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Die Erfindung betrifft eine Presse zum Kaltumformen eines Werkstücks in einen Hohlkörper. Der umgeformte Hohlkörper hat eine Mantelfläche und ist an einer axialen Seite offen und an der gegenüberliegenden axialen Seite geschlossen. Das Werkstück besteht aus demselben Material wie der herzustellende Hohlkörper und kann in Form einer plattenförmig flachen Platine oder in Form eines Bechers oder Napfes bereitgestellt werden. Die Erfindung betrifft auch ein Stößelwerkzeug für eine Presse und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Das Kaltumformen bei der Herstellung von Hohlkörpern ist bekannt. Beispielsweise können Ausgangsteile durch Abstreckgleitziehen in Hohlkörper umgeformt werden. Die dabei entstehende Wärme muss abgeführt werden.
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Aus
EP 1 448 327 B1 und
US 6,598,450 B2 sind fluidgekühlte Pressenwerkzeuge bekannt. Die Kühlkanäle verlaufen beispielsweise im Stößel einer Presse und sind fluiddurchströmt. An dem Stößel ist ein austauschbares Stößelwerkzeug angeordnet. Die Wärme des Stößelwerkzeugs wird auf den Stößel übertragen und dort durch das Kühlmedium, das die Kühlkanäle durchströmt, abgeführt.
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EP 1 673 183 B1 beschreibt einen gekühlten Stößel sowie ein gekühltes Matrizenwerkzeug mit separaten Kühlringen.
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Es kann als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, eine vereinfachte und verbesserte Kühlung bei dem Umformen von Hohlkörpern bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Presse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Pressenwerkzeugteil mit den Merkmalen des Patentanspruches 10, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Pressenwerkzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Presse ist zum Kaltumformen von Werkstücken eingerichtet. Insbesondere findet keine äußere Kühlung des Werkstücks oder des Werkzeugs statt, um eine Verunreinigung des Werkstücks bzw. des daraus umgeformten Hohlkörpers zu vermeiden. Der umgeformte Hohlkörper weist eine Mantelfläche und einen Boden auf und ist integral einstückig ausgebildet. Er ist an einer dem Boden entgegengesetzten Seite offen. Der umgeformte Hohlkörper kann eine zylindrische oder prismatische Form mit rundem, insbesondere kreisrundem oder polygonalem Querschnitt aufweisen.
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Die Presse weist einen an einem Pressengestell in einer Arbeitsrichtung geführt bewegbar gelagerten Stößel auf. Der Stößel wird über einen entsprechenden Antrieb in Arbeitsrichtung linear bewegt. An dem einen, freien Ende des Stößels ist ein Stößelwerkzeug angeordnet. Das Stößelwerkzeug ist austauschbar am Stößel befestigt.
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An dem Pressengestell ist außerdem ein Matrizenwerkzeug mit wenigstens einem Abstreckring vorhanden. Der wenigstens eine Abstreckring ist koaxial zu einer Längsachse des Stößel bzw. des Stößelwerkzeugs angeordnet. Das Stö-ßelwerkzeug und der wenigstens eine Abstreckring arbeiten beim Umformen des Werkstücks zu dem umgeformten Hohlkörper zusammen. Das Umformen des Werkstücks in den Hohlkörper erfolgt durch Abstreckgleitziehen.
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Das Stößelwerkzeug und der wenigstens eine Abstreckring sind jeweils ein Pressenwerkzeugteil im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Pressenwerkzeugteil, also das Stößelwerkzeug und/oder der wenigstens eine Abstreckring, haben einen Werkzeugkern aus einem Kernmaterial. Der Werkzeugkern ist außen mit einer Beschichtung versehen, zumindest in den Bereichen, in der das Pressenwerkzeugteil in Kontakt mit dem Werkstück bzw. dem jeweils anderen Werkzeugteil gelangt. Die Beschichtung besteht aus einem Beschichtungsmaterial. Das Beschichtungsmaterial hat eine Härte, die größer ist als das Kernmaterial.
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Im Kernmaterial ist eine Wärmeableitstruktur angeordnet. Die Wärmeableitstruktur hat wenigstens einen Fluidkanal und/oder wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrang. Der Wärmeleitmaterialstrang hat gegenüber dem Kernmaterial eine höhere Wärmeleitfähigkeit.
