DE19635477B4

DE19635477B4 - Prestressed tool unit and process for its manufacture

Info

Publication number: DE19635477B4
Application number: DE19635477A
Authority: DE
Inventors: Werner Weith
Original assignee: Individual
Current assignee: WEITH, WERNER, 45472 MUELHEIM, DE
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1996-08-31
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2016-09-01
Also published as: DE19635477A1

Abstract

Vorgespannte Werkzeugeinheit, bestehend aus einem Kern (10) und einer Hülle (12), die aus einer unter Vorspannung mehrlagig gewickelten Band- oder Drahtkörper und einen Wickelverbund darstellt, gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylinderförmige Kern einen Außenmantel mit einer Profilierung (18) aufweist, die in längsaxialer Richtung wellenförmig oder spiralförmig verläuft.Preloaded tool unit, consisting of a core (10) and a sleeve (12), which is formed from a strip or wire body wound under multiple tension and a winding assembly, characterized in that the essentially cylindrical core has an outer jacket with a profile (18), which runs in the longitudinal axial direction wavy or spiral.

Description

Die Erfindung betrifft eine vorgespannte Werkzeugeinheit, bestehend aus einem Kern und einer Hülle, die aus einem unter Vorspannung mehrlagig gewickelten Band- oder Drahtkörper besteht, wie dies im Oberbegriff des Patentanspruch 1 angegeben ist.The invention relates to a pretensioned tool unit, consisting of a core and a shell, which consists of a pre-stressed multi-layer wound tape or wire body, as in the preamble of claim 1 is specified.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der genannten Werkzeugeinheit.The invention further relates to a Method for producing the tool unit mentioned.

Die genannten vorgespannten Werkzeugeinheiten werden insbesondere bei Umformarbeiten eingesetzt, beispielsweise beim Ziehen, Tiefziehen und Abstrecken, Stanzen bis hin zur Massivumformung beim Kaltfließpressen von austenitischen Stählen.The above-mentioned pre-stressed tool units are used in particular for forming work, for example in drawing, deep drawing and stretching, punching up to massive forming in Cold extrusion of austenitic steels.

Beim Umformen werden die Kerne gegenüber der Hülle hohen in längsaxialer Richtung wirkenden Kräften ausgesetzt, die jeweils abgefangen werden müssen. Die häufig wegen der hohen Verschleißfestigkeit verwendeten sind vergleichsweise spröde und kerbempfindlich, weshalb eine Gewindeverbindung zwischen Kern und Hülle regelmäßig ausscheidet. Daher wird vielfach in der Praxis die Hülle auf der. Kern durch Einschrumpfen oder Einpressen befestigt, womit die Vorzüge des Hartmetalles, sehr hohen Druckbelastungen standhalten zu können, ausgenutzt werden. Die Vorspannung des Kernes, insbesondere Hartmetallkernes muß hierbei auch so hoch bemessen sein, daß dieser selbst unter Belastung gegenüber der Hülle nicht längsaxial verschoben wird. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, daß es bei Innendrücken < 1000 N/mm² ausreichend ist, den Kern in eine gehärtete Stahlfassung einzuschrumpfen. Bei Innendrücken bis zum 1200 N/mm² werden sagenannte Doppelschrumpfungen verwendet. Bei Kalteinpressen des Kernes, wobei die Fassung am Innenrand im teilplastischen Bereich liegt, können Innendrücke bis 2000 N/mm² aufgefangen werden. Bei noch höheren Innendrücken bietet sich die sogenannte Bandwickelfassung an, bei der auf einen Kern dünne Bänder zu einem Wickelverband gewickelt werden, womit Druckinnenspannungen von deutlich mehr als 3000 N/mm² erzielbar sind.During the forming process, the cores are exposed to high forces acting in the longitudinal axial direction with respect to the casing, which forces must be intercepted in each case. The often used because of the high wear resistance are comparatively brittle and notch sensitive, which is why a threaded connection between the core and the shell is regularly eliminated. Therefore, in practice, the shell on the. The core is attached by shrinking or pressing in, which takes advantage of the hard metal's ability to withstand very high pressure loads. The prestressing of the core, in particular the hard metal core, must also be dimensioned so high that it is not displaced longitudinally axially even under load relative to the casing. Practical experience has shown that with internal pressures <1000 N / mm ^{2, it is} sufficient to shrink the core into a hardened steel frame. Said double shrinkage is used for internal pressures up to 1200 N / mm ² . When the core is cold-pressed, with the socket on the inner edge in the partially plastic area, internal pressures of up to 2000 N / mm ^{2 can} be absorbed. For even higher internal pressures, the so-called tape wrap version is suitable, in which thin tapes are wound onto a core to form a wrap assembly, with which internal pressure tensions of significantly more than 3000 N / mm ^{2 can be} achieved.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das eingangs genannte Werkzeug dahingehend zu verbessern, daß eine größere Sicherung des Kernes gegenüber der aus Band oder Draht gewickelten Hülle erzielt wird. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung hierzu ein geeignetes, leicht handhabbares kostengünstiges Verfahren anzugeben.It is an object of the present invention that to improve the tool mentioned in the introduction that a larger fuse towards the core which is made of tape or wire. Furthermore is It is the object of the present invention to do this a suitable, lightweight manageable inexpensive Specify procedure.

