-
Die Erfindung betrifft eine Mehrstufenpresse zur Kaltmassivumformung eines Drahtabschnitts nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Umformwerkzeug zum Einsatz in einer Mehrstufenpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur vertikalen Umformung eine Umformteils oder zur Ausstanzung eines Ausschnitts in ein Umformteil innerhalb des mehrstufigen Umformprozesses einer horizontalen Mehrstufen-Kaltumformpresse nach dem Patentanspruch 12.
-
Mehrstufenpressen zur Kaltumformung von Draht sind in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Dabei wird ein gerichteter Draht in die Maschine geführt, wo ein definierter Drahtabschnitt abgelenkt wird. Der Drahtabschnitt wird über einen Greifer zu einer ersten Umformstufe, gebildet aus einer Matrize und einem Stempel, gefördert, wo er in einer Aufnahme des Stempels positioniert wird. Anschließend wird der Drahtabschnitt über den Stempel in die Matrize eingeschoben und verformt. Nach der Umformung wird das umgeformte Drahtstücks mittels eines Auswerferstifts in einen weiteren Greifer positioniert und über diesen zur jeweils nächsten Umformstufe transportiert. Die Stempel der hinter einander angeordneten Umformwerkzeuge sind dabei regelmäßig an einem gemeinsamen horizontalen Zylinder angeordnet, so dass je Vorschub dieses Zylinders in jedem der Umformstufen eine Verformung eines Drahtabschnitts erfolgt. Über die hintereinander angeordneten Umformstufen wird der Drahtabschnitt bis zum fertigen Werkstück umgeformt. In der letzten Umformstufe wird das Fertigteil ausgeworfen. Gängige Mehrstufenpressen verfügen über 6 Umformstufen.
-
Mittels einer Mehrstufenpresse der vorgenannten Art lassen sich unterschiedlichste Kaltumformteile herstellen. Über die hintereinander angeordneten Umformstufen ist eine hohe Prozessgeschwindigkeit erzielbar, da bei jedem Vorschub des Zylinders sechs Drahtabschnitte umgeformt werden. Problematisch gestaltet es sich jedoch dann, wenn in ein Umformteil eine quer zur vorangehenden Umformung gerichtete Umformung oder ein Ausschnitt, wie beispielsweise eine Querbohrung einzubringen ist. Hierzu ist entweder die Lage und Orientierung des Umformteils bei dem Transfer von einer Umformstufe zur nächsten zu ändern, um das Umformteil quer zur Stoßrichtung des Stempels für den Ausschnitt zu positionieren. Eine solche Lageänderung erweist sich als sehr aufwendig, wobei eine exakte Positionierung des Umformteils zur Stoßrichtung des Stempels erforderlich ist. Alternativ müssen die umgeformten Werkstücke aufwendig in einem nachgeschalteten Prozess mit der gewünschten vertikalen Umformung oder Aussparung versehen werden.
