DE1452239A1

DE1452239A1 - Strangpressform und Verfahren zum Strangpressen

Info

Publication number: DE1452239A1
Application number: DE19641452239
Authority: DE
Inventors: Lesher Robert D; Konopka Richard O; Clark Charles W
Original assignee: Cleveland Twist Drill Co
Current assignee: Cleveland Twist Drill Co
Priority date: 1963-01-21
Filing date: 1964-01-21
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB984614A; US3186210A

Description

Dipi~-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A.Weickmann, Dipl.-Ing. H.Weickmann Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte

S MÜNCHEN 27, mohlstrasse 22, rufnummer 483921/22

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The Cleveland Twist Drill Company, 1242 E. 49th Street, Cleveland, Ohio, V.St.A.

Strangpreßform und Verfahren zum Stangpressen

Die Erfindung betrifft eine Stangpreßvorrichtung, insbesondere eine Anordnung zum Formen von gekehlten Produkten aus schnellarbeitenden Werkzeugstählen, wie Spiralbohrer.

Bs besteht schon lange der Wunsch, Spiralbohrer in Strangpreßformen herzustellen. Man mußte bei Verwendung von Strangpreßformen bisher jedoch immer feststellen, daß ihre Formgebung in der Regel ungleichmäßig war. Die Drallieitlinie (flute lead) neigt dazu, von Bohrung zu Bohrung bei zunehmendem Formverschleiß, d.h. bei abnehmender Pührungelänge, progressiv zuzunehmen.

Die vorliegende Erfindung gleicht diese Nachteile ausι

a.) duroh Vergrößerung der Matrizenlänge bis zu einem

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Punkt, an dem der Formverschleiß weitgehend ausgeschaltet ist,

b.) durch vorteilhafte Ausbildung, insbesondere des Einlaufendes der Matrize.

Einer der Hauptvorteile der Erfindung ist, daß sie die Ausbildung einer genauen Schraubenlinie (helix) im Strangpreßverfahren ermöglicht. Bei Spiralbohrern wurde festgestellt, daß sie am besten bei einer besonderen Leitlinie (flute lead), beispielsweise bei einer 52° Schraubenlinie (helix) funktionieren. Vom kommerziellen Standpunkt aus ist es wichtig, daß ein Bohrer und spätere Nachbildungen von ihm bezüglich ihrer Kehlung gleichmäßig sind. Zur Steigerung der Genauigkeit der Kehlungen von stranggepreßten Bohrern werden diese nachgearbeitet. In der erfindungsgemäßen Siaangpreßform hergestellte Bohrer brauchen nicht mehr so stark nachgearbeitet zu werden, da die erfindungsgemäße Strangpreßform die Verwendung einer minimalen Materialmenge im Preßblock ermöglicht, was materialsparend und vorteilhaft ist.

Die erfindungsgemäße Strangpreßform ist gekennzeichnet . djjroh eine Matrize, welche von einer im allgemeinen zylindrischen, doch von mindestens einer Schraubenrippe

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unterbrochenen Durohtrittsöffnung durchzogen ist, durch einen glatt ausgebildeten Einlauf in die Durchtrittsöffnung, sowie durch ein sich axial in die Durchtrittsöffnung, entlang einer Seite der Sohraubenrippe erstrecken des Matrizenprofil.

Die erfindungegemäße Strangpreßform ist· weiter gekennzeichnet durch eine Matrize, welche von einer im allgemeinen zylindrischen, doch von mindestens einer Schraubenrippe unterbrochenen Durchtrittsöffnung durchzogen ist, durth einen glatt auegebildeten Einlauf in die Durchtrittsöffnung, sowie durch ein sich axial von dem Einlauf in die Durchtrittsöffnung, entlang einer Seite der Schraubenrippe erstreckendes Matrizenprofil.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es stellen dar:

Pig. 1 einen zentralen Vertikalsohnitt durch eine, eine erfindungsgemäße Strangpreßform aufweisende Form anordnung,

Fig. 2 einen zentralen Vertikalsohnitt durch die Matrize in Vergrößerung,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Matrize nach der Lin-ie 3-3 der Figur 2,

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Pig. 4 eine Ansicht der Matrize von unten nach der Linie 4-4 der Figur 2.

Alle in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Komponenten sind - wenn nicht anders angegeben - aus einem geeigneten, harten Metall, beispielsweise aus einem harten Legierungsstahl hergestellt.

In der Hgur 1 erkennt man die Formanordnung Ij sie ist in einer flachen Vertiefung am oberen Ende eines geeigneten, mit einer zentralen Öffnung 2a versehenen Gegenhalters 2 befestigt. Die Formanordnung 1 weist einen zylindrischen, mit einer zentralen Bodenöffnung 3a versehenen Aufnehmermantel 3 auf» Am Bo_#den des Aufnehmermantels 3 befindet sioh ein sohalenförmiger Matrizenhalter 4* der die Matrize 5 aufnimmt und eine zentrale Bodenöffnung 4a aufweist» Die Matrize 5 füllt die schalenförmlge Ausnehmung des Matrizen» halters 4 vollständig aus; sie ist im allgemeinen ringförmig ausgebildet und weist in ihrem Inneren eine oder mehrere Schraubenrippen auf, welche die im geometrischen Zentrum der Matrize 5 angeordnete Durchtrittsöffnung 5a unterbrechen. Die Durchtrittsöffnung 5a ist axial fluchtend mit den öffnungen 2a, 3a und 4a. Ihr Durchmesser ist Jedoch der kleinste von allen.

Auf den oberen Endflächen des Matrizenhalter 4 und der

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Matrize 5, die beide zusammen eine glatte Fläche bilden, sitzt ein massiver, zylindrischer, an seinem oberen Ende abgekanteter Aufnehmer 6. Der Aufnehmer 6 weist eine axiale Bohrung 6a auf, die mit der Durchtrittsöffnung der Matrize 5 fluchtet, deren Durchmesser jedoch etwas größer ist als der Durchmesser der Durchtrittsöffnung 5a. Das obere Ende des Aufnehmers 6 ist normalerweise von einer flachen, ringförmigen Kappe 7 erfaßt, deren untere ^ Ringfläohe 7a das obere ringförmige Ende des Aufnehmermantels 3 unter Einhaltung eines geringen Abstandes überdeckt. Die ringförmige Kappe 7 ist mit einem nach innen gerichteten kegelstumpfförmigen Rand 8 versehen, mit welchem sie auf der entsprechend ausgebildeten Randfläche 9 des Aufnehmers 6 aufliegt. Zur Befestigung der Kappe 7 an dem Aufnehmermantel 3 sind gemäß Figur 1 Kopfschrauben verwendet. In Figur 1 erkennt man außerdem einen Preßblock 10, der in die Matrize 5 eingeführt, durch sie hindurchgepreßt und aus ihr ausgestoßen wird, eine Preß- I scheibe 11 und einen Preßstempel 12. Preßblock, Preßscheibe sowie Preßstempel besitzen zylindrische Form.

Die Figuren 1 und 2 zeigen noch eine fest mit der Matrize verbundene Schraubenrippe 13. In den Figuren 3 und 4 ist noch eine zweite Schraubenrippe 14 in gielohen Abmessungen zu erkennen; sie ist ebenfnLla fest mit der Matrize 5 verbunden, jedoch der Schraubenrippe 13 gegen-

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überliegend, auf der anderen Seite der Durchtrittsöffnung 5a angeordnet. In der bevorzugten Ausführungs-'form der Erfindung beträgt die Höhe der Matrize, d.h. die Entfernung zwischen Ihrer oberen und unteren Endfläche, mindestens ein Viertel der linearen Längen der Schraubenrippen 13 und 14. Die Schraubenlinien der Schraubenrippen 13 und 14 sind also linear gemessen nicht mehr als viermal so lang wie die Länge der Matrize, gemessen vom oberen Ende zu ihrem unteren Ende. Die srfindungsgemäße Matrize ist also im Vergleich zu den früher verwendeten Matrizen relativ lang.

Wo das oben angegebene Verhältnis gilt, verändern sich die Dimensionen der Schraubenrippen und insbesondere die Schraubenlinien der Sohraubenrippen (und damit die Linien der Kehlen der stranggepreßten Profile) nicht wesentlich? sie bleiben im Gegenteil auch bei langem Gebrauch unverändert erhalten? mit anderen Worten: Der Pormversohleiß ist auf ein Minimum reduziert und für die Praxis ausgeschaltet. Werden aus warm zu bearbeitenden, normalen Formsfeählen hergestellte Matrizen verwendet, kann das 1 : 4—Verhältnis als kritisch betrachtet werden, denn bei Versuchen, in deren Verlauf eine gegebene Matrize periodisch verkürzt wurde, stellte sich heraus, daß sich die Form der Schraubenrippen in der Matrize so

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lange nioht wesentlich veränderte, bis die Matrize auf etwas weniger als ein Viertel der linearen Länge der Schraubenlinien der Sohraubenrippen -verkürzt war. Wenn die Länge der Matrize weniger als ein Viertel der linearen Länge der Schraubenlinien beträgt, dann neigt die Form der Sohraubenrippen dazu, sich progressiv derart zu ändern, daß sich auch die Kehlungslinien des etranggepreßten Profiles ändern und die Gleichmäßigkeit verlorengeht.