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Das Kernmaterial kann wegen der geringeren Härte gegenüber der Beschichtung zum Beispiel Material abtragend, insbesondere Span abhebend, bearbeitet werden. Dadurch ist es möglich, mit herkömmlichen Mitteln Fluidkanäle im Kernmaterial auszubilden, beispielsweise durch Fräsen, Bohren oder ein anderes Material abtragendes Verfahren. Um die notwendige Verschleißfestigkeit des Pressenwerkzeugteils herzustellen, ist der Werkzeugkern mit einer harten Beschichtung versehen.
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Dadurch ist die Verschleißfestigkeit des Pressenwerkzeugteils insgesamt hoch. Gleichzeitig kann das Werkzeuggewicht verringert werden. Insbesondere ein geringeres Gewicht des Stößelwerkzeugs reduziert auch die Schwingungen und kann die Qualität der hergestellten Hohlkörper bzw. die Ausbringung der Presse erhöhen.
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Tritt Verschleiß am Pressenwerkzeugteil auf, kann die Beschichtung erneuert werden.
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Als Kernmaterial kann beispielsweise eine Stahllegierung oder ein Werkzeugstahl verwendet werden. Das Beschichtungsmaterial weist eine größere Härte auf als das Kernmaterial und kann beispielsweise ein Hartmetall sein. Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise durch Laserauftragschweißen auf das Kernmaterial aufgebracht werden.
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Als Material für den Wärmeleitmaterialstrang kann Kupfer verwendet werden.
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Es ist auch möglich, einen Fluidkanal und einen Wärmeleitmaterialstrang zu kombinieren und beispielsweise ein wärmeleitendes Rohr in dem Werkzeugkern anzuordnen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sämtliche Teile der Wärmeableitstruktur Fluid durchströmt und somit als Fluidkanal ausgebildet.
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Zumindest ein Abschnitt oder ein Teil des wenigstens einen Kühlkanals oder bei mehreren Kühlkanälen wenigstens einige der Kühlkanäle können beispielsweise an einer oder mehreren Seiten durch den Werkzeugkern und an einer Seite durch die Beschichtung begrenzt bzw. gebildet sein. Bei einer solchen Ausführung kann der wenigstens eine Kühlkanal zumindest abschnittsweise in die Außenwand des Werkzeugkerns eingebracht und anschließend zur Bildung des wenigstens einen Kühlkanals mittels der Beschichtung geschlossen werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn im Stößel wenigstens ein Zuführkanal und/oder wenigstens ein Abführkanal vorhanden ist, der fluidisch mit dem wenigstens einen Fluidkanal im Stößelwerkzeug verbunden ist.
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Bei einer Ausführungsform, bei der der wenigstens eine Fluidkanal in einem Abstreckring vorhanden ist, ist in einem Träger des Matrizenwerkzeugs, der den wenigstens einen Abstreckring trägt, wenigstens ein Zuführkanal und/oder wenigstens ein Abführkanal vorhanden, der fluidisch mit dem wenigstens einen Fluidkanal im Abstreckring verbunden ist.
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Zumindest ein Teil des wenigstens einen Fluidkanals und/oder einige der vorhanden Fluidkanäle sind im Werkzeugkern durch ein Material abtragendes Verfahren hergestellt, beispielsweise Bohren oder Fräsen.
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Es kann auch vorteilhaft sein, den Werkzeugkern durch ein additives Herstellungsverfahren, sogenanntes 3D-Drucken, einschließlich der Wärmeableitstruktur herzustellen. Bei einem solchen Verfahren stehen sehr viele Freiheiten für den Verlauf des wenigstens einen Fluidkanals und/oder des wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrangs zur Verfügung.
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Zur Herstellung des Pressenwerkzeugteils (Stößelwerkzeug und/oder Abstreckring) für eine Presse wird wie folgt vorgegangen:
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Zunächst wird ein Werkzeugkern aus einem Kernmaterial hergestellt. In dem Kernmaterial wird gleichzeitig oder anschließend eine Wärmeableitstruktur erzeugt. Die Wärmeableitstruktur weist wenigstens einen Fluidkanal und/oder wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrang auf. Der optionale wenigstens eine Wärmeleitmaterialstrang hat gegenüber dem Kernmaterial eine höhere Wärmeleitfähigkeit. Anschließend wird eine Beschichtung auf den Werkzeugkern aufgebracht. Die Beschichtung besteht aus einem Beschichtungsmaterial, das eine größere Härte aufweist als das Kernmaterial des Werkzeugkerns.
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Der Werkzeugkern kann aus einem durch Materialabtrag bearbeitbarem Kernmaterial hergestellt werden. In das Kernmaterial kann durch herkömmliches Material abtragende Verfahren die Wärmeableitstruktur eingebracht werden, beispielsweise durch Bohren oder Fräsen von wenigstens einem Kühlkanal und/oder Einsetzen eines Wärmeleitmaterialstranges in eine hergestellte Aussparung. Der Werkzeugkern einschließlich der Wärmeableitstruktur kann auch durch ein additives Herstellungsverfahren aus einem oder unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.
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Bei dem Herstellen des wenigstens einen Fluidkanals im Werkzeugkern kann zumindest ein Teil des wenigstens einen Fluidkanals und/oder zumindest einige der Fluidkanäle derart im Werkzeugkern erzeugt werden, dass sie zunächst nach außen hin offen sind. Durch das anschließende Aufbringen der Beschichtung wird dieser Teil des wenigstens einen Fluidkanals bzw. werden diese Fluidkanäle abgedeckt, so dass in einer Umfangsrichtung um die Fluidflussrichtung eine geschlossene Leitung bzw. ein geschlossener Kanal gebildet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Anhand der beigefügten Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
- 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Presse,
- 2 einen schematischen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Stößelwerkzeugs,
- 3 das Stößelwerkzeug aus 2 in einer Draufsicht gemäß Pfeil III in 2,
- 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stößelwerkzeugs in einer schematischen teilgeschnittenen Darstellung,
- 5 das Ausführungsbeispiel des Stößelwerkzeugs aus 4 in einer Draufsicht gemäß Pfeil V in 4,
- 6 eine schematische, teilgeschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abstreckrings und
- 7 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Abstreckrings.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Presse 10 nach Art eines Blockschaltbildes veranschaulicht. Die Presse 10 weist einen in einer Arbeitsrichtung A entlang einer Längsachse L geführt bewegbar gelagerten Stößel 11 auf. Die Längsachse L stellt die Längsmittelachse des Stößels 11 sowie eines daran angeordneten Stößelwerkzeugs 12 dar. Das Stößelwerkzeug 12 befindet sich an dem vorderen, freien Ende des Stößels 11 und ist dort austauschbar angeordnet. Das Stößelwerkzeug 12 kann auch als „Punch“ bezeichnet werden. Das Stößelwerkzeug 12 ist dazu eingerichtet, ein beispielsgemäß topfförmiges oder napfförmiges Werkstück 13 zu beaufschlagen. Das Werkstück 13 ist integral ausgebildet und besteht beispielsgemäß aus einer metallischen Legierung. Das Werkstück 13 kann an der Innenseite und/oder der Außenseite eine Kunststoffbeschichtung oder eine Lackierung aufweisen.
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Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 13 mittels der Presse 10 durch Kaltumformen zu einem Hohlkörper umgeformt. Das Umformen erfolgt beim Ausführungsbeispiel durch Abstreckgleitziehen. Der umgeformte Hohlkörper hat einen Boden und eine sich daran anschließende Umfangswand. Der umgeformte Hohlkörper ist integral ausgebildet und hat keine Naht- oder Fügestelle. Er besteht vorzugsweise aus einer metallischen Legierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung. Der umgeformte Hohlkörper kann prismatisch oder zylindrisch sein. An einem dem Boden entgegengesetzten Ende ist der umgeformte Hohlkörper offen. Solche Hohlkörper können beispielsweise zur weiteren Herstellung von Getränkedosen oder Aerosoldosen verwendet werden.
