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Schnittwerkzeug zur Formgebung von Erzeugnissen und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schnittwerkzeug zur Formgebung von Arbeitswerkzeugen, insbesondere von Elektroden für die elektroerosive Bearbeitung von Gesenken, Pressformen od. dgl., das einen an einem Halter befestigten schneidenden Formarbeitsteil aufweist, der ausser einer Vorschubbewegung, eine quer dazu hin- und hergehende Bewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausführt. Bei den bekannten Schnittwerkzeugen ist der schneidende Formarbeitsteil aus Metall und in der Regel als ein Ganzes mit dem Halter ausgeführt, der zur Einspannung des Werkzeuges während seiner Arbeit dient.
Der Arbeitsteil des Werkzeuges besitzt eine Formfläche, die aus einer Vielzahl von Schneidelementen besteht, die aus dem Werkzeugkörper herausragen. Die Schneidelemente können durch Einkerben von Hand und durch elektroerosive Bearbeitung des Werkzeuges mit einer Formelektrode gebildet werden, welche die positive Form des Erzeugnisses besitzt, das durch das herzustellende Werkzeug bearbeitet wird. Wie das eine, so auch das andere von den erwähnten Herstellungsverfahren der bekannten Schnittwerkzeuge sind arbeitsintensiv, sie erfordern einen grossen Aufwand an schwerer Handarbeit (bei Einkerben der Schneidelemente oder Herstellung einer Formelektrode) und eine hohe Qualifikation der Bedienungsperson. Wegen Anwendung von Handarbeit kann die Formfläche des Schnittwerkzeuges Abweichungen von der negativen Form des durch dieses Werkzeug zu bearbeitenden Erzeugnisses aufweisen.
Die Ausführung des schneidenden Formarbeitsteiles des Werkzeuges in einem Stück mit dem Halter lässt (aus wirtschaftlichen Gründen) die Benutzung von Materialien mit hohen Schneideigenschaften zur Herstellung dieses Werkzeuges nicht zu, was sich auf die Standzeit des Werkzeuges ungünstig auswirkt, da es seine erforderlichen Schneideigenschaften bereits nach Bearbeitung von 3 bis 7 Erzeugnissen einbüsst.
Die Praxis hat erwiesen, dass sich des öfteren die Notwendigkeit ergibt, Einzelerzeugnisse komplizierter Form herzustellen, wobei die Anwendung der erwähnten Schnittwerkzeuge unrentabel ist, weil der Schneidteil des Werkzeuges und somit sein Halter nur einmal verwendet werden und sich ihre Kosten daher höher erweisen, als die unmittelbare Herstellung des Erzeugnisses ohne Benutzung dieses Werkzeuges.
Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der vorstehend erwähnten Nachteile, demnach ein
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Schnittwerkzeug zur Formgebung der Erzeugnisse, das bei einer einfacheren konstruktiven Lösung und technologischen Ausführung gegenüber den bekannten Schnittwerkzeugen ähnlicher Zweckbestimmung gute Schneideigenschaften neben einer hohen Standzeit besitzt, sowie die Herstellung von Erzeugnissen mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit (wodurch die Anwendung von Handarbeit des Lehrenmachers ausgeschlossen wird) gewährleistet ausserdem preiswert in der Herstellung und bequem im Betrieb ist.
Erreicht wird dies erfindungsgemäss bei einem Schnittwerkzeug der eingangs angeführten Art dadurch, dass der schneidende Formarbeitsteil aus einer Zusammensetzung auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen ausgeführt und am Halter mittels einer die Arbeitsschnittkräfte aufnehmenden, leicht zerstörbaren Verbindung befestigt ist.
Nach einem Merkmal der Erfindung kann der schneidende Formarbeitsteil am Halter mittels einer Bindeschicht aus z. B. Gips befestigt sein. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schnittwerkzeuges und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen auf ein Modell gegossen wird, das die positive Form des Erzeugnisses besitzt, wobei nach der Erhärtung der Polymeren an der Oberfläche das Modell wieder entfernt wird.