Die vorgenannte Aufgabe wird durch die Werkzeugeinheit nach Patentanspruch 1 gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der im wesentlichen zylinderförmige Kern einen Außenmantel mit einer Profilierung aufweist, die in längsaxialer Richtung wellenförmig oder spiralförmig verläuft. Unter Wellen- oder Spiralform werden solche Profilierungen verstanden, die kantenfrei verlaufen. Die erstgenannten Formen können durch Walzen eingeprägt werden, um parallelliegende Vertiefungen und Erhebungen zu erhalten, die in einem Längsquerschnitt betrachtet jeweils wellenförmig ausgebildet sind. Solche mantelseitigen Eindrückungen lassen sich z.B. mit dem im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannten Pilgerschrittwalzen herstellen. Spiralförmig ausgebildete Profilierungen sind durch ein kontinuierliches Walzen herstellbar, wobei der Kern längsaxial fortschreitend durch den Walzspalt, der durch zwei gegenläufig rotierende Walzkörper gebildet wird, geführt wird.The above task is accomplished by solved the tool unit according to claim 1, the invention thereby is marked that the essentially cylindrical Core an outer jacket has a profile that is wavy in the longitudinal axial direction or runs in a spiral. Under Wave or spiral shape is understood to mean such profiles, that run without edges. The former forms can by Embossed rollers in order to obtain parallel depressions and elevations, the in a longitudinal cross section considered wavy are. Such shell-side indentations can e.g. With produce the pilgrim step rollers known in principle according to the prior art. spirally trained profiles are by continuous rolling producible, the core being axially axial progressing through the roll gap, which is formed by two counter-rotating roll bodies is led becomes.

Weiterbildungen der Werkzeugeinheit sind in den Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.Developments of the tool unit are in the claims 2 to 11 described.

Vorzugsweise ist die Profilierung längsaxial gleichmäßig als sinusförmige Welle oder Spirale ausgebildet, deren Radien zwischen 1 und 20 mm liegen. Unstetigkeitsstellen entlang der Mantellinie werden durch entsprechende Abrundungen im Bereich der Mantelerhöhungen und Vertiefungen somit vermieden.The profiling is preferred longitudinally axially even as sinusoidal Shaft or spiral formed, the radii between 1 and 20 mm lie. Discontinuities along the surface line are indicated by Corresponding roundings in the area of the jacket elevations and Avoid deepening.

Um beim Wickeln oder nach Fertigstellung der Werkzeugeinheit ein Abrutschen des Band- oder Drahtkörpers an den jeweiligen Stirnseiten zu verhindern, ist jeweils stirnseitig des Kernes ein Deckel angeordnet, dessen Radius mindestens der Gesamtdicke des gewickelten Band- oder Drahtkörpers entspricht. Solche stirnseitigen Deckel sind grundsätzlich bei Wickelverfahren bzw. bei Wickelspulen (Coils) bekannt.To when winding or after completion of the Tool unit slipping off the band or wire body To prevent the respective end faces is the end face a core is arranged, the radius of which is at least the total thickness of the wound strip or wire body. Such frontal Lids are basic in winding processes or in winding coils.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Deckel an der dem Wickelverbund zugewandten Seite eine vorstehende Planfläche, die unter Bildung einer Hinterschneidung in längsaxialer Richtung des Kernes eine schrägwinklige Radialmantelfläche aufweist. Die genannte Hinterschneidung kann vorzugsweise dazu verwendet werden, daß beim Umgießen des fertigen Wickelverbandes das Gießmaterial die jeweilige beidseitige Hinterschneidung umgreift, womit nicht nur die beiden Deckel bzw. deren Abstand in längsaxialer Richtung gesichert werden, sondern auch die gießtechnisch hergestellte Hülle in radialer Richtung in bezug auf die Werkzeugeinheit aus Kern und Wickelverband festgelegt wird.According to a further embodiment the invention has the lid on the winding assembly facing Side a protruding plane surface, forming an undercut in the longitudinal axial direction of the core an oblique one Radial lateral surface having. The mentioned undercut can preferably be used for this be that at recast of the finished wrapping, the casting material the respective two-sided Undercut, which not only covers the two lids or their distance in the axial direction Direction are secured, but also the casting made in radial Direction in relation to the core and wrapping tool unit is set.