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Der Stößel 11 ist mittels einer Führungseinrichtung 14 in Arbeitsrichtung A bewegbar an einem Pressengestell 15 (lediglich schematisch veranschaulicht) gelagert. Die Führungseinrichtung 14 kann dazu ein oder mehrere Gleitlager oder Wälzlager aufweisen. Bevorzugt weist die Führungseinrichtung 14 mehrere hydrostatische Gleitlager 16 auf.
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Die Bewegung des Stößels 11 in Arbeitsrichtung A wird durch einen Antrieb 17 bewirkt, der einen Motor und ein Getriebe aufweisen kann.
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An dem Pressengestell 15 ist außerdem ein Matrizenwerkzeug 26 angeordnet. Das Matrizenwerkzeug 26 arbeitet zum Umformen des Werkstücks 13 mit dem Stößelwerkzeug 12 zusammen und bildet beim Ausführungsbeispiel einen Abstreckkanal 27 um die Längsachse L. Koaxial zur Längsachse L sind entlang des Abstreckkanals 27 mehrere Abstreckringe 28 angeordnet. Die Abstreckringe 28 umschließen die Längsachse L koaxial. Die Abstreckringe 28 haben unterschiedliche Durchmesser. In Abstreckrichtung nehmen die Innendurchmesser der Abstreckringe 28 von einem Kanaleingang 27a des Abstreckkanals 27 zu einem Kanalausgang 27b des Abstreckkanals 27 ab. Die Abstreckringe 28 sind in einem Träger 29 des Matrizenwerkzeugs 26 gelagert.
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Das Stößelwerkzeug 12 und der wenigstens eine Abstreckring 28 stellen jeweils ein Pressenwerkzeugteil dar.
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Die Presse 10 weist beim Ausführungsbeispiel außerdem einen Niederhalter 30 mit einer Niederhalterhülse 31 auf. Die Niederhalterhülse 31 ist koaxial zur Längsachse L angeordnet und gibt einen Durchgang für das Stößelwerkzeug 12 bzw. den Stößel 11 frei. Die Niederhalterhülse 31 kann durch einen Niederhalterantrieb 32 des Niederhalters 30 in ein napfförmiges Werkstück 13 hineinbewegt werden und dieses gegen eine Auflagefläche am Pressengestell 15 drücken, die den Kanaleingang 27a umgibt. Der Niederhalter 30 kann dabei die Kraft des Andrückens des Werkstücks 13 gegen die Anlagefläche steuern oder regeln. Bei einem Hub des Stößels 11 wird das Werkstück 13 unter Beibehaltung einer gewissen Klemmkraft durch den Niederhalter 30 in den Abstreckkanal 27 gezogen und unter Zusammenwirken des Stößelwerkzeugs 12 mit den Abstreckringen 28 zum Hohlkörper umgeformt. Außerdem kann gegenüberliegend zum Kanalausgang 27b ein Formwerkzeug 33 vorhanden sein, das mit der Stirnseite des Stö-ßelwerkzeugs 12 zusammenarbeitet, um den Boden des Hohlkörpers zu formen.
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Über eine geeignete Abstreifenrichtung kann der umgeformte Hohlkörper vom Stößelwerkzeug 12 abgestreift werden, bevor das Stößelwerkzeug 12 durch den Abstreckkanal 27 zurück in die in 1 dargestellte Ausgangsstellung bewegt wird.
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Derartige Pressen 10 arbeiten mit einer hohen Hubzahl. Durch die Reibung beim Abstreckgleitziehen entsteht Wärme, die abgeführt werden muss. Bei der erfindungsgemäßen Presse werden die mit dem Werkstück 13 in Kontakt gelangenden Außenflächen der Pressenwerkzeugteile 12, 28 nicht von außen mit einem Kühlschmiermittel gekühlt. Dadurch kann kein Kühlschmiermittel in Kontakt mit dem Werkstück 13 bzw. dem umgeformten Hohlkörper gelangen.
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Beim Ausführungsbeispiel ist zur Kühlung und zum Ableiten der beim Umformen durch die Reibung entstehenden Wärme in wenigstens einem der Pressenwerkzeugteile eine Wärmeableitstruktur 35 vorhanden. Eine Wärmeableitstruktur 35 kann entweder im austauschbar an dem Stößel 11 angeordneten Stößelwerkzeug 12 und/oder in einem oder mehreren der vorhandenen Abstreckringe 28 vorhanden sein.