Zur Verbesserung der Schneideigenschaften des Werkzeuges soll das Modell nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vor dem Eingiessen der Zusammensetzung mit einem zähen Material bedeckt werden, dessen Schichtdicke geringer als die kleinste Abmessung der Schneidteilchen ist, die auf diese Schicht aufgetragen werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles, welches in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist, näher erläutert. In diesen zeigen : Fig. l ein Schnittwerkzeug im Längsschnitt, Fig. 2 ein Schnittwerkzeug bei dem der schneidende Formarbeitsteil an dem Halter mittels einer Bindeschicht befestigt ist, im Längsschnitt, Fig. 3 die gegenseitige Lage von Modell und Werkzeug während des Herstellungsprozesses im Längsschnitt, Fig. 4 die gegenseitige Lage des Halters des Werkzeuges und des Modells vor dem Eingiessen des Bindemittels im Längsschnitt, Fig. 5 eine Gesamtansicht des Werkzeuges in perspektivischer Darstellung, Fig. 6 eine Gesamtansicht des Modells, das die positive Form des Erzeugnisses des Bodens eines Gummischuhes besitzt ;
Fig. 7 eine Graphitelektrode, die mit dem erfindungsgemässen Werkzeug hergestellt und zur elektroerosiven Bearbeitung von Pressformen bestimmt ist ; Fig. 8 eine Pressform zur Herstellung von Böden der Gummischuhe und Fig. 9 ein hergestelltes Erzeugnis (Boden eines Gummischuhes).
Das erfindungsgemässe Schnittwerkzeug zur Formgebung der Erzeugnisse besitzt einen Halter - l- (Fig. l) und einen schneidenden Formarbeitsteil--2--.
Der Arbeitsteil --2-- des Werkzeuges ist erfindungsgemäss aus einer Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen ausgeführt und am Halter--l--mittels einer Verbindung befestigt, die die Belastung der Arbeitsschnittkräfte aushalten und beim Auswechseln dieses
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Dank dieser Ausführung besitzt das vorgeschlagene Schnittwerkzeug einen leicht auswechselbaren schneidenden Formarbeitsteil (2 und 4). Auf diese Weise kann der Halter-l-vielfach benutzt werden. Ausserdem gestattet eine solche Ausführung des Schnittwerkzeuges, zur Herstellung des schneidenden Formarbeitsteiles eine Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen zu verwenden, die aus teuren Materialien hergestellt sind, die hohe Schneideigenschaften und eine hohe Standzeit besitzen, u. zw. aus Diamant, Borkarbid u. a., während der Halter-l-aus einem normalen Konstruktionsstahl hergestellt werden kann.
Der schneidende Formarbeitsteil--2--des Werkzeuges gemäss der Erfindung wird auf folgende Weise hergestellt :
Es wird eine Komposition auf der Basis von Polymeren (beispielsweise Kautschuk, Latex, kaltoder wärmehärtenden Plasten) und Schneidteilchen (beispielsweise aus Elektrorund oder Siliziumkarbid) zubereitet. Die Grösse der Schneidteilchen wird entsprechend den Erfordernissen gewählt, die an die Leistung des Werkzeuges und die Oberflächengüte der Erzeugnisse gestellt werden, welche mit diesem Werkzeug bearbeitet werden sollen.
Beispielsweise liegt für die Rohbearbeitung die Grösse der Schneidteilchen im Bereich von 1 bis 3 mm, für die Feinbearbeitung aber im Bereich von 0, 01 bis 0, 03 mm.
Der Polymerengehalt in der Komposition bewegt sich im Bereich von 20 bis 60% von dem Gesamtgewicht der Komposition. Wird beispielsweise zur Zubereitung der Komposition Epoxydharz
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(Molekulargewicht 360 bis 470) mit einem Härter, u. zw. dem Polyäthylenpolyamin, und Schneidteilchen aus Elektrokorund verwendet, so nimmt man auf 10 Teile Epoxydharz 15 bis 22 Teile Elektrokorund und 1 Teil Polyäthylenpolyamin.
Die auf diese Weise zusammengesetzte Komposition wird auf ein Modell-5- (Fig. 3) in einen
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des Werkzeuges vor dem Eingiessen der Komposition mit einer gleichmässigen Schicht eines zähen Materials, u. zw. mit einem konsistenten Schmierfett, beispielsweise mit Staufferfett bedeckt. Die Dicke dieser Schicht soll geringer als die Grösse der Schneidteilchen sein, die dann auf diese Schicht aufgetragen werden. Die Innenfläche des Halters die dem Modell --5-- zugewandt ist, wird zum besseren Anhaften des Halters an die erwähnte Komposition entfettet.
Der Halter--l--wird bezüglich des Modells --5-- mit Hilfe von Stiften-7, 8 und 9, 10-fixiert. Das Eingiessen der Komposition auf das Modell --5-- erfolgt durch eine zentrale Öffnung-11-im Halter-l--.
Nach Erhärtung der Polymeren wird das Modell--5-- entfernt.
