DE1044009B - Verstellbare Ziehmatrize fuer Halbzeug, z. B. Draht - Google Patents

Description

Man kennt verstellbare Ziehmatrizen mit Backenoder Walzenanordnung. Im erstgenannten Fall handelt es sich beispielsweise um Matrizen zum Herstellen von Sechskantprofilen, deren Backen durch einen Schraubring zentrisch zur Profilmitte verstellbar sind, damit geometrisch ähnliche Ouerschnittsformen hergestellt werden können. Im anderen Fall sind die Walzen an Stellschrauben, die in einem Gehäuse gelagert sind, angeordnet und können zur Mitte des Werkstücks und von dieser weg verstellt werden. Mit den üblichen Ringmatrizen konnte man bisher — sofern man deren Arbeitskanäle nicht durch spanabhebende Bearbeitung veränderte — nur ganz bestimmte Profilquerschnitte herstellen, für die die Matrizen von vornherein bemessen waren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Halbzeug, z. B. Draht, mit unterschiedlichem Ausgangsdurchmesser mit derselben auf ein bestimmtes Lichtmaß gefertigten Ringmatrize auf unterschiedliche Fertigdurchmesser zu reduzieren. Wenn der Ausgangsquerschnitt des Halbzeugs elliptisch ist, soll der Querschnitt des reduzierten Halbzeugs sowohl elliptisch als auch kreisrund ausfallen können. Im Querschnitt kreisrundes Halbzeug soll auch eine elliptische Querschnittsform erhalten können.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Ziehmatrize so zu gestalten, daß die den Ziehkanal begrenzenden Ouerschnittskonturen mindestens innerhalb des Arbeitsbereiches der Matrize Kegelschnitte sind und die Matrize um zwei zur Ziehachse bzw. zur Ziehkanalachse senkrechte Achsen verschwenkbar und in der eingestellten Lage feststellbar ist. Die Matrize kann in bekannter Weise um die Ziehkanalachse entweder frei drehbar oder antriebbar sein. Meist ist der Kleinstdurchmesser erfindungsgemäßer Matrizen wesentlich größer als der des Ausgangswerkstoffes.

Hier ist zu bemerken, daß das Wesen der Erfindung an folgendem Beispiel verständlich wird:

In ein Stück Papier wird ein kreisrundes Loch gemacht, das Papier parallel zu einer Wandfläche gehalten und das Loch mit einer genügend weit entfernten Lichtquelle auf die Wand projiziert. Verdreht man nun das ein Kreisloch aufweisende Papierblatt um eine waagerechte Achse, so daß also die obere Kante des Blattes näher an der Projektionswand liegt als die untere Kante, so ergibt sich ein ovales Projektionsbild. Verdreht man nun das in dieser Schräglage liegende Blatt zusätzlich um die senkrechte Achse des schräg liegenden Blattes, dann ergibt sich bei einem bestimmten Winkel ein Kreisscheibenfleck auf der Projektionswand. Die Fläche dieser Kreisscheibe entspricht dann dem fertigen Querschnitt. Erhöht man den Verdrehwinkel, dann ergibt sich wieder ein ovales Projektionsbild, dessen größere Achse senkrecht verläuft. Wenn Verstellbare Ziehmatrize
für Halbzeug, ζ. Β. Draht

Anmelder:
Wilhelm Eckhardt, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Lesser, Patentanwalt,
München 27, Possartstr. 6

Wilhelm Eckhardt, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

man, wie dies bisher üblich ist, die Ziehmatrize derart gestaltet, daß, ausgehend von einem bestimmten Ausgangsdurchmesser, ein ganz bestimmter Fertigdurchmesser erreicht wird, dann kann die Matrize eine gewisse Zeit lang zum Reduzieren benutzt werden, bis infolge Abnutzung der Matrize der Durchmesser des Fertigmaterials festgesetzte Toleranzen überschreitet. Die Matrize ist dann durch eine andere zu ersetzen. Da die Konturen bekannter Ziehdüsen nur in einem Teil, nämlich dem Einlaufteil, Teile eines Kegelschnittes sind und der andere Teil der Querschnittskonturen einer Geraden entspricht, können die bekannten Ziehdüsen nicht um eine waagerechte und um eine senkrechte Achse verstellt werden, weil dann das zu reduzierende Material durch die scharfen Kanten des Endquerschnitts der Düse beschädigt würde. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, die den Ziehkanal begrenzenden Ouerschnittskonturen mindestens innerhalb des Arbeitsbereiches der Matrize als Kegelschnitte zu gestalten.