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Zu der Wärmeableitstruktur 35 gehört beim Ausführungsbeispiel wenigstens ein Fluidkanal 36. Der wenigstens eine Fluidkanal 36 ist in einem Werkzeugkern 37 vorhanden. Der Werkzeugkern 37 besteht aus einem Kernmaterial und ist zumindest in den Bereichen, in denen das Pressenwerkzeugteil 12, 28 mit dem Werkstück 13 in Kontakt gelangt durch eine Beschichtung 38 aus einem Beschichtungsmaterial abgedeckt. Das Beschichtungsmaterial der Beschichtung 38 hat eine größere Härte als das Kernmaterial 37. Das Kernmaterial 37 ist beim Ausführungsbeispiel durch eine Stahllegierung gebildet, die nicht gehärtet ist und durch herkömmlich Material abtragende Verfahren wie Bohren, Fräsen, Laserablation oder dergleichen bearbeitet werden kann. Dadurch kann der wenigstens eine Fluidkanal 36 in dem Werkzeugkern 37 sehr einfach hergestellt werden. Durch die Beschichtung 38 ist das Pressenwerkzeugteil 12, 28 vor übermäßigem Verschleiß geschützt. Die Beschichtung 38 kann durch eine Hartmetallbeschichtung oder eine DLC-Schicht („DLC“ steht für „Diamond-like Carbon“ gebildet sein. Sie schützt das Pressenwerkzeugteil 12, 28 vor übermäßigem Verschleiß beim Umformen der Werkstücke 13.
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In den 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele eines Stößelwerkzeugs 12 mit jeweils wenigstens einem Fluidkanal 36 dargestellt. Die Form des wenigstens einen Fluidkanals 36 in dem Werkzeugkern 37 des Stößelwerkzeugs 12 ist beliebig wählbar. Bei dem in den 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind mehrere Fluidkanäle 36 vorhanden, die jeweils zwei Parallele, sich etwa entlang der Längsachse L erstreckende Längskanalabschnitte 36a aufweisen, die über einen schräg oder rechtwinklig zur Längsachse L verlaufenden Querkanalabschnitt 36b fluidisch miteinander verbunden sind. Der Fluidkanal 36 ist daher insgesamt etwa U-förmig. Jeder Fluidkanal 36 hat daher auf der Stirnseite des Stößelwerkzeugs 12 entgegengesetzten Seite zwei Anschlussmündungen 39. Über diese Anschlussmündungen 39 kann jeder Fluidkanal 36 im Stößelwerkzeug 12 bzw. im Werkzeugkern 37 mit einem Zuführkanal 40 bzw. Abführkanal 41 im Stößel 11 fluidisch verbunden werden. Über den Zuführkanal 40 kann Fluid in den Fluidkanal 36 strömen und durch den Abführkanal 41 wieder aus dem Fluidkanal 36 herausströmen.
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In den 4 und 5 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stößelwerkzeugs 12 veranschaulicht. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der 2 und 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein einziger zusammenhängender Fluidkanal 36 vorhanden, der zwei sich diametral gegenüberliegende Längskanalabschnitte 36a aufweist, die durch ringförmige bzw. halbringförmige Umfangskanalabschnitte 36c fluidisch miteinander verbunden sind.
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Bei dem in den 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel befindet sich der wenigstens eine Fluidkanal 36 vollständig innerhalb des Werkzeugkerns 37 und ist ausschließlich durch das Kernmaterial des Werkzeugkerns 37 begrenzt. In Abwandlung hierzu kann der wenigstens eine Fluidkanal 36 zumindest teilweise oder es können ein oder mehrere der vorhandenen Fluidkanäle 36 teilweise durch das Kernmaterial des Werkzeugkerns 37 und teilweise durch das Beschichtungsmaterial der Beschichtung 38 begrenzt sein. Beispielsweise kann dafür der wenigstens eine Fluidkanal 36 gemäß der 4 und 5 in die Außenwand des Werkzeugkerns 37 eingefräst und anschließend durch die Beschichtung 38 abgedeckt bzw. verschlossen werden. Somit kann zumindest ein Teil wenigstens eines Fluidkanals 36 teilweise durch den Werkzeugkern 37 und teilweise durch die Beschichtung 38 begrenzt werden.