Bei Verwendung von erhitzten Preßblöcken aus schnellarbeitenden Werkzeugstählen, von spröden Preßscheiben und von aus warm zu bearbeitenden, normalen Formstählen hergestellten Matrizen mit öffnungen, deren Durchmesser von 1,2 cm bis 1,5 cm betragen und 32° Steigungswinkeln in den Sohraubenrippen, stellt sich heraus, daß, wenn das oben angegebene Verhältnis zwischen der Höhe der Matrize und der linearen Länge der Schraubenlinien der Schraubenrippen gilt, eine stark reduzierte Verschleißrate der Matrize erreicht wird, sogar bei Anwendung von Drücken von etwa 11600 kg/cm⁵ (165 000 p.s.i.). Vergleichend gegenübergestellt werden dabei die Versohleißraten von ähnlichen, relativ kurzen Matrizen. So lange die Verringerung des Durchlaßquerschnitts während des Strangpressens weniger als 20 : 1 ist, tendieren die durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen größeren Führungslängen dazu, Einflüsse von Geschwindigkeits-

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Veränderungen im Preßstempel 12 auaausohalten, ungleich mäßige Reibungsfaktoren in der Matrize selbst zu kompensieren und die genauere Ausbildung von Kehlen in den stranggepreßten Profilen zu unterstützen.

In der Figur 2 erkennt man* daß das obere Ende der Matriae 5 Tsreenkt angeordnet iat. Duroh diese Anordnung erhält man einen gekrümmt©^ glatten Einlauf 15 in die Burphtrittsöffnung 5a. Aa. ü&n Stellen, an denen die Sckrsubenrippen 13 und 14 in &®n Einlauf 15 übergehen» ist dieser am den anliegenden ladan der Schraubenrippen asu S-näfläohen 16 und 17 abgesehfirft* XJa einen optimalen Übergang au erreichen» gehen diese BMflächen 15 und 17 knioklos in den gakrümniteB. Eialauf 15 über· Die Endflächen 16 und 17 tragen an iiirüm saitliohen Kanten Profile 18 und 19 ( Eigur 3)₉ Diese Profile sind nicht unbedingt- notwendig, sie erleichtern jedooh ß.on "Minlauf eints Breßblockes in die Mrohtritteöffsauag 5a und '/©rmeiden unerwünsehte scharfe Kanten aa der ßohraubdnrippen.

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erscheint das Profil 20 nur als eine linie. Ebenso erscheint in Figur 3 das sioh von der entsprechenden Kante der Sndfläohe 17 der Schraubenrippe 14 aus nach unten erstreckende Profil 21 nur als eine linie» Mit oder ohne die Kantenprofile 18 und 19 bewirken die sioh nach unten erstreckenden Profile 20 und 21 ein gutes Funktionieren der Matrize und vermeiden unerwünschte scharfe Vorsprünge oder Kanten an den Schraubenrippen 13 und 14 im oberen Ende der Durchtrittsöffnung 5a.

In Figur 2 kann man außerdem noch erkennen, daß an dem Auslaufende 22 der Matrize weder Kanten noch Axialprofile angebracht sind und daß das Auslaufende faUch und nid± versenkt ausgebildet ist.

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in einem einfachen Strangpreßverfahren gekehlte Profile mit guter Genauigkeit herzustellen, deren Sohrägungswinkel (lead) gewöhnlich innerhalb von einem halben Grad liegai. Man erreicht mit der erfindungsgemäßen Strangpreßform eine wesentlich bessere Geradlinigkeit (straightness) der stranggepreßten Produkte, als mit den früher verwendeten. Die verbesserte Geradlinigkeit resultiert aus der größeren Führungslänge der Matrize. Weil ein Verschleiß sioh über die gesamte Führungslänge erstrecken muß, bevor er zu Veränderungen der Abmessungen von atrangzupressenden Profilen führt, hat die erfindungsgemäße

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Strangpr®Sform aufgrund ihrer Länge eine größere Lebensdauer . Sie Gefahr des linreißena (tearing) des strang-Euprsssenden Profils in der erfindungsgemaeßen StrangpreBform ist auf ein zu vernachlässigendes Minimum reduziert.