Zum Stand der Technik ist insoweit zu sagen, daß es bei Vorrichtungen zum Wickeln von Schraubenfedern bekannt ist, den Wickeldorn mit einer gleichfalls durch Schrägstellen im Arbeitsquerschnitt verstellbaren Matrize zu umgeben, deren den Kanal begrenzende Querschnittskonturen jedoch Geraden sind und deren Kleinstdurchmesser gleichfalls größer ist als der Durchmesser der zu wickelnden Spirale. Die Matrize drückt den zu wickelnden Draht an mit Abstand voneinander liegenden Stellen gegen den Wickeldorn.

Wenigstens zwei Matrizen nach Art von Kettengliedern können ineinandergreifend angeordnet und so gelagert sein, daß die Hauptachsen der den Ziehkanal begrenzenden Kegelschnitte unter dem gleichen Winkel zur Längsachse des Werkstückes verlaufen.

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Zweckmäßig ist es, die Matrize in einem Kugelkörper zu lagern und diesen zwischen zwei gegeneinander verstellbaren, hohlkugel artigen Schalen einstellbar zu halten sowie ein- und feststellbar anzuordnen. Es empfiehlt sich, die Matrize in einer im Kugelkörper aufgenommenen Büchse drehbar zu lagern und über Druckkugellager zwischen zwei Schraubringen axial sowie drehbar abzustützen.

Weist das Ausgangsmaterial beispielsweise ovalen Querschnitt auf, dann kann, wenn die ovale Querschnittsform im wesentlichen beibehalten wird, dieser Ausgangsquerschnitt auf einen ähnlichen geringeren Querschnitt reduziert werden. Soll bei ovalem Ausgangsquerschnitt ein runder Fertigquerschnitt erzielt werden, dann kann dies in einem oder in zwei Ziehvorgängen erreicht werden.

Es soll angenommen werden, daß der Ausgangsquerschnitt oval ist. Das zu reduzierende Werkstück soll beispielsweise so zugeführt werden, daß die große Halbachse einer Ellipse in der Waagerechten liegt. Wird die Matrize so eingestellt, daß sie um einen bestimmten Winkel um die senkrechte Achse verdreht wird, dann wird bei dem Ziehvorgang die lange Halbachse des Werkstückes verringert; die kurze Halbachse des Werkstückes bleibt der Größe nach erhalten. Die Verkürzung der langen Halbachse der Ellipse entspricht dann dem Winkel, um den die Matrize um eine senkrechte Achse verstellt worden ist.

Verstellt man die Matrize zusätzlich um eine waagerechte Achse, dann wird nicht nur die lange Halbachse der Ellipse des Ausgangsmaterials, sondern auch die kurze Halbachse des Profils verringert. Die Längen der beiden Halbachsen des Fertigungsmaterials sind dann also verkürzt.

Wird von rundem Ausgangsmaterial aus reduziert und eine Verstellung der Matrize entweder um eine senkrechte oder um eine waagerechte Achse bewirkt., dann ist der Querschnitt des Fertigmaterials oval. Will man aber auch einen runden Querschnitt des Fertigmaterials erreichen, dann muß man die Matrize sowohl um die senkrechte Achse als auch um die waagerechte Achse verstellen.

