DE2634152C3 - Gießform für Gußstücke mit einem auszuformenden Gewinde - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießform für Gußstücke mit einem zu gießenden Gewinde, bestehend aus zwei Formhälften, von de;.en die eine mindestens eine verdrehbare und axial verschiebbare Gewindeachse zum Ausformen des Gewindes aufweist, wobei die Gewindeachse mit einem Mitnahmezahnrad vergehen ist, das von einem Antriebszahnrad für den Ausformvorgang in Drehti.ig versetzt wird.

Bei bekannten derartigen Γ-rmen, auch bei Druck und Spritzgießformen, h?t man eine für das Herausdrehen des Formkernes aus dem g- formten Gewinde der Gewindeachse erforderliche axiale Schubkraft dadurch aufgebracht, daß die Gewindeachse auf der Gegenseite mit einem zusätzlichen Gewinde versehen ist, dessen Steigung derjenigen des herzustellenden Gewindes entsprechen muß. Dieses zusätzliche Gewinde schraubt sich bei Drehung der Gewindeachse während des Ausformvorgangs in ein Gegengewinde hinein, wodurch das gegossene Gewinde für den Ausformvorgang keine Axialkräfte aufzubringen hat. Diese Anordnung ist unter dem Begriff »Gewindeleitpatrone« bekannt.

Diese Gewindeleitpatrone muß, wie nachstehend ausgeführt wird, äußerst präzise und verschleißfest hergestellt werden.

Die Gewindeleitpatrone hat bei den üblichen Formkonstruktionen auch den meistens auf den Gewindeformkern in axialer Richtung ausgeübten Spritzdruck aufzunehmen (siehe z. B. deutsche Auslegeschrift 23 25 949), so daß sie auch recht stabil ausgeführt werden muß. Der Herstellungsaufwand für die Gewindeleitpatrone ist daher immer erheblich.

Die sogenannte Gewindeleitpatrone unterliegt außerdem in Anbetracht der z. B. mit Druckgießformen bewerkstelligten Massenfertigung einem erheblichen Verschleiß, was nach kurzer Zeit zu einem Axialspiel des Gewindes auf der Gewindeachse gegenüber dem Gegengewinde führt, Dieses Axialspiel führt zu einer entsprechenden Verschiebung der Gewindeachse ge* genüber dem gegossenen Gewinde beim Ausformvorgang, so daß mit zunehmendem Verschleiß der Gewindeleitpatrone das auszuformende Gewinde beim Ausformen entsprechend axial belastet wird. Hierdurch entstehen häufig Zerstörungen des beim Ausformvorgang noch empfindlichen Gewindes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufwendige Gewindeleitpatrone überhaupt entbehrlich zu machen, wodurch außerdem einerseits die vorstehend erwähnten Beschädigungen des ausgeformten Gewindes aufgrund Verschleißes der Gewindeleitpatrone vermieden werden, andererseits z. B. bei Stammformen der Obergang auf ein anderes herzustellendes Gießteil mit Gewinde das Auswechseln von zur Gewindepatrone gehörenden Teilen unnötig ^-vird.

Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß beide Zahnräder derart schräg verzahnt sind, daß bei Drehung des Antriebszahnrads der Gewindeachse eine axiale Schubkraft erteilt wird, die die auf die Gewindeachse beim Ausformen wrkenden axialen Reibungs- und Haftkrafte im wesentlichen kompensiert

Aufgrund der Schrägverzahnung erhält die Gewindeachse bei Drehung des Antriebszahnrades automatisch eine axiale Schubkraft die nun durch geeignete Wahl des Winkels und geeigneter Ausführung der Schrägverzahnung und der Lagerung der Gewindeachse sich so einstellen läßt daß die auf die Gewindeachse wirkenden axialen Reibungs- und Haftkrafte im wesentlichen kompensiert werden. Beim Herausdrehen des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde hat das Gewinde daher keinerlei Reibungs- und Haftkräfte zu überwinden, so daß es axial nicht belastet wird. Dabei ergeben sich die Reibungskräfte durch die notwendige axiale Verschiebung des Gewindeformkernes und die Haftkrafte durch ein mögliches Haften des Gewindeformkernes an einer Stirnfläche des zu gießenden Gegenstandes. Axiale Haftkräfte treten übrigens auch zunehmend dann auf, wenn es sich um ein besonders steiles Gewinde handelt. Irgendein Flankenspiel zwischen dem Antriebszahnrad und dem Mitnahmezahnrad wirkt sich beim Ausformvorgang nicht aus, da in jedem Falle das Antriebszahnrad auf die Zähne des Mitnahmezahnrades aufläuft, so daß das auf den Gewindeformkern wirkende Drehmoment für das Herausschrauben aus dein gegossenen Gewinde und die gewünschte axiale Schubkraft stets gleichzeitig entstehen. Bei der oben erwähnten bekannten Gewindeleitpatrone kann sich dagegen ein Spiel so auswirken, daß die axiale Schubkraft erst entsteht, wenn der Gewindeformkern schon um einen gewissen Winkel verdreht worden ist.