Für den Fall, dass der schneidende Arbeitsteil--4-- (Fig. 2) am Halter--l--mittels der Bindeschicht-3--, z. B. aus Gips, befestigt wird, empfiehlt es sich, das Modell-5- (Fig. 4) vor dem Eingiessen dieser Bindeschicht mit einer Schicht--12--aus plastischem Material, beispielsweise aus Rohgummi, Plastilin u. ähnl. zu bedecken. Die Dicke der Schicht --12-- ist der Dicke des Formarbeitsteiles des Werkzeuges gleich. Auf diese Schicht --12-- wird ein Stab --13-- zur Bildung eines Angussraumes aufgestellt, der beim Eingiessen der Komposition auf das Modell--S-- notwendig ist. Ausserdem besitzt die Schicht --12-- Rippen --14--.
Danach wird in den durch den Halter-l-und die Schicht --12-- gebildeten Hohlraum die
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wird die Komposition auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen zur Bildung des schneidenden Formarbeitsteiles --4-- des Werkzeuges eingegossen. Hiebei werden die Hohlräume, die von den Rippen --14-- gebildet sind, mit der erwähnten Komposition gefüllt, wodurch ein Festhalten des Schneidteiles --4-- des Werkzeuges an die Bindeschicht --3-- gewährleister wird. Nach Erhärtung der Polymeren wird das Modell --5-- wieder entfernt.
Wenn ein Schnittwerkzeug mit kompliziertem, schneidendem Formarbeitsteil hergestellt werden soll, der an seiner Oberfläche dünne herausragende Elemente aufweist, so werden zu deren Verfestigung auf dem Modell-5-zweckmässigerweise sogenannte Nadelstäbchen-15-- (Fig. 4) angeordnet, die nach dem Eingiessen der Komposition im Körper des Werkzeugsarbeitsteiles zurückbleiben.
Ist in dem vorgeschlagenen Werkzeug der schneidende Arbeitsteil, der aus der erwähnten Komposition ausgeführt ist, am Halter mit Hilfe derselben Komposition befestigt, dann wird der Halter zur Verminderung des Gewichtes des ganzen Werkzeuges zweckmässigerweise konstruktiv so ausgeführt, dass seine Seitenwände nach dem Eingiessen der Komposition abgenommen werden können.
Die Arbeitsfläche des Schneidteiles des vorgeschlagenen Werkzeuges kann in Form einzelner Elemente ausgeführt werden. Die einzelnen Elemente des Schneidteiles werden zu Blöcken zusammengebaut und diese am Halter befestigt.
Die Formgebung der Erzeugnisse mit dem vorgeschlagenen Werkzeug erfolgt in folgender Weise.
Ein Schneidwerkzeug-16- (Fig. 5), das nach einem Modell-17- (Fig. 6) gemäss dem oben erwähnten Verfahren hergestellt wurde, wird auf einer Werkzeugmaschine befestigt, die diesem
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schneidender Formarbeitsteil --20-- befestigt ist.
Während der Arbeit nimmt das Erzeugnis --18-- die negative Form des schneidenden Formarbeitsteiles --20-- dieses Werkzeuges an, d. h. den Vertiefungen-21- (Fig. 5) und den Vorsprüngen --22-- am Werkzeug entsprechen Vorsprünge--23-- (Fig. 7) und Vertiefungen --24--amErzeugnis--18--.
Im vorliegenden Fall stellt das erhaltene Erzeugnis--18--eine Graphitelektrode dar, die
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diesem Wege hergestellte Einzelteil--26- ist nach seiner Form und seinen Abmessungen dem Modell --17-- (Fig. 6) gleich.
Hervorzuheben ist, dass nach ein und demselben Modell zwei einander zugeordnete Teile, beispielsweise ein Stempel und eine Matrize eines Gesenkes, hergestellt werden können. Ausserdem sei noch erwähnt, dass mit dem vorgeschlagenen Werkzeug eine Feinbearbeitung (Schleifen) von Formarbeitsflächen von Stanzwerkzeugen, Pressformen und andern Erzeugnissen mit kompliziertem Profil durchgeführt werden kann. Auf diese Weise besitzt das erfindungsgemässe Werkzeug breite technologische Möglichkeiten, und seine Anwendung bringt einen hohen technisch-ökonomischen Nutzeffekt mit sich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schnittwerkzeug zur Formgebung von Arbeitswerkzeugen, insbesondere von Elektroden für die elektroerosive Bearbeitung von Gesenken, Pressformen u. dgl., das einen an einen Halter befestigten, schneidenden Formarbeitsteil aufweist, der ausser einer Vorschubbewegung, eine quer dazu hin- und hergehende Bewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen ausführt, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass der schneidende Formarbeitsteil (2,4 oder 20) aus einer Zusammensetzung auf der Basis von Polymeren und Schneidteilchen ausgeführt und am Halter (1) mittels einer die Arbeitsschnittkräfte aufnehmenden, leicht zerstörbaren Verbindung befestigt ist.
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