Die oberste Lage des Band- oder Drahtkörpers wird vorzugsweise durch Schweißen oder Kleben mit der benachbarten Lage oder Wicklung verbunden, so daß die Zugspannung innerhalb der Wicklung auch beim Gebrauch der Werkzeugeinheit aufrechterhalten bleibt.The top layer of the ribbon or wire body is preferably by welding or bonded to the adjacent layer or winding, so that the Maintain tension within the winding even when using the tool unit remains.

Wie bereits erwähnt, wird die aus dem Wickelverband bestehende Hülle nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer gegossenen Kunststoffmasse ummantelt, vorzugsweise derart, daß die Kunststoffmasse die Hinterschneidungen der Deckel umgreift. Alternativ ist es nach der Erfindung ebenso möglich, andere Gießmaterialien, wie Metallegierungen, insbesondere Stähle, als äußere Hülle um den Wickelverband zu verwenden. Zum Eingeben der Gießmasse kann der Deckel bzw. können die Deckel jeweils durchgehende Bohrungen aufweisen, über die der Gießwerkstoff einspritzbar ist.As already mentioned, according to a further embodiment of the invention, the casing consisting of the wound bandage is coated with a cast plastic mass, preferably in such a way that the plastic mass undercuts the Grips lid. Alternatively, it is also possible according to the invention to use other casting materials, such as metal alloys, in particular steels, as the outer sheath around the wound dressing. To enter the casting compound, the cover or the covers can each have through bores through which the casting material can be injected.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung und wie prinzipiell bei zylindrischen Kernen grundsätzlich bekannt, besitzt der Kern eine zentrale axiale Bohrung.According to a further embodiment of the invention and as is known in principle in the case of cylindrical cores, the core has a central axial bore.

Eine weitere wirksame Sicherung des Wicklungsmaterials in Form eines Band- oder Drahtkörpers kann durch dessen Formgebung erzielt werden. Vorzugsweise ist der Band- oder Drahtkörper im Querschnitt längsoval, rund, mehreckig, insbesondere sechseckig, S-förmig oder länglich gewunden mit mittleren Einschnürungen ausgeformt. Hierbei werden jeweils solche Formgestaltungen bevorzugt, die sich in dichter Packung unter größtmöglicher gegenseitiger Flächenanlage wickeln lassen, wodurch ein größtmöglicher Reibungsschluß erzeugt werden kann. Dieser Reibungsschluß ermöglicht es, daß die Wicklung mit nach radial außen abnehmender Zugspannung hergestellt werden kann, vorzugsweise dergestalt, daß die Zugspannung der letzten Wicklungslage 0 N/mm² beträgt, was oder Verkleben der letzten Lage ohne zusätzlichen Halteaufwand erleichtert.A further effective securing of the winding material in the form of a strip or wire body can be achieved by shaping it. The cross-section of the strip or wire body is preferably shaped to be longitudinally oval, round, polygonal, in particular hexagonal, S-shaped or oblong with medium constrictions. In this case, preference is given in each case to those designs which can be wrapped in tight packing with the greatest possible mutual surface contact, as a result of which the greatest possible frictional engagement can be generated. This frictional engagement enables the winding to be produced with the tension decreasing radially outwards, preferably in such a way that the tension of the last winding layer is 0 N / mm ² , which facilitates or gluing the last layer without additional holding effort.