Daß bei belasteter Schrägverzahnung Axialkräfte auftreten ist bekannt. Nachdem das Entformen gegossener Gewinde andererseits — insbesondere auch bei Mehrfachspritzgießformen — selbst bei den eingehend beschriebenen Gewindeleitpatronen oft noch zu Komplikationen führt, war der Gedanke, die in jedem Fall beim Entformen erforderliche Axialkraft auf die den Gewindeformkern tragende Gewindeachse einfach durch Schrägverzahnung zu erzeugen, nicht naheliegend.

Es hai sich jedoch erwiesen, daß bei einem günstigen Ver/.ahnungswinkel der Antriebsräder — z. B. 22° — bei sorgfältigem Schliff der Zahnflanken und bei exakter, verschleißarmer Lagerung der Gewindeachse, sowie durch gleichmäßige Kühlung der ein/einen Formnester eine einwandfreie Gewindeentformung bei einem breiten Materialspektrum möglich ist.

Da bei Beginn des Herausdrehens des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde ein relativ hohes Drehmoment aufzubringen ist, aber anfangs auch eine hohe axiale Haftung des Gewindeformkernes im Gewinde vorliegt, ergibt sich durch die Schrägverzahnung zusätzlich der vorteilhafte Effekt, daß bei einem hohen aufzubringenden Drehmoment auch eine hohe

axiale Kraft zwischen den Zahnradern entsteht.

Wenn dann mit zunehmendem Herausdrehen des Gewindeformkernes aus dem gegossenen Gewinde die sich der Verdrehung des Gewindeformkernes im Gewinde entgegensetzenden Reibungskräfte abnehmen, verringern sich auch die axialen Kräfte zwischen den Zahnrädern, wobei aber auch wegen der damit einhergehenden Verringerung des Drehmomentes die axiale Schubkraft entsprechend verringert wird. Dies bedeutet, daß sich in der Anordnung die aufzubringende axiale Schubkraft automatisch an die sich verändernden Reibungskräfte anpaßt

Durch die Verwendung der beiden Zahnräder mit angepaßter Schrägverzahnung wird durch eine außerordentlich einfache Maßnahme erreicht, daß ohne sonstige Konstruktionselemente die erforderliche Schubkraft erzeugt wird. Wie erwähnt fällt also die relativ teure und dem schnellen Verschleiß unterworfene Gewindeleitpatrone ersatzlos weg. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß beim Schließen der Form für einen neuen Gußvorgang die Gewindeachse in der jeweils erreichten Lage stehenbleiben kann, wogegen im Falle der Verwendung einer Gewindeleitpatrone vorher die Gewindeachse wieder rückwä.ts in ihre Ausgangsstellung für das Gießen gebracht werden muß.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine Druckgießform in geschlossener Lage,

Fig. 2 die gleiche Druckgießform während des Ausformvorganges mit teilweise herausgedrehten Gewindeachsen.

Die in der Fi g. 1 dargestellte Druckgießform bestehi aus dem hier nur teilweise gezeichneten Oberteil 1 und dem vollständig dargestellten Unterteil 2. Oberteil 1 und Unterteil 2 sind in geschlossener Lage dargestellt in der der gegossene Gegenstand 3 allseitig umschlossen ist. Es handelt sich hier um eine Druckgießform für das Gießen von jeweils zwei Gegenständen 3. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine größere Anzahl von Gegenständen gleichzeitig zu gießen. Das Oberteil 1 wird von der Angußstange 4, die sich über denAngußverteiler 5 bis zu den zu gießenden Gegenständen 3 fortsetzt, durchsetzt. Mit dem öffnen der Form d. h. dem Abheben des Oberteils 1 vom Unterteil 2 wird der Angußverteiler 5 von den Gegenständen 3 in bekannter Weise abgerissen.