Aus dieser Betrachtung ergibt sich aber auch, daß es grundsätzlich ausreicht, die Matrize um eine der beiden Achsen zu verstellen, um ein Reduzieren zu bewirken, wenngleich sich dadurch die Querschnittsform des Fertigmaterials gegenüber der Ouerschnittsform des Ausgangsmaterials ändert. Die Größe des Reduzierens ist allerdings in diesem Fall geringer als dann, wenn die Matrize um beide Achsen verstellt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung schematisch erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine um ihre Hauptachse drehbar gelagerte Matrize, deren Konturen — in einem Schnitt durch die Hauptachse gesehen — Teil eines rotierenden Astes einer Hyperbel ist, deren Hauptachse zur Hauptachse der Matrize unter einem Winkel geneigt ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine drehbar gelagerte Matrize, deren das Werkstück beeinflussende Konturen in einem Schnitt durch die Hauptachse Teile einer Hyperbel sind, deren Hauptachse senkrecht zur Hauptachse der Matrize verläuft,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine drehbar gelagerte Matrize, ähnlich der nach Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß der kleinste Durchmesser der Matrize größer ist als der Durchmesser des Ausgangsmaterials und die Matrize um eine waagerechte Achse gegenüber dem sie durchdringenden Werkstück verschwenkt ist, Fig. 4 einen Schnitt durch zwei drehbar gelagerte Matrizen nach Fig. 3, die nach Art von Kettengliedern ineinandergreifen,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung zum Lagern einer einstellbaren Matrize,

Fig. 6 eine Ansicht der Einrichtung nach Fig. 5, in Einschiebrichtung des Werkstücks gesehen, dessen Querschnitt verringert werden soll.

Die Stange 1 soll vom Durchmesser D auf den Durchmesser d verringert werden. Die Stange wird zu diesem Zweck angespitzt und das angespitzte Ende mit einer Zugvorrichtung verbunden, die in der Lage ist, die Stange durch die Matrize 2 hindurchzuziehen. Die durch einen durch die Hauptachse der Matrize gelegten Schnitt festgelegte Matrizenkontur entspricht einem Kegelschnitt, im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einem Hyperbelast, dessen Hauptachse gegenüber der Hauptachse der Matrize geneigt verläuft. Unter »Hauptachse der Matrize« wird die Achse verstanden, die senkrecht auf den Stirnflächen der Matrize steht und durch deren Zentralpunkte hindurch verläuft. Unter der »Hauptachse der Hyperbel« wird die Achse verstanden, die die Symmetrieachse der beiden Hyperbeläste ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist die Erzeugende der Matrize ein Teil eines Hyperbelastes, der um die Hauptachse der Matrize rotiert. Die Matrize 2 ist über Wälzlager 3 in einem gegen Drehung gesicherten Ring 4 gelagert. Auf die Matrize 2 und den Ring 4 wirken durch Pfeile 5, 6 angedeutete Drucklager ein.

Während man bisher die Querschnittsverringerung der Stange 1 nur dadurch erreichte, daß man die Stange 1 in Richtung ihrer Erstreckung durch die drehbar gelagerte Matrize hindurchzog, wird die Matrize gemäß der Erfindung um mindestens zwei Achsen verstellt.

Die Matrize 2 bzw. der Ring 4 werden beispielsweise um eine waagerechte Achse und um eine senkrechte Achse verstellt. Verschwenkt man die Matrize um eine waagerechte Achse aus der in Fig. 1 dargestellten Lage, so schließen die Stirnflächen des Matrizenkörpers mit einer durch die Erstreckungsachse der Stange 1 gelegten waagerechten Ebene einen spitzen bzw. stumpfen Winkel ein. Würde man die Stange 1, wenn die Matrize schräg gestellt ist, durch die Matrize hindurchziehen, so würde der Kreisquerschnitt des Ausgangsmaterials in einen ovalen Querschnitt übergeführt werden. Um diesen ovalen Querschnitt wieder in einen Kreisquerschnitt entsprechend geringerer Fläche zu überführen, wird die Matrize 2 bzw. der Ring 4 zusätzlich um eine senkrechte Achse verschwenkt. Würde man die Matrize aus der in Fig. 1 dargestellten Lage zuerst um eine senkrechte Achse verschwenken, so würden ihre beiden Stirnflächen mit einer durch die Achse der Stange 1 hindurchgehenden senkrechten Fläche einen Winkel einschließen. Auch in diesem Fall würde sich der Kreisquerschnitt des Ausgangsmaterials zu einem Ovalquerschnitt verformen, der dann zusätzlich durch Verschwenken der Matrize um eine horizontal verlaufende Achse wieder in einen Kreisquerschnitt übergeführt werden kann. Der Durchmesser der im Querschnitt reduzierten Stange hängt ab von den Winkeln, um die die Düse um die waagerechte und senkrechte Achse verschwenkt wird.