Hinsichtlich der Materialien für den Kern und den Wickelverband kann auf im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Werkstoffe zurückgegriffen werden. Vorzugsweise besteht der Kern aus einem Hartmetall, einem Cermet, einem Hartstoff oder Stahl großer Härte. Als Hartmetallwerkstoffe bieten sich Zusammensetzungen mit 75 bis 96 Massen-% WC, Rest Binder, vorzugsweise aus Co an. Ggf. kann die Zusammensetzung noch andere Hartstoffzusätze, wie insbesondere Carbide des Titans, Tantals und/oder Niobs bis zu 4% enthalten. In einem konkreten Ausführungsbeispiel hat sich eine Hartmetallsorte mit 94 Massen-% WC und 6 Massen-% Co bewährt, die eine Druckfestigkeit von 6000 N/mm2 aufweist.Regarding the materials for the core and the wrap bandage can in principle be based on the state of the art known materials become. The core preferably consists of a hard metal, a Cermet, a hard material or steel of great hardness. As hard metal materials there are compositions with 75 to 96% by mass of WC, rest of binder, preferably from Co an. Possibly. the composition can be other Hard material additives, such as in particular carbides of titanium, tantalum and / or niobium bis 4% included. In a specific exemplary embodiment, a Carbide grade with 94 mass% WC and 6 mass% Co proven that has a compressive strength of 6000 N / mm2.

Der Band- oder Drahtkörper besteht vorzugsweise aus einem Stahl oder einer Stahllegierung, deren Festigkeit > 1000 N/mm2 beträgt. Weitere Materialien sind reißfeste Kohle- oder Kunststoffasern, hier insbesondere eine Aramid-Faser (Kevlar) mit einer Reißfestigkeit >1500 N/mm².The strip or wire body preferably consists of a steel or a steel alloy, the strength of which is> 1000 N / mm2. Other materials are tear-resistant carbon or plastic fibers, in particular an aramid fiber (Kevlar) with a tensile strength> 1500 N / mm ² .

Zur Herstellung der vorgespannten Werkzeugeinheit wird folgendes Verfahren angewendet:
Dem mit einem Plastifizierer versehenen Zylinderkörper, der insbesondere aus Hartmetall besteht, wird durch Walzen eine wellen- oder spiralförmige Außenprofilierung aufgeprägt, bevor der anschließend durch Sintern und/oder heißisostatisches Pressen fertiggestellte Kern beidseitig mit einem Deckel versehen und unter Zug mit einem Band- oder Drahtkörper umwickelt und die letzte Band- oder Brahtkörperlage verklebt oder verschweißt wird. Zum Walzen werden. gegenläufig rotierende Profilkörper verwendet, deren Achsabstand den Walzspalt festlegt, durch den der Zylinderkörper längsaxial hindurchbewegt wird. Sollen nebeneinanderliegende Vertiefungen und Erhöhungen der Kernoberfläche, die in längsaxialer Richtung das Wellenprofil bilden, erzeugt werden, bietet sich ein schrittweises Walzen an, bei dem die rotierenden Walzen unter Bildung eines sich verringernden Walzspaltes aufeinander zu gefahren werden, bis der Abstand der Walzen dem doppelten Radialabstand entspricht, den der tiefste Punkt der Kernoberflächenvertiefung gegenüber der Längsachse hat. Anschließend werden die Walzkörper wieder auseinandergefahren und der Kern längsaxial um ein entsprechendes Stück weiterbewegt, bis die nächste unbearbeitete Manteloberfläche in Höhe der Walzkörper liegt, die dann abermals. aufeinander zu bewegt werden. Alternativ hierzu kann durch entsprechende Schrägstellung der Walzkörper auch eine Spiralform auf der Manteloberfläche eingeprägt werden, die durch kontinuierliches längsaxiales lineares Weiterführen des Kernes durch den Walzspalt erzielt wird. Als Plastifizierer für Hartmetalle dienen Paraffin, Vaselin und andere organische Verbindungen, die beim anschließenden Sintern oder Heißpressen verdampfen. Entsprechendes gilt für Kernwerkstoffe, die aus einem Cermet oder einem Hartstoff bestehen. Soll in Sonderfällen der Kern aus einer Stahl oder Stahllegierung bestehen, kann dieser bzw. diese durch Erwärmen in einen verformbaren Zustand gebracht werden. Der Band- oder Drahtkörper wird unter Zug gewickelt, wobei die anfängliche Zugkraft 3000 bis 3600 N/mm² zur Erzeugung eines hohen Preßdruckes der Wicklung auf den Kern beträgt. Entsprechend der Zugbelastung wird der Band- oder Drahtkörperwerkstoff ausgewählt.The following procedure is used to manufacture the preloaded tool unit:
The cylinder body, which is provided with a plasticizer, which consists in particular of hard metal, is stamped with a wave-shaped or spiral-shaped outer profile before the core, which is then finished by sintering and / or hot isostatic pressing, is provided with a cover on both sides and, under tension, with a strip or wire body wrapped and the last tape or Brahkörper layer is glued or welded. To be rolled. counter-rotating profile body used, the center distance determines the roll gap through which the cylinder body is moved axially. If side-by-side depressions and elevations of the core surface, which form the wave profile in the longitudinal axial direction, are to be produced, step-by-step rolling is advisable, in which the rotating rolls are moved towards one another with the formation of a narrowing roll gap until the distance between the rolls is twice the radial distance corresponds to which the deepest point of the core surface recess has in relation to the longitudinal axis. The rolling elements are then moved apart again and the core is moved longitudinally axially by a corresponding distance until the next unprocessed jacket surface lies at the level of the rolling elements, which then occurs again. to be moved towards each other. As an alternative to this, a correspondingly inclined position of the rolling bodies can also be used to impress a spiral shape on the surface of the casing, which is achieved by continuously continuing the core along the linear axis through the roll gap. Paraffin, petroleum jelly and other organic compounds serve as plasticizers for hard metals and evaporate during the subsequent sintering or hot pressing. The same applies to core materials consisting of a cermet or a hard material. If the core should consist of a steel or steel alloy in special cases, it can be brought into a deformable state by heating. The strip or wire body is wound under tension, the initial tensile force being 3000 to 3600 N / mm ² for generating a high pressing pressure of the winding on the core. The strip or wire body material is selected according to the tensile load.