In die gegossenen Gegenstände 3. hier also Schraubkappen, ragen die Gewindeachsen 6 hinein, die an ihren den Gegenständen 3 zugewandten Enden jeweils ein Außengewinde 7 aufweisen. Beim Gießen der Gegenstände 3 entsteht also an deren Innenseite ein entsprechendes Innengewinde.

Die Gewindeachsen 6 sind in Bohrungen 8 des Unterteils 2 gelagert, sie ragen aus dem Unterteil 2 heraus und stecken mit ihrem dem Gewinde abgewandten Ende 9 in der Hinterplatte 10. Die Hinterplatte 10 ist mittels der Schrauben 11 an dem Unterteil 2 befestigt, wobei die Schrauben 11 in den Hülsen 12 sitzen, die mit den Schrauben 11 gegen das Unterteil 2 gezogen werden. Die Hülsen 12 sind in einer Bohrung 13 in der Hinterplatte 10 gelagert, wobei die Bohrung 13 soweit in die Hinterplatte 10 reicht, daß die Hinterplatte 10 von dem Unterteil 2 nach links hin abgezogen werden kann (s. F i g. 2). Durch die Feder 14 wird dabei ein Druck auf die Hinterplätte 10 ausgeübt, die damit die Tendenz erhält, sich von dem Unterteil 2 zu entfernen. In dem ifl F i g. 1 dargestellten geschlossenen Zustand der Drückgießform wird jedoch durch äußere, nicht dargestellte Spannteile die gesamte Form einschließlich der Hinterplatte 10 in der dargestellten Lage gehalten.

Die Gewindeachsen 6 sind je mit dem schräg verzahnten Mitnahmezahnrad lii versehen. Jeder dieser Mitnahmezahnräder 15 greift in das zentral angeordne te Antriebszahnrad 16 ein, das eine entsprechende Schrägverzahnung aufweist Das Antriebszahnrad 16 ist auf der Welle 17 gelagert, die an einem nicht dargestellten Antrieb hängt Die Welle 17 ragt bis in das Unterteil 2 hinein und ist durch nicht dargestellte bekannte Mittel gegen axiale Verschiebung gesichert Das Antriebszahnrad 16 behält also in Bezug auf das Unterteil 2 stets seine axiale Lage bei, auch wenn die Hinterplatte 10 von dem Unterteil 2 abgezogen wird (s. Fig. 2).

Der Ausformvorgang der Gewindeachsen 6 sei nunmehr anhand der F i g. 2 erläutert Die Welle 17 wird hierzu in der eingezeichneten Pfeilrichtung in Drehung versetzt und nimmt dabei über das Antriebszahnrad 16 die Mitnahmezahnräder 15 mit Aufgrund der Drehung der dabei mitgenommenen Gewtr ,«achsen 6 schraubt sich das Gewinde 7 aus dem lnrengewinde der gegossenen Gegenstände 3 heraus. In der F i g. 2 ist dieser Ausschraubvorgang etwa zur Hälfte vollzogen dargestellt. Aufgrund der gewählten Schrägverzahnung des A -uriebszahnrades 6 und der Mitnahmezahnräder 15 hatte sich dabei eine auf die Gewindeachsen 6 auswirkende axiale Schubkraft ergeben (s. eingezeichnete Pfeile), durch die die Gewindeachsen 6 von dem Unterteil 2 abgezogen wurden. Diese axiile Schubkraft ist gerade so groß, daß sie einerseits die entgegenstehenden axialen Reibungskräfte und andererseits auch axiale Haftkräfte im wesentlichen kompensiert Die axialen Reibungskräfte entstehen dabei im wesentlichen durch Reibung der Gewindeachsen 6 in den Bohrungen 8 und durch die Flankenreibung zwischen dem Antriebszahnrad 16 und den Mtnahmezahnrädern 15. Die axialen Haftkräfte ergeben sich durch eine Haftung der Stirnseite 18 der Gewindeachsen 6 an der gegenüberstehenden Innenwandung der Gegenstände 3 und außerdem insbesondere bei großen Steigungen des Zu gießenden Gewindes an dessen Flanken. Bei dem Herausschrauben der Gewindeachsen 6 braucht also das gegossene Gewinde in den Gegenständen 3 selbst keine axiale Vorschubkraft aufzubringen, wodurch es gegen Beschädigungen beim Herausschrauben gesichert ist.