-
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrstufenpresse zur Kaltmassivumformung eines Drahtabschnitts zu schaffen, welche eine vertikale Umformung oder Ausstanzung eines Ausschnitts aus einem in einer vorgelagerten Umformstufe verformten Drahtabschnitt unter Beibehaltung seiner in dem vorgeschalteten Umformprozess eingenommene Lage und Ausrichtung ermöglicht. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
-
Mit der Erfindung ist eine Mehrstufenpresse zur Kaltmassivumformung eines Drahtabschnitts geschaffen, welche eine vertikale Umformung oder eine Ausstanzung eines Ausschnitts aus einem in einer vorgestalteten Umformstufe umgeformten Drahtabschnitt unter Beibehaltung seiner in dem vorgestalteten Umformprozess eingenommenen Lage und Ausrichtung ermöglicht. Die Vertikalmatrize ermöglicht eine Umsetzung der über den Pressenstößel aufgebrachten horizontalen Kraft in einen orthogonal zu dieser gerichteten, vertikalen Bearbeitungsimpuls.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist in der Vertikalmatrize ein Keilelement angeordnet, dass über einen an dem zugeordneten Stempel angeordneten Vorsprung entlang einer innerhalb der Querformmatrize angeordnetem schiefen Ebenen verschiebbar ist, wodurch wenigstens ein an der horizontalen Fläche des Keilelements angeordnetes Umform- oder Stanzelement in vertikaler Richtung bewegbar ist. Hierdurch ist eine teilweise Umlenkung des durch den Stempel aufgebrachten horizontalen Impulses in die hierzu orthogonale vertikale Richtung bewirkt, welcher auf das an dem Keilelement angeordneten Umform- oder Stanzelement einwirkt und durch welchen das Umform- oder Stanzelement durch den in das Vertikalmatrizenmodul eingelegten vorgeformten Drahtabschnitt treibbar ist.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Keilelement mit der schiefen Ebene über eine einen Hinterschnitt aufweisende Führung verbunden. Hierdurch ist eine kontinuierliche Anlage des Keilelements an der schiefen Ebene in unterschiedlichen Bewegungszuständen gewährleistet.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Keilelement über ein Federelement in Richtung des Stempels vorgespannt. Hierdurch ist nach Zurückfahren des Stempels eine Rückpositionierung des Keilelements in seine Ausgangsposition bewirkt. Hierbei erfolgt durch die vertikale Komponente der Bewegung des an der schiefen Ebene geführten Keilelements ein Zurückziehen des Umform- oder Stanzelements aus dem umgeformten Bereich bzw. der ausgestanzten Ausnehmung des umgeformten Drahtabschnitts.
-
In Weiterbildung der Erfindung liegt eine einen Auswerferstift aufnehmende Führungshülse an dem Keilelement an, welche über das Federelement in Richtung des Stempels vorgespannt ist. Hierdurch ist ein Ausbringen des gestanzten Drahtabschnitts aus der Vertikalmatrize ermöglicht. Die Führungshülse ist dabei bevorzugt derart ausgebildet, dass über die Federspannung eine gleichmäßige Bewegung des Keilelements sowie des mit diesem verbundenen Umform- oder Stanzwerkzeugs bewirkt ist.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Umform- oder Stanzelement Bestandteil eines ein Oberteil und ein Unterteil aufweisenden horizontal verschiebbar gelagerten Umform- oder Stanzwerkzeugs, wobei das das Umform- oder Stanzelement aufnehmende Oberteil mit dem Keilelement verbunden ist. Die Betätigung des Umform- oder Stanzwerkzeugs erfolgt durch die vertikale Wegkomponente des an der schiefen Ebene geführten keilförmigen Elements, wobei der vorgeformte Drahtabschnitt zwischen Oberteil und Unterteil einspannbar ist und nachfolgend der Umform- oder Stanzvorgang über das Umform- oder Stanzelement bewirkt ist.
-
Der folgenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Umformwerkzeug zum Einsatz in eine Mehrstufenpresse zu schaffen, welches eine vertikale Umformung in einen bzw. eine Ausstanzung eines Ausschnitts aus einem in einer vorgeschalteten Umformstufe verformten Drahtabschnitt unter Beibehaltung seiner im vorgeschalteten Umformprozess eingenommen horizontale Lage und Ausrichtung ermöglicht. Gemäß dieser Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 7 gelöst.
-
In Weiterbildung der Erfindung ist das Keilelement mit der schiefen Ebene über eine einen Hinterschnitt, bevorzugt zwei gegenüberliegend angeordnete Hinterschnitte aufweisende Führung verbunden. Hierdurch ist eine kontinuierliche Anlage des keilförmigen Elements an der schiefen Ebene gewährleistet.