Man kann die Matrize 2, falls dies erforderlich sein sollte, auch antreiben, indem man beispielsweise mit

⁵S der Matrize 2 ein außenverzahntes Zahnrad verbindet, das mit einem Antriebsmittel verbunden ist.

Während die Matrize nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bevorzugt für Stangen, Rohre od. dgl. aus Stahl verwendet werden kann, empfiehlt es sich, wenn man Werkstücke aus weicherem Material im Ouer-

schnitt verringern will, der Matrize eine Gestalt zu geben, die der des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 entspricht. Diese Gestalt der Matrize 7 weist in einem durch die Hauptachse der Matrize gelegten Schnitt Konturen auf, die im Bereich des kleinsten Durchmessers symmetrisch sind. Die Hauptachse der die Konturen der Matrize bildenden Hyperbel steht senkrecht auf der Hauptachse der Matrize bzw. der Erstreckungsachse oder Längsachse des zu bearbeitenden Werkstückes. Die Matrize 7 kann in der gleichen Weise wie die Matrize 2 mittels Wälzlagern 3' in einem Ring 4' gelagert sein. Die Matrize 7 und der Ring 4' werden ebenfalls durch Drucklager beeinflußt, die durch die Pfeile 5' bzw. 6' schematisch angedeutet sind. Während man die Matrize 2 nur um verhältnismäßig kleine Winkel verstellen kann, kann die Düse 7 um größere Winkel verstellt werden.

Eine weitere Verbesserung wird erreicht, wenn man eine Matrize8 verwendet, deren kleinster Durchmesser wesentlich größer ist als der Querschnitt des Ausgangsmaterials. Auch in diesem Fall ist die Erzeugende der Matrize Teil der Kurve eines Kegelschnitts. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist als Kegelschnittkurve eine Parabel gezeigt. Die Stange 1' liegt also im Bereich 9 an dem durch den Schnitt festgelegten Hyperbelast 10 und im Bereich 11 an dem durch den Schnitt festgelegten Hyperbelast 12 an. Die Matrize ist aus einer senkrechten Lage, die der Lage der Matrizen nach den Fig. 1 und 2 entspricht, um eine horizontal verlaufende Achse schräg gestellt. Die Matrize wird selbstverständlich auch in diesem Fall zusätzlich um eine senkrecht stehende Achse verschwenkt. Eine solche Gestaltung der Matrize hat den Vorteil, daß man, wenn die Konturen der Matrize nach einer gewissen Zeit abgenutzt sind, die Matrize nur umzudrehen braucht, so daß jetzt die bisher noch nicht benutzten Konturen mit dem zu beeinflussenden Werkstück in Berührung kommen. Die Matrize wird also um 180° verdreht angeordnet. Man könnte die Matrize 8 aber auch so gestalten, daß die Parabeläste Teile einer oder zweier verschiedener Hyperbeln sind. Bei der Anordnung nach Fig. 3 muß die die Stange durch die Matrize ziehende Zugkraft so gewählt sein, daß sich das Werkstück, wenn es durch die Konturen 10, 12 beeinflußt wird, nicht durchbiegt. Da das im Querschnitt zu verringernde Material im allgemeinen von einer Rolle abgezogen wird, kann man die notwendige Gegenkraft beispielsweise durch Abbremsen der Rolle erzeugen. Um die Zugkraft verringern zu können und das Werkstück selbst während der Beeinflussung durch die Flächen der Matrize zu stützen bzw. den Zieheffekt verdoppeln zu können, wird empfohlen., zwei oder mehrere Matrizen 13, 14 — ähnlich der Matrize 8 — nach Art von Kettengliedern ineinanderfassend anzuordnen. Es wirken dann beispielsweise H)^rperbeläste 15, 16 der Matrize 13 und Hyperbeläste 17, 18 der Matrize 14 auf die Stange 1" ein.