Di© in den Figuren dargestellte» Ausfüarungaform der Erfindvüg tnir&@ in der Praxis unter Verwendung einer Reihe von wsrm zu. "bearbeitenden. Fonastählen wie H-Il und H-13 sowie VOB schnellarbeitenden Molybdan-Wolframstählen, gesintertem Metallkarbid und verschiedenen Stellitlegierungen erprobt« Bs zeigte sioh, daß die erfindungsgelaäi® StrsngpreSform ohne Rücksicht auf das zu verarbeitend© Material so lange funktionierte,als dieses Material eine ausrsielisiiöe Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Abrieb hatte« Ss ist also für jeden Fachmann 'offensiofetlich, daß eine große Reihe von Materialtypen verwendet werden kenn und daß Preßscheibexi, wenn überhaupt wel< ehe verwendet werden, aus äen verschiedensten, im Handel erhältlichenj spröden (friable) Materialien bestehen können, einschließlich aus gepreßter Kohle, Molybdandisulphid, &las und dergleichen.

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Claims

Ansprüches

IJ Strangpreßform, gekennzeichnet duroh eine Matrize (5), welche τοπ einer in allgemeinen zylindrischen, doch Ton mindestene einer Sohraubenrippe (I3f 14) unterbrochenen Durchtrittsöffnung (5a) durchzogen ist, duroh einen glatt ausgebildeten Einlauf in die Durchtrittsöffnung, sowie durch ein sich axial in m

die Durchtrittsöffnung, entlang einer Seite der Sohraubenrippe erstreikendes Matrizenprofil (20) 21).

2. Strangpreeform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeioh- *· net, daß sieh das Matrizenprofil (20; 21) von dem Einlauf in die Durchtrittsöffnung aus in das Innere dar Matrize (5) erstreokt.

3. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 1 oder 2,

t dadurch gekennzeichnet, daß der Einlauf in die Duroh- ' trittβöffnung (5a) versenkt angeordnet ist.

4. Strangpreßform nach einem der vorangehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß das Matrizenprofil (2Of 21) im allgemeinen U-förmig ausgebildet ist und sich vom am Einlauf befindlichen Ende der Schraubenrippe (13f 14) aus nach innen erstreokt.

5· Strangpreßform naoh Anapruoh 4, daduroh gekennzeichnet,

daß .sich das im allgemeinen U-förmig ausgebildete Matrizen-9098 13/07A3

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profil entlang einer Seite der Schraubearippe (13 J 14) in axialer Richtung von dem am Einlauf befindlichen Ende der Schraubenrippe aus erstreckt.

6. Strangpreßform nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Matrieenprofil (20$ 21) im allgemeinen dreieokig ausgebildet und so angeordnet ist, daß der Scheitel des Profildreieoks ins Inaere der Matrize (5) weist.

7. Strangpreßform nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das am Einlauf zur Durchtrittsöffnung (5a) angeordnet© Ende der Schraubenrippe (131 H) Kantenprofile (18, 19) auf weißt.

8. Strangpreßform nach einem der vorangehenden insprüeh®, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohraubenlini© der spiralförmigen Schraubenrippe (13| 14) nicht mehr eis viermal eo !sag ist wis die Matrize (5).

·"'Verfahren sum Strangpressen von PreßblöOken sub eehnells.3?böitead©a Btalilesi«, iiieb^soader® von lieißsea^bsittfea, •ϊϋτ die H®2?stslliM,s v©si iolsneidwerScEeugGa. geeigneten Btählon la. eisssf ii55?aiig£)^o@i3s_g dt© einen Zylindov» einea SraS» isisa l-fesEisEg-is'sSf^saifesfeältes vm,& ein© Strasigj-r^S-i fl prilifea aufweist_r. da-

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duroh gekennzeichnet, daß ein erhitzter Preßblock (10) duroh die Strangpreßform extrudiert wird, deren offener Durohlaflquereohnitt genügend beschränkt ist, so daß die Verkleinerung dee !Durohlaßqueraohnitta während des Extrudierens geringer ist als 20 : 1, und daß zwisohen Preßstempel (12) und Preßblook (10) eine Preßscheibe (11) eingesetzt wird, um ein vollständiges Ausstoßen des gepreßten Profils zu erreichen.

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