Vor dem Herausschrauben der Gewindeachsen 6 wurde die Form geöffnet, wodurch der auf die Hinterplatte 10 wirkende Andruck gegen das Unterteil 2 weggenommen wurde. Die Hinterplatte 10 konnte sich daher aufgrund der Wirkung der Federn 14 von dem Unterteil 2 entfernen, wie dies in der Fig. 2 da'^e stellt ist. Hierdurch haben die Enden 9 der (iewindeachsen 6 den notwendigen axialen Spielraum erhalten, so daß sie sich bei der dann folgenden Verdrehung des Antriebszahnrades 7 in Richtung vt/n dem Unterteil 2 axial wegbewegen konnten.

Der Vorgang des Herausschiraubens der Gewindeachsen 6 wird dann durch Drehung des Antriebszahnrades 16 so lange fortgesetzt, bis die Gewinde 7 der Gewindeachsen 6 vollständig aus den zu gießenden Gegenständen 3 herausgeschraubt sind. Es erfolgt dann sogar noch unter der Wirkung di;r auf die Gewindeachsen 6 wirkenden axialen Schubkräfte ein weiteres Entfernen der Gewindeachsen 6 von den Gegenständen 3, so daß in jedem Falle ein vollständiges Herausschrauben der Gewindeachsen 6 aus den Gegenständen 3

sichergestellt ist. Es braucht dabei ein Abstoppen des Antriebs des Antriebszahnrades 16 in einer bestimmten Lage der Gewindeachsen 6 nicht sichergestellt zu werden, da auch bei weiterem Antrieb des Antriebszahnrades 16 lediglich die Enden 9 der Gewindeachsen 6 gegen die Enden der betreffenden Bohrungen in der Hinterplatte 10 auflaufen können, ohne daß dabei irgendeine Beschädigung entstehen kann. Im Falle der Verwendung von Gewindepatronen muB dagegen sorgfältig auf das Ende des Ausschraubvorgangs geachtet werden, damit nicht durch zu lange währenden Antrieb der Gewindeachsen die entsprechenden Gegengewinde zerstört werden können.

Für das Schließen der Form mit Heranrücken der Hinterplatte 10 an das Unterteil 2 ist hinsichtlich der Gewindeachsen 6 kein besonderer Antrieb erförderlich, da nämlich die. Enden 9 der Gewindeachsen 6 dabei über den Bohrungsgrund 19 der jeweiligen Bohrung 20 in der Kifiiefp'läüe 10 ifi die iii der rig:! dörgcStCÜiC Eridstellüiig geschoben werden. Ein neuer Gußvorgang

kann daraufhin vorgekommen werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß mit der beschriebenen Anordnung sowohl Innengewinde als auch Außengewinde in dem zu gießenden Gegenstand hergestellt werden kann, wobei entsprechend die Giiwifideachse 6 entweder mit einem Außengewinde wie dargestellt oder mit einer Gewindehülse zu versehen ist.

Der Begriff Gießform umfaßt in diesem Zusammenhang jede Form, in die beim Gießvorgang ohne Druck — oder unter Druck — fließendes Material in die f-orm eingebracht wird. Es kann sich dabei, wie gesagt, um Metalle, Kunststoffe oder andere geeignete Materialien handeln,

Für das Gießen von Metallen und das Gießen oder Spritzen von Kunststoffen hat sich ein Winkel der Schrägverzahnung der Zahnräder von etwa 20° als besonders günstig ergeben. Für weichere Materialien

wann man ^wcLMiiauig <

beispielsweise 15°.

„»..._„ „„„„_„_„„

Hierzu 1 Blatt Zeichnunpen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gießform für Gußstücke mit einem zu gießenden Gewinde, bestehend aus zwei Formhälften, von denen die eine mindestens eine verdrehbare und axial verschiebbare Gewindeachse zum Ausformen des Gewindes aufweist, wobei die Gewindeachse mit einem Mitnahmezahnrad versehen ist, das von einem Antriebszahnrad für den Ausformvorgang in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zahnräder (15, 16) derart schräg verzahnt sind daß bei Drehung des Antriebszahnrades (16) der Gewindeachse (6) eine axiale Schubkraft erteilt wird, die die auf die Gewindeachse (6) beim Ausformen wirkenden axialen Reibungs- und Haftkräfte im wesentlichen kompensiert

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Schrägverzahnung bei etwa 20° liegt