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Verfahren und Pressmatrize zur Herstellung der Endteile von
Werkzeugen mit zueinander parallelen Längsflächen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Pressmatrize zur Herstellung von geformten Endteilen von Werkzeugen und betrifft im besonderen ein Verfahren zur Formung von Schraubenzieherschneiden u. dgl. durch Auspressen und eine mehrteilige Auspressmatrize zur Ausübung dieses Verfahrens.
Die vorliegende Erfindung kann mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von Schraubenzieherschneiden mit der in der österr. Patentschrift Nr. 192193 beschriebenen Form angewendet werden ; die Erfindung eignet sich aber auch zur Anwendung bei der Formung von Werkzeugen mit im wesentlichen ähnlichen Formen, z. B. von Kopfprägestempeln, die bei der Herstellung von Kopfschrauben gebraucht werden, bei
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Bezeichnung "vertikale" Oberflächen soll zum Ausdruck gebracht werden, dass diese Flächen parallel oder nahezu parallel zur Längsachse des Schraubenziehers, Prägestempels oder eines andern Werkzeuges liegen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders vorteilhaft zur Herstellung von Werkzeugen mit einem zur Formung von Vertiefungen oder zum Eingriff in Vertiefungen bestimmten Endteil, der einen Mittelkern und eine Mehrzahl von Flügeln aufweist, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen jedes Flügels genau parallel zueinander sind, d. h. die Flügel sind weder in axialer noch in radialer Richtung verjüngt.
Schraubenzieherschneiden und Prägestempel, für die die vorliegende Erfindung in Betracht kommt, wurden bisher mit Stirnfräsern fertigkalibriert. Das Stirnfräsen wurde dem Profilfräsen vorgezogen, weil bei Verwendung kleiner Fräser die axiale Länge des Frässchnittes sehr klein bemessen werden kann, wodurch grösste Steifigkeit und Verwindungsfestigkeit des fertigen Werkzeuges, z. B. eines Schraubenziehers, gewährleistet wird. Grosse Festigkeit und Widerstand gegen Verwinden sind aber gerade bei Schraubenziehern zum Einschrauben von Schrauben sehr notwendig, die besonders fest angezogen werden sollen, wie z. B. die in der österr. Patentschrift Nr. 192193 beschriebenen Schrauben.
Das Stirnfräsen hat aber den Nachteil, dass wegen des kleinen Durchmessers des Stirnfräsers dieser sich übermässig schnell abnützt, wodurch die Flügel des fertigen Werkzeuges eine unerwünschte radiale Verjüngung erhalten ; ausserdem bewirkt der Schneiddruck eine Ablenkung des Fräserschaftes, durch die ebenfalls eine radiale Verjüngung der Flügel am fertigen Werkzeug entsteht. Diese Bedingungen werden noch dadurch verschärft, dass sich unter dem Schneiddruck des Fräsers überdies auch der Schneidenteil des Werkzeuges selbst durchbiegt, wodurch eine unerwünschte Verjüngung der Flügel in axialer Richtung entsteht.
Zur Kalibrierung von Schraubenzieherschneiden kreuzförmigen Querschnitts wurde auch schon ein Gesenk verwendet, in das als Vormaterial eine konisch abgeschrägte Stange kreuzförmigen Querschnitts eingepresst wurde. Der Pressdruck musste dabei das Material zum Fliessen bringen und so das Ausfüllen der Gesenkform bewirken. Für einen derartigen Preys- odeur Schlagvorgang ist ein grosser Energieaufwand not- wendig ; ausserdem wird das Gesenk je nach der Grösse des Spiels zwischen der Gesenkwand und dem Vormaterial verschieden stark gefüllt.
Dadurch kann es bei Dimensionsschwankungen vorkommen, dass die Gesenkform entweder nicht vollkommen oder auch zu stark ausgefüllt und daher gedehnt wird ; bei grösse-
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ren Gesenktiefen tritt ausserdem die Reibung an der Gesenkwand stark in Erscheinung, wodurch noch zusätzlich eine Ausdehnung des Gesenks bewirkt wird. Eine genau der Ausnehmung im Schraubenkopf entsprechende Form des Eingriffsteils des Schraubenziehers kann daher mit diesem Verfahren nur bei ständiger genauer Dimensionskontrolle von Gesenkform und Vormaterial erzielt werden.
Die Erfindung hat ein Verfahren zum Auspressen der Endteile von Werkzeugen mit zueinander parallelen Längsflächen zum Gegenstand, bei dem die oben erwähnten Nachteile bekannter Verfahren vermieden werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die zur Formung von Vertiefungen oder zum Eingriff in Vertiefungen bestimmten Endteile von Schraubenziehern, Prägestempeln od. dgl. auf eine der Form des fertigen Werkzeuges im allgemeinen gleiche Form, jedoch mit grösseren Dickenabmessungen als das fertige Werkzeug vorbearbeitet und anschliessend unter Druck axial durch ein Kaliber gepresst wird, um die Dicke der durch die Längsflächen begrenzten Flügel zu verringern und die gegenüberliegenden Oberflächen jedes Flügels genau parallel zueinander zu gestalten.
Dieses Verfahren benötigt als kontinuierlicher Zieh- oder Pressvorgang im Gegensatz zum bekannten Pressen im Gesenk bedeutend weniger Kraft, so dass auch im Kaliber bedeutend kleinere, eine Deformation des Kalibers bewirkende Kräfte als im Gesenk auftreten. Da beim erfindungsgemässen Verfahren eine kontinuierliche Dickenabnahme erfolgt und die Deformationskräfte im Kaliber klein sind, entspricht die durch dieses Verfahren erzielbare Endform sehr genau der gewünschten Form. Ausserdem bietet dieses Verfahren noch den Vorteil, dass dabei eine Gefügeausrichtung erzielt wird, welche Verschleisserscheinungen an den auf diese Weise erzeugten Werkzeugendteilen stark einschränkt.
Wegen der Eigentümlichkeit des in Betracht kommenden Auspressverfahrens und der ziemlich komplizierten Form der herzustellenden Gegenstände muss eine besonders ausgebildete. Auspressmatrize zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens vorgesehen werden. Eine solche Matrize, die zum Auspressen des Endteils eines Werkzeuges mit mehreren, vorzugsweise vier, radial nach aussen ragenden Flügeln geeignet ist, kann aus einem einteiligen Block nicht in wirtschaftlicher Weise hergestellt und herausgearbeitet werden, wie dies bei der Herstellung von Preys- odeur Ziehmatrizen mit gebräuchlicheren Formen üblich ist. Die Erfindung bezweckt daher auch die Schaffung einer Auspressmatrize zur Formung der Endteile von Werkzeugen mit zueinander parallelen Längsflächen.
Die erfindungsgemässe Pressmatrize ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Mehrzahl von Metallblöcken besteht, die im zusammengesetzten Zustand eine der Form des Endteils des herzustellenden Werkzeuges entsprechende Ausnehmung umschliessen, wobei bestimmte Paare dieser Metallblöcke einander zugekehrte, voneinander getrennte, parallele Flächen aufweisen, die zwischen einander eine Kaliberstrecke einschliessen, und wobei jeder Metallblock dieser Paare eine geneigte Einzugfläche und eine zurückweichend geneigte Auslauffläche aufweist, die an den beiden Enden der Kaliberfläche in diese übergehen oder sich mit dieser schneiden. Ferner sind lösbare Spannmittel zur festen Vereinigung aller Metallblöcke miteinander vorgesehen.
Die mit. den Kaliberflächen versehenen Metallblöcke können durch Einsatzteile, die auch den Boden der Ausnehmung begrenzen, voneinander getrennt und in Abstand gehalten sein. Die lösbaren Spannmittel zur festen Vereinigung aller Metallteile der Matrize können, wie später näher erläutert wird, als feststehende, nach oben ragende Anschläge oder Widerlager und mit diesen zusammenwirkende Keile oder als System von Dübeln und Befestigungsbolzen ausgebildet sein.
Die die Kaliberstrecke bildenden, zueinander parallelen Flächen können überdies auch zur Längsachse des Werkzeuges parallel liegen ; in diesem Falle weist der Endteil des fertigen Werkzeuges Flügel mit zur Längsachse des Werkzeuges parallelen Flächen auf. Die die Kaliberstrecke bildenden Flächen können aber auch im Uhrzeigersinn oder in Gegenrichtung gegen die Werkzeuglängsachse geneigt sein, wodurch am Endteil des fertigen Werkzeuges Flügel entstehen, die gegen die Längsachse des Werkzeuges geneigt oder hakenförmig verwunden sind und sich besonders gut zum Festziehen bzw. Lösen von Schrauben mit Ausnehmungen in den Köpfen eignen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der einige Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe Auspressmatrize in Draufsicht dargestellt. Die Fig. 2,3 und 4 stellen Querschnitte nach den Linien 2-2 bzw. 3-3 bzw. 4-4 in Fig. l dar. Fig. 5 zeigt den Endteil eines nach der Erfindung fertiggestellten Schraubenziehers in Seitenansicht. Fig. 6 veranschaulicht in grösserem Massstab einen Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1 durch die bei der Formung des in Fig. 5 dargestellten Werkzeugteils verwendete Matrize. In Fig. 7 ist der Endteil eines Schraubenziehers mit hakenförmig verwundenen Flügeln dargestellt und Fig. 8 zeigt in einem Querschnitt nach der Linie 4-4 in
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Fig. 1 die Ausbildung der hiezu verwendeten Matrize.
Fig. 9 zeigt eine abgeänderte Form der erfin- dungsgemässen Vorrichtung, bei der die verschiedenen Teile der Matrize durch Gewindebolzen mitein- ander verbunden sind, in zerlegtem Zustand in Draufsicht.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Auspressmatrize eignet sich zur Herstellung von Schraubenzie- hern zum Eingriff in eine vertiefte Ausnehmung oder von Kopfprägestempeln zur Formung solcher Aus- nehmungen in Schraubenköpfen, die z. B. in der österr. Patentschrift Nr. 192193 beschrieben sind. Die
Auspressmatrize besteht aus vier untereinander gleichen Eckblöcken 10,11, 12,13 und vier untereinan- der gleichen Abstandsleisten 14,15, 16,17, die auf einer geeigneten Tragplatte 18 aufliegen. Die
Tragplatte 18 ist mit vier nach oben ragenden Anschlägen oder Widerlagern 19,20, 21,22 ausgestattet, die mit der Tragplatte 18 aus einem Stück bestehen oder auch getrennt hergestellt und in geeigneter
Weise starr mit der Tragplatte verbunden sein können.
Eines der beiden einander gegenüberliegenden
Widerlager jedes Paares, in der Zeichnung sind dies die Widerlager 19 und 22, weist an seiner Innenseite eine gegen die äusseren Seitenflächen der zugeordneten Eckblöcke der eigentlichen Matrize unter einem
Winkel verlaufende Oberfläche auf, d. h. es verläuft die Innenfläche des Widerlagers 19 gegen die zuge- kehrten Seitenflächen der Eckblöcke 10 und 11 und die Innenfläche des Widerlagers 22 gegen die zuge- kehrten Seitenflächen der Eckblöcke 10 und 13 unter einem Winkel. Bei den andern Widerlagern 20 und
21 jedes Paares sind die inneren Flächen der Widerlager genau parallel zu den ihnen zugewendeten Sei- tenflächen der zugeordneten Eckblöcke, die bei der zusammengebauten Matrize dicht an diesen Wider- lagern anliegen.
Wenn die Eckblöcke und die Abstandsleisten in der in Fig. 1 veranschaulichten Gruppierung zusammengesetzt sind, dann wird zwischen das Widerlager 19 und die zugewendete Seitenfläche der Eckblöcke 10 und 11 ein Keil 23 und zwischen das Widerlager 22 und die Eckblöcke 10 und 13 ein
Keil 24 eingetrieben, wodurch alle Teile der Auspressmatrize fest und starr zusammengespannt werden.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind jene Flächen der Eckblöcke, welche die Matrizenöffnung umwanden, derart bearbeitet, dass eine geneigte Einzugfläche, eine zu einer Kaliberstrecke gehörige Fläche und eine zurückweichen geneigte Auslauffläche entsteht. Die geneigte Einzugfläche kann, wie Fig. 6 zeigt, als gekrümmte Fläche 25 geformt sein oder nach Fig. 8 eine ebene Fläche 25'sein. Die die Kaliberstrecke begrenzende Fläche 26 liegt in einer zur Achse der Matrizenöffnung parallelen Ebene und ist zwecks Vermeidung einer zu grossen Reibung verhältnismässig kurz bemessen. DiezurUckweichend geneigte Auslauffläche 27 beginnt am unteren Rand der Kaliberfläche 26 und reicht bis zur Unterfläche des Eckblocks.
Die entsprechenden Flächenteile aller Eckblöcke sind in der oben beschriebenen Weise bearbeitet, so dass die zusammengesetzten Eckblöcke eine Matrizenöffnung umschliessen, die in ihrer Form mit der Form des herzustellenden Werkzeuges genau übereinstimmt und nur an den geneigten Flächen der Einzugund Auslaufstrecke von dieser genauen Form abweicht. Die Kaliberstrecke der Auspressmatrize bestimmt daher allein die fertigen Abmessungen jenes Teils des Werkstückes, der durch diese Strecke hindurchgepresst wird.
Bei der in Fig. 8 veranschaulichten Ausführung ist die die Kaliberstrecke begrenzende Fläche 26' des Eckblocks 11'gegen die Vertikale geneigt. Die gegenüberliegende Kaliberfläche 28 des Eckblok- kes 12'hat die gleiche Neigung gegen die Vertikale und liegt dadurch parallel zur Kaliberfläche 26'.
Die bei dieser Ausführung eben ausgebildete Einzugfläche 25'verläuft unter einem passenden Einzugwinkel zur Kaliberfläche 26'und auch die zurückweichen geneigte Auslauffläche 27 weist eine entsprechend geänderte Neigung auf, um einen passenden Auslaufwinkel zu erzielen. Die entsprechenden übrigen Flächen des Eckblockes 12'haben ebenfalls geänderte Neigungswinkel, um passende Einzug- und Auslaufwinkel und eine zur Fläche 26'genau parallele Kaliberfläche 28 zu erhalten. Die entsprechenden Flächen aller Eckblöcke sind in gleicher Weise bearbeitet, so dass die vereinigten Eckblöcke eine Matrizenöffnung umschliessen, die genau der Form des in Fig. 7 dargestellten Endteils des herzustellenden Werkzeuges mit hakenförmig verbundenen Flügeln entspricht.
Hiezu ist zu bemerken, dass in den Zeichnungen die Winkelneigungen der geneigten Flächen stark übertrieben dargestellt sind und dass sich die Feststellung, dass die durch die Auspressmatrize umschlossene Öffnung in ihrer Form im allgemeinen der Form des Endteils des herzustellenden Werkzeuges gleich ist, selbstverständlich nur auf jenen Ab.- schnitt dieses Endteils bezieht, der während des Auspressvorganges in und durch die Kaliberstrecke der Matrize gepresst wird.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens unter Verwendung der beschriebenen Auspressmatrize wird das Werkstück zuerst, vorzugsweise durch Stirnfräsen, auf die ungefähre Form des herzustellenden Werkzeuges vorbearbeitet. Hiebei soll die Dicke der Flügel des Schraubenziehers oder Kopfprägestempels nach der Vorbearbeitung die Abmessungen des fertigen Werkzeùges um 2 - 5% oder mehr,
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jedoch nicht um wesentlich mehr als 15% überschreiten. Der so vorbearbeitete Endteil des Werkzeuges wird nun unter entsprechendem Druck, dessen Grösse teilweise von der Art des verarbeiteten Werkstoffes abhängt, in die Öffnung der Auspressmatrize hinein und durch diese hindurch gepresst, bis die Stirnfläche am Boden der Matrizenöffnung anstösst.
Infolge der Verringerung der Dicke der Flügel des Werkzeuges werden diese beim Pressen in ihrer Länge etwas gestreckt, so dass das Material der Flügel durch die Kaliberstrecke schneller durchgeht als der Werkzeugschaft vorgeschoben wird. Im Verlauf dieses Vorganges wird das Material des Werkzeuges verdichtet und ziehhart, wodurch die Eigenschaften des Werkzeuges, insbesondere seine Haltbarkeit, verbessert werden.
Der Endteil des in Fig. 7 dargestellten Werkzeuges kann nach dem beschriebenen Verfahren unter Verwendung der unter Hinweis auf Fig. 8 beschriebenen Matrize hergestellt werden. In jedem Falle hat der Endteil des fertigen Werkzeuges genaueste Abmessungen und die gegenüberliegenden Flächen jedes Flügels sind vollkommen parallel zueinander.
Fig. 9 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführungsform der Auspressmatrize, die im wesentlichen gleich der in Fig. 1 dargestellten Matrize ausgebildet ist, bei der aber jeder Eckblock mit einem Dübelzapfen und einer Bohrung für einen Bolzen versehen ist und Ausnehmungen zur Aufnahme der Endteile eines mit einem benachbarten Eckblock verbundenen Dübelzapfen und eines Befestigungsbolzens aufweist. Jede der Abstandsleisten ist ebenfalls mit Bohrungen zum Durchtritt eines Dübelzapfen und eines Bolzens versehen. Nach Fig. 9 ist mit dem Eckblock 30 ein Dübelzapfen 31 verbunden, der sich durch eine Öffnung 32 in der Abstandsleiste 33 erstreckt und in eine Ausnehmung 34 im Eckblock 35 eingreift.
Der Eckblock 30 weist ferner eine passende Bohrung 36 für den Durchgang eines Befestigungsbolzens 37 auf, der sich durch eine Öffnung 38 in der Abstandsleiste 33 erstreckt und in eine Gewindebohrung 39 im Eckblock 35 eingeschraubt ist. Die mit jedem der übrigen Eckblöcke verbundenen Dübelzapfen sowie die in den Abstandsleisten vorgesehenen Durchgangsöffnungen und die in den benachbarten Eckblöcken angeordneten Vertiefungen gewährleisten eine genaue Zusammenpassung der verschiedenen Matrizenteil, deren feste Verbindung durch die in den zugeordneten Gewindebohrungen 39 festgeschraubten Gewindebolzen 36 sichergestellt ist, die lösbare Spannmittel darstellen.
Die in den Fig. 1 und 9 dargestellten Auspressmatrizen können selbstverständlich bei der Durchfüh- rung des erfindungsgemässen Verfahrens wahlweise verwendet und gegenseitig vertauscht werden.
PATENTANSPRÜCHE : l. Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen, deren Endteile zueinander parallele Endflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohteil auf eine den Endteilen des fertigen Werkzeuges entsprechende Form mit Zugabe in den Dickenabmessungen der Endteile gebracht wird. worauf diese Endteile unter axialem Druck durch eine Kaliberstrecke gepresst werden, um die Dicke der Endteile zu verringern und ihre Oberflächen genau zueinander zu gestalten.