Vorzugsweise wird zum Ende des Wickelns die Zugspannung auf 0 N/mm² minimiert, bevor nach einer Weiterentwicklung der Erfindung die letzte Wicklung bzw. letzte Wickellage auf dem Wickelverbund verklebt oder verschweißt wird. Ein bevorzugtes Schweißverfahren ist das Widerstands-Impulsschweißen, bei dem ein extrem hoher Schweißstromimpuls erzeugt wird, in dem eine zur Energiespeicherung dienende Kondensatorbatterie über einen Impulstransformator entladen wird. Der Schweißstrom erreicht bis zu einige 100000 A Spitzenstrom, wobei die Schweißzeit im Bereich von 4 bis 12 Millisekunden liegt. Der Vorteil dieses Schweißverfahrens besteht darin, daß nur so viel Energie an die Fügestelle gebracht wird, wie dort benötigt wird. Durch die geringe Wärmeeinbringung bildet sich ein günstiges Schweißgutgefüge und eine nur schmale Wärmeeinflußzone aus, welche die Festigkeit der Schweißverbindung erhöht. Eine Kühlung der Schweißelektroden ist nicht erforderlich. Wegen der geringen eingebrachten Wärmemenge im Schweißteil wird entsprechend die Wärmeleitung und die Gefahr einer Wärmedeformation erheblich minimiert.At the end of the winding, the tensile stress is preferably minimized to 0 N / mm ² before, according to a further development of the invention, the last winding or last winding layer is glued or welded to the winding assembly. A preferred welding method is resistance pulse welding, in which an extremely high welding current pulse is generated in which a capacitor battery used for energy storage is discharged via a pulse transformer. The welding current reaches up to several 100,000 A peak current, the welding time being in the range of 4 to 12 milliseconds. The advantage of this welding process is that only as much energy is brought to the joint as is required there. The low heat input creates a favorable weld metal structure and only a narrow heat affected zone, which increases the strength of the welded joint. It is not necessary to cool the welding electrodes. Due to the small amount of heat introduced into the welded part, the heat conduction and the risk of heat deformation are considerably minimized.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die durch Wickeln gefertigte Hülle mit einem Kunststoff, vorzugsweise einem Epoxid oder einem Metallguß umgossen, was fertigungstechnisch dadurch geschehen kann, daß betreffendes Gießmaterial über Durchgangsbohrungen in einem der Deckel oder beiden Deckeln eingespritzt wird, während im Abstand zu der Wicklung ein von Deckel zu Deckel reichendes Rohr zur Ausbildung eines Gießraumes übergeschoben wird.According to a further embodiment of the process, the envelope produced by winding is used encapsulated in a plastic, preferably an epoxy or a cast metal, what can happen from a manufacturing point of view that Casting material through through holes is injected into one of the lids or both lids, while in Distance to the winding is a tube extending from cover to cover pushed over to form a casting room becomes.