Das hinsichtlich der Gestaltung der Matrize zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 Gesagte gilt entsprechend auch für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4. Man kann die Matrizen 13, 14 ebenfalls um ihre Hauptachsen drehbar lagern und jede der beiden Matrizen um beispielsweise eine waagerechte und senkrechte Achse verschwenken.

Wie man eine Matrize um zwei oder mehrere Achsen einstellen kann, wird an Hand der Fig. 5 und 6 erläutert. Das querschnittverringernde Mittel, eine Matrize 19, ist in einer als Lager dienenden Buchse 20 geführt, die ihrerseits in einem Kugelkörper 21 fest oder drehbar angeordnet ist. In dem Kugelkörper sind zwei Schraubringe 22, 23 angeordnet, die über Kugellager 24, 25 auf die Matrize 19 einwirken und der Zentrierung der Matrize 19 dienen. Der Kugelkörper 21 ist zwischen zwei Schalen 26,27, die durch Schrauben28, gegeneinander verspannt werden können, gehalten. Die untere Schale 26 ist durch Schrauben 31 mit einer Unterlage, beispielsweise mit einer Platte 30, fest verbunden. Die Platte 30 ist an einem Fundament befestigt. Nach Einsetzen der Buchse 20, die die Matrize 19 umfaßt, in den Kugelkörper 21 werden die Schraubringe 22, 23 mit den Kugellagern 24, 25 in den Kugelkörper 21 eingeschraubt und die Matrize 19 justiert, nachdem die Schraubringe22, 23, beispielsweise durch Schrauben 32, 33, gegenüber dem Kugelkörper 21 gegen Verdrehen gesichert wurden. Zur Einstellung der Matrize bzw. des Kugelkörpers dienen drei Schrauben 34, 35, 36, die mit ihren zweckmäßigerweise abgerundeten Enden 37 an den Planflächen des Kugelkörpers 21 anliegen und in ihrer eingestellten Lage durch Gegenmuttern 38, 39 festgelegt werden. Die Spannschrauben 28, 29 können durch Schrauben 40 gesichert werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verstellbare Ziehmatrize für Halbzeug, z. B. Draht, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ziehkanal begrenzenden Querschnittskonturen mindestens innerhalb des Arbeitsbereiches der Matrize Kegelschnitte sind und daß die Matrize um zwei zur Ziehachse bzw. zur Ziehkanalachse senkrechte Achsen verschwenkbar und in der eingestellten Lage feststellbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize in bekannter Weise um die Ziehkanalachse entweder frei drehbar oder antreibbar ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinstdurchmesser der Matrize größer ist als der des Ausgangswerkstoffes.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Matrizen nach Art von Kettengliedern ineinandergreifend angeordnet und so gelagert sind, daß die Hauptachsen der den Ziehkanal begrenzenden Kegelschnitte unter dem gleichen Winkel zur Längsachse des Werkstücks verlaufen.

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize in einem Kugelkörper gelagert und dieser zwischen zwei gegeneinander verstellbaren hohlkugel artigen Schalen einstellbar gehalten sowie durch drei Schrauben ein- und feststellbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize in einer im Kugelkörper aufgenommenen Büchse drehbar gelagert und über Druckkugellager zwischen zwei Schraubringen axial sowie drehbar abgestützt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 750 252, 577 335, 320, 220 312;

deutsche Patentanmeldung F 1869 Ib/7b (bekanntgemacht am 6. 3. 1952);

französische Patentschriften Nr. 1048390, 326383; belgische Patentschrift Nr. 521 985.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen