sicherung gegen eine axiale oder Drehverschiebung im Hinblick auf den Dornhalter (13) bzw. Dorn (11) aufweist.
5. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich aus den Rippen (31) zusammensetzende Wendel in der Projektion ein Kreisbogenstück von mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 180° beschreibt.
6. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (31) einen halbkreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
7. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (31) einer jeden Ringscheibe (10a) eine sich entgegen der Strangpreßrichtung (12) verjüngende Form aufweisen.
8. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (31) jeweils im Querschnitt rechteckig und in der Draufsicht trapezförmig mit einer jeweils auf der Strangaustrittsseite liegenden (breiteren) Basis sind.
9. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisfläche 1,1 bis dreimal so groß ist wie die gegenüberliegende Seite.
10. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Neigungswinkel (α) der Seitenflächen zur senkrecht zur Strangpreßrichtung stehenden Basisebene spitz, der andere (β) hingegen stumpf ist.
11. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel (α, β) zwischen 30° und 70°, vorzugsweise 33° bis 50° einerseits bzw. 100° und 140°, vorzugsweise 110° bis 125° andererseits liegen.
12. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils 10 bis 40 Rippen (31) oder Nuten in äquidistantem Abstand (a) auf der Matrizenscheibeninnenseite angeordnet sind.
13. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheiben (10a) an ihren äußeren Randseiten beidseitig eine Fase (33) aufweisen.
14. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) und der Dorn (11) in zueinander unterschiedlichen Stellungen festhaltbar ausgebildet sind.
15. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) und der Dorn (11) relativ zueinander um die Matrizenlängsachse (25) drehbar gehalten sind.
16. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (10) und der Dorn (11) relativ zueinander in Längsrichtung verschiebbar gehalten sind.
17. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Dorn (11) tragender Haltering (13) über einen Spannring (16), der sich an den die Matrize (10) aufnehmenden Matrizenhalter (18), der in eine Aufnahme (23) eingesetzt ist, drehbar abstützt, lösbar mit dieser verspannt ist.
18. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhalter (18) über eine Geradführung (26,27) beweglich an einer Aufnahme (23) abgestützt ist.
19. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (11) in dem Bereich seines Vorderabschnittes (11b), in dem der zumindest eine Draht (22) über ihn hinausragt, kegelförmig ausgebildet ist, wobei der Kegelwinkel mindestens 90°, vorzugsweise um 120° beträgt.
20. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Einstelldorn zur Verstellung des Wendelwinkels (τ) der wendelförmigen Einrichtung aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper (34), dessen Durchmesser (d) dem der Matrize angepasst ist und an dessen Außenmantel eine oder mehrere wendelförmige Rippen (37) angeordnet sind, deren Breite (b) kleiner als der Abstand der Rippen (31) der Matrizenscheiben (10a) ist.
21. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 3, vorzugsweise 5 wendelförmige Rippen (37) vorgesehen sind.
22. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite ein Handführungsstück (36) am Einstelldorn angeordnet ist, das vorzugsweise eine gerändelte Griffoberfläche (35) aufweist.
23. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkörper (34) mit den Rippen (37) mindestens so lang ist, wie die Matrize (10) tief ist.
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