Zur Herstellung von Werkzeugeinheiten, deren Kern eine zentrale Bohrung aufweist, wird vor oder während des Walzens ein Dorn achszentral in den Kern unter Ausbildung dieser Kernbohrung eingeführt. Vorzugsweise wird dieser Dorn während des Walzens in Höhe des Walzspaltes festgehalten, so daß durch die walzbedingte Druckanwendung keine Verformung der zentralen Bohrung auftreten kann.For the production of tool units, the core of which has a central bore, is before or during the Rolling a mandrel axially central into the core, forming this Core drilling introduced. This mandrel is preferably used during of rolling in height of the roll gap, so that due to the rolling pressure application no deformation of the central hole can occur.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenEmbodiments of the invention are shown in the drawings. Show it

1 eine erste Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugeinheit in schematischer Ansicht, 1 1 shows a first cross-sectional view of a tool unit according to the invention in a schematic view,

2 einen Längsquerschnitt durch dieselbe Werkzeugeinheit, 2 a longitudinal cross section through the same tool unit,

2A eine Seitenansicht des Deckels der Werkzeugeinheit, 2A a side view of the lid of the tool unit,

3 einen vergrößerten Ausschnitt einer Ansicht der Mantelfläche des Kernes der Werkzeugeinheit nach 1 oder 2, 3 an enlarged section of a view of the lateral surface of the core of the tool unit after 1 or 2 .

4 eine erste Ausführung eines Wickelverbandes mit bandförmigem Wickelkörper, 4 a first embodiment of a winding bandage with a band-shaped winding body,

5 eine stark vergrößerte Darstellung eines bandförmigen Wickelkörpers in S-Form und 5 a greatly enlarged representation of a band-shaped winding body in S-shape and

6 einen Längsquerschnitt durch eine erfinderische Werkzeugeinheit mit zwei möglichen Bandwickelquerschnitten. 6 a longitudinal cross section through an inventive tool unit with two possible tape winding cross sections.

Die in 1 und 2 dargestellt Werkzeugeinheit besteht im wesentlichen aus einem Kern 10 mit einer zentralen Innenbohrung 11. Dieser Kern besteht aus einem Hartmetall der Zusammensetzung 94 Massen-% WC und 6 Massen-% Co. Jeweils stirnseitig des Kernes sind Deckel 12 und 13 angeordnet, deren Seitenansicht 2A näher zu entnehmen ist. Diese Deckel besitzen eine stirnseitig vorstehende Planfläche 14, die unter Bildung einer Hinterschneidung in längsaxialer Richtung des Kernes eine schrägwinklige Hinterschneidung 15 aufweist, die etwa in Höhe der äußeren gegossenen Hülle 16 liegt. Um den Kern ist eine kompakte Wicklung 17 angeordnet, die von der bereits erwähnten gegossenen Hülle 16 umgeben ist. Wie näher aus 3 ersichtlich, besitzt die Mantelfläche des Kernes 10 eine Wellenform 18, die vorzugsweise sinusförmig verläuft oder aus aneinandergereihten Teilkreisen mit einem Radius R besteht, der zwischen 1 und 20 mm liegt. Wie aus der vergrößerten Teildarstellung in 4 zu entnehmen, besteht der Wickelverbund aus einem Band 19, das unter Vorspannung gewickelt worden ist. Die größte Vorspannung liegt am Kernmantel an, während die Vorspannung der radial äußersten Lage möglichst 0 N/mm² ist. An der Manteloberfläche 20 ist die letzte Lage verschweißt, vorzugsweise durch Impuls-Widerstandsschweißen.In the 1 and 2 Tool unit shown consists essentially of a core 10 with a central inner hole 11 , This core consists of a hard metal with the composition 94% by mass of WC and 6% by mass of CO. Lids are in each case on the end face of the core 12 and 13 arranged, the side view 2A can be seen in more detail. These covers have a flat surface protruding on the face 14 forming an oblique undercut in the longitudinal axial direction of the core, forming an undercut 15 has, approximately at the level of the outer cast shell 16 lies. There is a compact winding around the core 17 arranged by the cast shell already mentioned 16 is surrounded. How closer 3 visible, has the outer surface of the core 10 a waveform 18 , which preferably runs sinusoidally or consists of lined-up part circles with a radius R which is between 1 and 20 mm. As from the enlarged partial view in 4 to see, the winding assembly consists of a tape 19 which has been wound under tension. The greatest prestress is applied to the core jacket, while the prestress of the radially outermost layer is 0 N / mm ² if possible. On the surface of the jacket 20 the last layer is welded, preferably by pulse resistance welding.