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Die Beschichtung 38 kann beispielsweise durch Laserauftragschweißen auf den Werkzeugkern 37 aufgebracht werden. Bevorzugt wird hierfür ein Hochgeschwindigkeitslaserauftragschweißverfahren verwendet, das als „EHLA-Verfahren“ bekannt ist und durch die Fraunhofer-Institute entwickelt wurde.
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In den 2 und 3 ist eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Wärmeableitstruktur 35 veranschaulicht. Die Wärmeableitstruktur 35 kann zusätzlich oder auch alternativ zu dem wenigstens einen Fluidkanal 36 wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrang 45 aufweisen. Der Wärmeleitmaterialstrang 45 besteht aus einem Material, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als das Kernmaterial des Werkzeugkerns 37. Beispielsweise kann der wenigstens eine Wärmeleitmaterialstrang 45 aus Kupfer hergestellt sein. Es ist auch möglich, den wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrang 45 mit dem wenigstens einen Fluidkanal 36 zu kombinieren und den wenigstens einen Wärmeleitmaterialstrang 45 als Rohr oder Leitung und mithin als Fluidkanal 36 auszubilden.
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Bei der beispielhaften schematischen Darstellung in den 2 und 3 sind mehrere zylindrische Wärmeleitmaterialstränge 45 in den Werkzeugkern eingesetzt und erstrecken sich in etwa parallel zur Längsachse L. Sie sind insbesondere von der der Stirnseite des Stößelwerkzeugs 12 entgegengesetzten Seite zugänglich und leiten die Wärme aus dem Stößelwerkzeug 12 in den Stößel 11 ab. Wenigstens ein Wärmeleitmaterialstrang 45 kann auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 4 und 5 eingesetzt werden.
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Die in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, insbesondere im Hinblick auf die Anordnung und den Verlauf der Fluidkanäle und/oder das Vorhandensein von wenigstens einem Wärmeleitmaterialstrang 45.
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In 6 ist eine Teildarstellung eines Abstreckrings 28 veranschaulicht. Analog zum zuvor beschriebenen Stößelwerkzeug 12 besteht der Abstreckring 28 aus dem Werkzeugkern 37 mit der Beschichtung 38. Die Beschichtung 38 kann den Werkzeugkern 37 vollständig umschließen oder alternativ lediglich dort vorgesehen sein, wo der Abstreckring 28 beim Umformen in Kontakt mit dem Werkstück 13 gelangt und damit einem Verschleiß unterworfen ist.
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In dem Abstreckring 28 und beispielsgemäß vollständig innerhalb des Werkzeugkerns 37 ist wenigstens ein Fluidkanal 36 ausgebildet, dessen Form zur Optimierung der Wärmeabfuhr geeignet gewählt werden kann. Beispielsweise kann der Abstreckring 28 eine Mehrzahl von Fluidkanälen 36 aufweisen, mit zwei sich schräg oder rechtwinklig zur Längsachse L erstreckenden Querkanalabschnitten 36b und einem dies Querkanalabschnitte 36b verbindenden Längskanalabschnitt 36a, der sich im Bereich der Innenfläche des Abstreckrings 28 in etwa parallel zur Längsachse L erstreckt. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, einen oder mehrere sich in Umfangsrichtung um die Längsachse L erstreckende Fluidkanäle 36 vorzusehen (7), die mit jeweils einem oder mehreren radial verlaufenden Fluidkanälen 36 zur Fluidversorgung verbunden sein können. Wie es im Zusammenhang mit dem Stößelwerkzeug 12 beschrieben wurde, kann der wenigstens eine Fluidkanal 36 vollständig innerhalb des Werkzeugkerns 37 oder im Bereich der Grenzfläche zwischen dem Werkzeugkern 37 und der Beschichtung 38 ausgebildet sein, so dass er zum Teil durch das Kernmaterial und zum Teil durch das Beschichtungsmaterial begrenzt wird.