-
In Ausgestaltung der Erfindung ist das Keilelement über ein Federelement in Richtung des Stempels vorgespannt. Dabei liegt vorteilhaft eine einen Auswerferstift aufnehmende Führungshülse an dem Keilelement an, welche über das Federelement in Richtung des Stempels vorgespannt ist. Bevorzugt ist das wenigstens eine Umform- oder Stanzelement Bestandteil eines ein Oberteil und ein Unterteil aufweisenden, horizontal verschiebbar gelagerten Uniform- oder Stanzwerkzeugs, wobei dass das Umform- oder Stanzelement aufnehmende Oberteil mit dem Keilelement verbunden ist.
-
Der Erfindung liegt darüber hinaus die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur vertikalen Umformung eines Umformteils oder zur Ausstanzung eines Ausschnitts in ein Umformteil innerhalb des mehrstufigen Umformprozesses einer horizontalen Mehrstufen-Kaltumformpresse unter Beibehaltung seiner in einem vorgeschalteten Umformprozess eingenommenen Lage und Ausrichtung bereitzustellen, Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 12 gelöst.
-
In Weiterbildung der Erfindung wird das Keilelement in Richtung des Stempels über ein Federelement vorgespannt, derart, dass nach Auseinanderfahren von Vertikalmatrize und zugeordneten Stempel das Keilelement in seine ursprüngliche Lage zurückbewegt wird, wodurch das Umform- oder Stanzwerkzeug aus dem in das Umformteil eingebrachten Umformbereich bzw. Ausschnitt herausbewegt wird. Hierdurch ist eine automatische Freigabe des Umform- bzw. Stanzteils bewirkt, das nachfolgend über einen Auswerferstift aus der Vertikalmatrize heraus geworfen wird.
-
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
-
1 die schematische Darstellung eines eine Stanzmatrize aufweisenden Umformwerkzeugs in Ausgangsstellung;
-
2 das Umformwerkzeug aus 1 in geschlossener Position (Stanzvorgang);
-
3 die Detaildarstellung des Stanzwerkzeuges der Stanzmatrize aus 1 und
-
4 die schematische Darstellung der Umformung eines Drahtabschnitts in einer Mehrstufenpresse mit integriertem Stanzvorgang.
-
Das als Ausführungsbeispiel gewählte Umformwerkzeug
1 ist für den Einsatz in einer horizontalen Mehrstufenpresse konzipiert. Der Aufbau solcher horizontalen Mehrstufenpressen ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und beispielsweise in der
DE 21 53 38 A1 beschrieben. Es handelt sich dabei vorliegend um eine Mehrstufenpresse in liegender Bauart, wie sie zur Herstellung von Schrauben und ähnlichen Kleinteilen eingesetzt wird. Dabei sind die Umformwerkzeuge nebeneinander angeordnet. Eine Quertransporteinrichtung bringt die Werkstücke von Umformstufe zu Umformstufe. Üblicherweise arbeiten diese Pressen mit einem Quertransportschlitten, der eine der Umformstufenzahl entsprechende Greiferzahl aufweist, die zwischen die Stempelwerkzeuge und die Matrizen ragen. Von einer detaillierten Beschreibung einer solchen horizontalen Mehrstufenpresse wird daher an dieser Stelle abgesehen.
-
Das Umformwerkzeug 1 besteht im Wesentlichen aus einem Stempel 2 und einer dem Stempel 2 gegenüberliegend angeordneten Vertikalmatrize, die im Ausführungsbeispiel zum Ausstanzen eines Ausschnitts in ein Umformteil eingerichtet ist. Diese Vertikalmatrize wird daher in der weiteren Beschreibung als Stanzmatrize 3 bezeichnet. Die Stanzmatrize 3 weist einen Führungsblock 4 auf, der ein Keilelement 5 aufnimmt, das mit einem Stanzwerkzeug 6 verbunden ist.
-
Der Stempel 2 ist gebildet durch ein im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgeführtes Gehäuseteil 2, das einen Aufnahmeblock 22 aufnimmt, welcher einen Absatz 221 aufweist, der aus dem Gehäuseteil 3 an seinem der Stanzmatrize 3 zugewandten Ende herausragt. An den im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Aufnahmeblock 22 schließen sich zwei Führungsblöcke 23, 24 sowie ein Verschlussblock 25 an. Der Aufnahmeblock 22 sowie der Verschlussblock 25 sind über Fixierschrauben 26 mit dem Gehäuseteil 2 verbunden. Der Aufnahmeblock 22 sowie die an diesem sich anschließenden Führungsblöcke 23, 24 als auch der Verschlussblock 25 sind jeweils mit einer zentriert eingebrachten, zueinander fluchtenden Durchgangsbohrung versehen, in denen ein Kolben 27 geführt ist. Der Kolben 27 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. An seiner dem Aufnahmeblock 22 zugewandten Seite ist an dem Kolben 27 ein durchmesserreduzierter Aufnahmezylinder 28 angeformt, der in den durchmesserreduzierten Durchgangsbohrungen des Führungsblocks 23 sowie des Aufnahmeblocks 22 geführt ist. Der Aufnahmezylinder 28 dient der Aufnahme eines zu stanzenden Umformteils 7.
-
Die Stanzmatrize 3 ist im Wesentlichen gebildet durch ein hohlzylindrisches, topfartig ausgebildetes Gehäuseteil 31, in dem eine Führungshülse 32 verschiebbar gelagert ist. An dem Boden des Gehäuseteils 31 ist ein Federpaket 33 angeordnet, welches gegen die Führungshülse 32 vorgespannt ist. Das Federpaket 33 sowie die Führungshülse 32 durchdringend ist ein Auswerferstift 34 angeordnet, der in einer rohrförmigen Führung 321 der Führungshülse 32 geführt ist und der an seinem der Führungshülse 32 entgegengesetzten Ende durch eine zentriert in das Gehäuseteil 31 eingebrachte Bohrung durch dieses hindurch tritt.
-
Das Gehauseteil 31 ist an seinem offenen, dem Stempel 2 zugewandten Ende mit einem Führungsblock 4 verbunden. Der Führungsblock 4 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet. In einem Bereich von etwa 100° im Bogenmaß ist die Durchgangsbohrung 41 des Führungsblocks 4 kegelförmig in Richtung der Führungshülse 32 zulaufend ausgebildet, so dass in diesem Bereich eine schiefe Ebene 42 gebildet ist. An der schiefen Ebene 42 ist eine Führung 42 zur Aufnahme des Keilelements 5 angeformt. Die Führung 43 ist dabei im Ausführungsbeispiel in Art eines T-förmig ausgebildeten Steges gebildet, der in eine – nicht dargestellte – T-förmige, stegartige Ausnehmung des Keilelements 5 eingreift. Über die Führung 43 ist das Keilelement 5 entlang der schiefen Ebene 42 verschiebbar gelagert. Radial ist in dem Führungsblock 4 im Bereich der schiefen Ebene 42 ein Schmiernippel 44 eingebracht, der in eine in dem Keilelement 5 angeordnete Ausnehmung 54 hineinragt.
-
Das Keilelement 5 ist in Art eines Kegelstumpfabschnitts ausgebildet und weist einen Querschnitt aufweist, der im Wesentlichen in Form eines rechtwinkeligen Dreiecks ausgebildet ist, wodurch eine gewölbte Gleitfläche 21, eine horizontale ebene Wirkfläche 52 sowie zwei orthogonal zur Wirkfläche 52 angestellte Anschlagflächen 53 gebildet sind. In der Gleitfläche 51 ist eine im Querschnitt in etwa dreieckförmige Ausnehmung 54 eingebracht. An der im Querschnitt kreisbogenförmig eingewölbten Wirkfläche 52 des Keilelements 5 ist das Oberteil 61 des Stanzwerkzeugs 6 befestigt.
-
Das Stanzwerkzeug 6 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und besteht aus einem Oberteil 61 sowie einem Unterteil 64, welche auf ihren zueinander zugewandten Flächen mit einer der Außenkontur eines aufzunehmenden Umformteils 7 korrespondierenden Kontur versehen sind. Oberteil 61 und Unterteil 64 sind im Ausführungsbeispiel mit zwei orthogonal zur Werkzeugmittelachse M verlaufenden, miteinander fluchtenden Bohrungen 62, 65 zum Durchtritt beziehungsweise Eintritt jeweils eines Stanzelements 66 versehen. In das Oberteil 61 sind weiterhin zwei in die Bohrungen 62 mündende Aufnahmen 63 für jeweils den Kopf 661 eines Stanzelements 66 eingebracht. Die Stanzelemente 66 sind im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet und weisen an ihrem dem Keilelement 5 zugewandten Ende einen durchmessererweiterten Kopf 661 auf. Das mit dem Keilelement 5 verbundene Oberteil 61, das Unterteil 64 sowie das Stanzwerkzeug 6 sind in dem Führungsblock 4 verschiebbar gelagert und liegen an ihrem dem Gehäuseteil 31 der Stanzmatrize 3 zugewandten Seite an der Führungshülse 32 an.
-
Zur Durchführung eines Stanzprozesses wird das Umformteil 7 über einen – nicht dargestellten – Greifer in der Aufnahme 281 des Aufnahmezylinders 28 positioniert. Nachfolgend wird der Stempel gegen die Stanzmatrize gefahren, wobei das Umformteil 7 zwischen Oberteil 61 und Unterteil 64 des Stanzwerkzeugs 6 positioniert wird und anschließend der Absatz 221 des Aufnahmeblocks 22 an das mit dem Keilelement 5 verbundene Oberteil 61 sowie das Unterteil 64 des Stanzwerkzeuges 6 anschlägt und dieses gegen die Rückstellkraft des Federpakets 33 verschiebt. Hierdurch wird das Keilelement 5 und mit diesem das mit den Stanzelementen 66 versehene Oberteil 61 des Stanzwerkzeugs 6 radial bewegt, wodurch eine Einspannung des Umformteils 7 zwischen Oberteil 61 und Unterteil 64 erfolgt und die Stanzelemente 66 durch das Umformteil 7 geführt werden, Im Ausführungsbeispiel dient ein Stanzelement 66 der definierten endseitigen Ablängung des Umformteils 7, das andere Stanzelement 66 dient der Einbringung eines kreisrunden Durchgangslochs in das Umformteil 7. Die durch die Stanzelemente 66 ausgestanzten Stanzbutzen 71 werden in die Bohrungen 65 des Unterteils 64 gestoßen. Nach Zurückfahren des Stempels 2 wird das Stanzwerkzeug 6 mit dem an diesem befestigten Keilelement 5 durch die Rückstellkraft des Federpakets 33 in seine Ausgangsposition verbracht, wobei die Stanzelemente 66 aus dem Umformteil 7 heraus bewegt werden. Das so fertig gestellte Umformteil 7 wird nun über den Auswerferstift 34 ausgeworfen.
-
Obgleich es sich bei einem Stanzvorgang eigentlich nicht um einen Umformprozess handelt, wurde vorliegend das aus Stanzmatrize und Stempel bestehende Werkzeug unter dem Oberbegriff Umformwerkzeug subsumiert. Hierdurch soll klargestellt sein, dass das erfindungsgemäße Werkzeug, das ebenfalls aus einer Matrize und einem Stempel gebildet ist in die Umformstufen der horizontalen Mehrstufenpresse eingegliedert wird und über die identischen horizontalen Stoßimpulse eines Vorschubzylinders betätigt wird. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass durch Modifikation des zuvor beschriebenen Stanzwerkzeugs 6 durch Austausch des Stanzelements 66 durch einen Umformstempel an Stelle einer Ausstanzung eine vertikale Umformung in Art einer Einbuchtung oder auch einer Abkantung erfolgen kann. Auch eine vertikale Beschriftung des Umformteils mittels eines entsprechenden Umformstempels/bzw. in diesem Falle eines Prägestempels) ist so ermöglicht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