Die Querschnittsformen der Bandkörper können wellig ausgestaltet sein, wie in 4 dargestellt, oder die in 5 dargestellte S-Form 21 haben. Weitere Wickelkörperformen sind 6 in schematischer Darstellung zu entnehmen. Mögliche Wickelkörper sind im Querschnitt runde. Drahtkörper 22 oder Drahtkörper mit sechseckigem Querschnitt. Weitere Bandkörper zeigt 6 in Form von länglich runden Bandkörpern 23, die entweder mit ihrer Längsachse vertikal zur Kernoberfläche oder parallel hierzu gewickelt werden können. Auch ungleichmäßig geformte Bandkörper mit mittleren Einschnürungen oder verzerrten S-Formen sind jeweils möglich. Die Profilwahl erfolgt vorzugsweise unter dem Gesichtspunkt des bestmöglichen Reibungsschlusses zwischen nebeneinanderliegenden gewickelten Bandstücken. Das Bandmaterial kann aus einem hochfesten Stahl (Festigkeit >1000 N/mm²), einer hochfesten Kohlefaser oder einer Kunststoffaser, insbesondere einer Aramid-Faser bestehen. Die Reißfestigkeit der Band- oder Drahtmaterialien soll größer als 1500 N/mm² sein. Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Wellenform 18 der Sicherung gegen axiales Lösen unter Einwirkung einer Vorspannung dient.The cross-sectional shapes of the band bodies can be designed wavy, as in 4 shown, or the in 5 S shape shown 21 to have. Other bobbin shapes are 6 can be seen in a schematic representation. Possible winding bodies are round in cross section. wireframe 22 or wire body with hexagonal cross section. Shows more band bodies 6 in the form of elongated, round ribbon bodies 23 that can be wound either with their longitudinal axis vertical to the core surface or parallel to it. Unevenly shaped band bodies with medium constrictions or distorted S-shapes are also possible. The choice of profile is preferably made from the point of view of the best possible frictional connection between adjacent wound tape pieces. The strip material can consist of a high-strength steel (strength> 1000 N / mm ² ), a high-strength carbon fiber or a plastic fiber, in particular an aramid fiber. The tensile strength of the strip or wire materials should be greater than 1500 N / mm ² . The particular advantage of the present invention is that the waveform 18 serves to secure against axial loosening under the action of a preload.

Zur Herstellung der Werkzeugeinheit wird zunächst ein Hartmetallgrünling der genannten Zusammensetzung hergestellt, der mit einem Plastifizierer versehen ist und durch Extrudieren bzw. Strangpressen als Rundprofil einer Walzeinrichtung aus zwei gegenläufig rotierenden Walzen zugeführt wird, von denen eine ein Walzprofil hat, daß der Einprägung des gewünschten Wellenprofiles dient. Die gegenüberliegende Walze dient als Stützwalze und hat entweder eine glatte Oberfläche oder ein gleiches Oberflächenprofil wie die erstgenannte Walze. Während des Durchführens des Hartmetallkernes sticht ein in Höhe des Walzspaltes angeordneter Dorn eine zentrale Bohrung ein, wobei der Dorn gleichzeitig zur maßgetreuen Aufrechterhaltung der Bohrung während des Walzens stützend dient. Das aufgewalzte Profil kann entweder entlang des Längsquerschnittes gleichförmig sinusförmig oder in anderen beliebigen Wellenformen mit den genannten Radien verlaufen, die in Abhängigkeit der Durchmessergröße des Hartmetallkernes gewählt werden. Gängige Durchmesser der Hartmetallkerne bewegen sich zwischen 10 und 20 mm.To manufacture the tool unit will first a carbide green compact of the composition mentioned, made with a plasticizer is provided and by extrusion or extrusion as a round profile a rolling device is fed from two counter-rotating rollers, one of which has a rolled profile that impresses the desired one Serves wave profile. The opposite Roller serves as a backup roller and has either a smooth surface or the same surface profile like the first mentioned roller. While of performing of the hard metal core sticks at the level of the roll gap Mandrel a central hole, the mandrel at the same time to true to size Maintaining the hole during supporting the rolling serves. The rolled profile can either be uniformly sinusoidal along the longitudinal cross section or run in any other waveforms with the mentioned radii that dependent on the diameter size of the carbide core chosen become. common Carbide core diameters range between 10 and 20 mm.

Nach dem Sintern des Hartmetallkernes wird beidseitig ein Deckel mit einem Durchmesser aufgesetzt, der jeweils eine entsprechende Bohrung oder zur stirnseitigen Aufnahme des Kernes enthält. Anschließend wird mit beidseitig gehalterten Deckeln der Band- oder Drahtkörper als Packlage (Lage an Lage) oder in Form von Kreuzhaspeln unter Vorspannung aufgebracht. Durch die Wellenform des Kernes kommt es unter Einwirkung der radial wirkenden Vorspannung zu einer außerordentlich stabilen Werkzeugeinheit, die sowohl radiale als auch axiale Belastungen deutlich besser aufnehmen kann als andere nach dem Stand der Technik bekannte, nicht abgestützte Systeme gleicher Baugröße und Art. Die radiale Beaufschlagung der Vorspannung erfolgt entweder auf den Kern oder über einen Zwischenkörper. Nach Abschluß des Wickelns, d.h. Fertigstellung des Wickelverbandes (siehe 2 und 4) wird der Wickelverband 17 mit einem Kunststoff, z.B. Epoxid, oder einem Metallguß 16 umgeben, wobei die Gußmasse sich um die Schrägfläche 15 ergießt, die eine Hinterschneidung bildet.After sintering the hard metal core, a lid with a diameter is placed on both sides, each containing a corresponding hole or for receiving the core on the end face. Then the lid is held on both sides the tape or wire body is applied as a packing layer (layer to layer) or in the form of cross reels under tension. The wave shape of the core, under the action of the radially acting preload, results in an extraordinarily stable tool unit which can absorb radial and axial loads much better than other unsupported systems of the same size and type known from the prior art. The radial loading the preload is either on the core or via an intermediate body. After winding has been completed, ie completion of the winding bandage (see 2 and 4 ) becomes the wrap bandage 17 with a plastic, such as epoxy, or a metal casting 16 surrounded, the casting compound around the inclined surface 15 pours, which forms an undercut.

Claims

Prestressed tool unit consisting of a core ( 10 ) and an envelope ( 12 ), which is formed from a strip or wire body wound in multiple layers under pretension and a winding assembly, characterized in that the essentially cylindrical core has an outer jacket with a profile ( 18 ) which is wavy or spiral in the longitudinal axial direction.

Tool unit according to claim 1, characterized in that the profiling ( 18 ) has the shape of a sinusoidal wave.

Tool unit according to claim 1 or 2, characterized by profiling with radii (R) between 1 and 20mm

Tool unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that in each case the end face of the core ( 10 ) a lid ( 72 . 13 ) is arranged, the radius of which corresponds at least to the total height of the wound strip or wire body.

Tool unit according to claim 4, characterized in that the cover ( 12 . 13 ) a projecting flat surface on the side facing the winding assembly ( 14 ) which forms an undercut in the longitudinal axial direction of the core ( 10 ) an oblique radial surface ( 15 ) having.

Tool unit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the uppermost layer ( 20 ) the strip or wire body is connected by welding or gluing to the adjacent layer or winding.

Tool unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that the casing with a cast plastic mass ( 16 ) or a metal casting, in such a way that the casting compound the undercuts of the cover ( 12 . 13 ) embraces.

Tool unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the core ( 10 ) a central axial bore ( 11 ) has.

Tool unit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the strip or wire body ( 19 . 21 to 23 ) is elongated oval in cross-section, round, polygonal, in particular hexagonal, S-shaped or elongated with medium constrictions.

Tool unit according to any one of claims 1 to 9, dadurc ^h in that the core ( 10 ) consists of a hard metal, a cermet, a hard material or a steel.

Tool unit according to any one of claims 1 to 10, dadurc ^h in that the strip or wire body made of a steel or a steel alloy, preferably having a strength greater than 1000 N / mm ^2, a carbon fiber or a synthetic fiber, or a fiber of a composite material with a tensile strength> 1500 N / mm ^ 2.

Method for manufacturing the pretensioned tool unit according to one of the claims 1 to 11 wherein, on a hard metal cylinder body provided with a plasticizer or another plastic core body by rolling, preferably Pilgrim step rolls, a wave-shaped or spiral-shaped outer profile is pronounced, before the afterwards by sintering and / or hot isostatic pressing or other hardening finished core with a lid on both sides and wrapped under tension with a ribbon or wire body and the last Band or wire body layer glued or welded becomes.

A method according to claim 12, characterized in that before and / or during of rolling a mandrel axially central in the core, forming a Core drilling introduced becomes.

A method according to claim 12 or 13, characterized in that the Tension at the end of winding is minimized to 0.

Method according to one of claims 12 to 14, characterized in that that this Welding by means of Impulse resistance welding under Condenser discharge carried out becomes.

Method according to one of claims 12 to 15, characterized in that the sleeve produced by winding with a plastic, preferably is cast around an epoxy or a cast metal.