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Zum fluidischen Anschluss des wenigstens einen Fluidkanals 36 im Abstreckring 28 ist im Träger 29 des Matrizenwerkzeugs 26 wenigstens ein Zuführkanal 40 und wenigstens ein Abführkanal 41 vorhanden, um Fluid in den wenigstens einen Kühlkanal 36 einzuleiten und wieder abzuleiten (6).
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Das Pressenwerkzeugteil 12, 28 - Stößelwerkzeug 12 und/oder der Abstreckring 28 - können durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt werden. Dabei lässt sich die Wärmeableitstruktur 35 bereits während der Herstellung des Pressenwerkzeugteils 12, 28 erzeugen.
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Zusätzlich oder alternativ können in das Kernmaterial des Werkzeugkerns 37 ein oder mehrere Aussparungen eingebracht werden, um wenigstens einen Fluidkanal 36 und/oder einen Aufnahmeraum für einen Wärmeleitmaterialstrang 45 zu bilden. Das Kernmaterial ist weicher als die Beschichtung und kann durch herkömmliches Material abtragende Verfahren, wie z.B. Bohren, Fräsen, Laserabtragsverfahren oder dergleichen bearbeitet werden. Nach der Fertigstellung des Werkzeugkerns 37 kann der Werkzeugkern 37 beschichtet werden, beispielsweise durch Laserauftragsschwei-ßen oder ein anderes geeignetes Verfahren. Auch durch ein physikalisches oder chemisches Abscheideverfahren kann die Beschichtung 38 auf den Werkzeugkern 37 aufgebracht werden.
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Weist der Werkzeugkern 37 Nuten, Vertiefungen, Aussparungen oder dergleichen auf, die durch das Aufbringen der Beschichtung 38 einen Fluidkanal 36 oder zumindest einen Abschnitt davon bilden sollen, kann zunächst ein Füllmaterial in die entsprechende Aussparung am Werkzeugkern 37 eingebracht und anschließend die Beschichtung 38 aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen der Beschichtung 38 kann das Füllmaterial wieder entfernt werden, indem es beispielsweise thermisch und/oder chemisch und/oder mechanisch, beispielsweise durch Druckbeaufschlagung, herausgelöst wird.
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Die Erfindung betrifft ein Pressenwerkzeugteil 12, 28 für eine Presse 10. In dem Pressenwerkzeugteil 12, 28 ist eine Wärmeableitstruktur 35 in einem Werkzeugkern 37 vorhanden, der zumindest teilweise durch eine Beschichtung 38 beschichtet ist. Der Werkzeugkern 37 besteht aus einem weniger harten Material als die Beschichtung 38. Dadurch ist es möglich, im Werkzeugkern 37 durch herkömmliche materialabtragende Verfahren zu bearbeiten. Zur Verschleißminderung ist eine gegenüber dem Kernmaterial des Werkzeugkerns 37 härtere Beschichtung 38 zumindest abschnittsweise aufgebracht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Presse
- 11
- Stößel
- 12
- Stößelwerkzeug
- 13
- Werkstück
- 14
- Führungseinrichtung
- 15
- Pressengestell
- 16
- hydrostatisches Gleitlager
- 18
- Antrieb
- 26
- Matrizenwerkzeug
- 27
- Abstreckkanal
- 27a
- Kanaleingang
- 27b
- Kanalausgang
- 28
- Abstreckring
- 29
- Träger
- 30
- Niederhalter
- 31
- Niederhalterhülse
- 32
- Niederhalterantrieb
- 33
- Formwerkzeug
- 35
- Wärmeableitstruktur
- 36
- Fluidkanal
- 36a
- Längskanalabschnitt
- 36b
- Querkanalabschnitt
- 37
- Werkzeugkern
- 38
- Beschichtung
- 39
- Anschlussmündung
- 40
- Zuführkanal
- 41
- Abführkanal
- 45
- Wärmeleitmaterialstrang
- A
- Arbeitsrichtung
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1448327 B1 [0003]
- US 6598450 B2 [0003]
- EP 1673183 B1 [0004]
