DE3240979C1 - Strangpreßwerkzeug - Google Patents

Description

• Die Gestalt der Profilierung ist im Rahmen ihrer Zweckbestimmung beliebig wählbar. Die Ausbildung der Profilierung als Flächenraster mit schachbrettähnlichem Muster besitzt den besonderen Vorteil, daß eine Relativbewegung nach allen Richtungen hin verhindert wird. Außerdem verteilen sich die für die Relativbewegung verantwortlichen Kräfte optimal auf die im gegenseitigen Eingriff befindlichen Ausnehmungen und Vorsprünge der Profilierungen. Natürlich kann der Flächenraster nicht nur als Punktraster sondern auch als Linienraster, z. B. mit radial verlaufenden oder sich kreuzenden Linien ausgebildet sein.
• Zur sicheren Verhinderung einer Relativbewegung sollen die Profilierungen möglichst spielfrei ineinandergreifen, was eine präzise Herstellung der Profilierungen erfordert. Dieser Anforderung wird am besten ein funkenerosives Abtragsverfahren mit einer profilierten Flächenelektrode gerecht. Bei diesem Verfahren bildet sich das Profil der Elektrode als Profilierung in der Auflagefläche ab, wobei die Profilierung als exaktes Negativ des Elektrodenprofiles erscheint. Da die Profilierungen zusammengehöriger Auflageflächen als Positiv und paßgenaues Negativ ausgebildet sind, müssen sich auch die zu deren Herstellung benötigten Elektrodenarbeitsflächen zueinander als Positiv und Negativ verhalten. Damit ergeben sich bei der Herstellung der Elektrodenprofile Probleme mit den Fertigungstoleranzen.
• Die Erfindung löst dieses Problem, indem sie eine beidseitig verwendbare Elektrode vorsieht. Zuerst wird die eine Auflagefläche mit z. B. der Vorderseite der profilierten Flächenelektrode in einem Arbeitsgang bearbeitet, dann wird die Elektrode gewendet und die andere Auflagefläche wird mit der Elektrodenrückseite bearbeitet. Dabei empfiehlt es sich, die Elektrode aus einer relativ dünnen Platte herzustellen und die Profile durch gleichzeitiges Walzen von Vorder- und Rückseite in die Elektrode einzuprägen. Damit liegen die »positiven« Erhebungen der einen Elektrodenseite genau über den »negativen« Ausnehmungen der anderen Elektrodenseite und umgekehrt.
• Das bringt auch besondere Vorteile hinsichtlich der Justierung der Elektrode gegenüber den zu bearbeitenden Flächen und der Paßgenauigkeit der später zusammengebauten Auflageflächen mit sich. Zum einen braucht nur eine Elektrode mit den Paßbohrungen versehen zu sein, was die Fehlermöglichkeiten mindert, zum anderen sind automatisch die Profile beider Elektrodenflächen gegenüber den Paßbohrungen und damit die erzeugten Profilierungen untereinander justiert. Dies ist besonders wegen der kreisrunden Querschnitte der Strangpreßwerkzeugteile und der Elektrode von Bedeutung. Durch die Paßbohrungen können später auch die montierten Einzelteile des Strangpreßwerkzeuges verstiftet werden.
• Die Elektrode besteht aus einem den Strom leitenden und walzbaren Material. Solche Materialien sind oftmals nicht magnetisierbar, wobei aber die Elektrode trotzdem schnell lösbar vom Elektrodenträger der Senkerodiermaschine befestigt werden soll.
• Zur Lösung dieses Problems wird mit der Erfindung vorgeschlagen, auf die Elektrode stählerne Spannstücke zu kleben, die ihrerseits am Elektrodenträger durch Magnetkraft haften. Es empfiehlt sich dabei, die der Elektrode zugekehrte Stirnfläche der Spannstücke entsprechend der Elektrodenoberfläche zu profilieren, um ein vollflächiges Verkleben zu erreichen. Zum schnellen Lösen der Elektrode von den Spannstücken besitzen letztere mehrere durchgehende axiale Bohrungen, durch die den Klebestellen ein Lösungsmittel zugeführt wird, das die Klebeverbindung rasch und praktisch rückstandsfrei auflöst. Nach dem Säubern steht die gewendete Elektrodenfläche für den nächsten Arbeitsgang zur Verfügung.
• Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch und beispielsweise dargestellt. Im einzelnen zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Matrizenhalter mit darin geführtem Strangpreßwerkzeug, F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Erodiervorrichtung mit einem Teil des Strangpreßwerkzeuges gemäß F i g. 1, F i g. 3 eine Draufsicht auf die Erodiervorrichtung gemäß F i g. 2 bei abgehobenem Elektrodenträger.
• F i g. 1 zeigt einen schwenkbar oder schiebbar gelagerten Matrizenhalter 4, in dem ein Strangpreßwerkzeug 1, bestehend aus einer Matrize 2 ( = Einzelteil 2) und einer Hinterlage 3 (= Einzelteil 3), geführt ist Der Matrizenhalter 4 hält das Strangpreßwerkzeug 1 vor einen Rezipienten 9, der einen nicht dargestellten Preßbolzen aufnimmt, der in der durch einen Pfeil gekennzeichneten Strangpreßrichtung 16 gegen das Strangpreßwerkzeug 1 gedrückt wird. In Strangpreßrichtung stützt sich die Matrize 2 mit ihrer Auflagefläche 5 an der Auflagefläche 6 der Hinterlage 3 ab, während die Hinterlage 3 am Randbereich vom Flansch des Matrizenhalters 4 abgestützt wird. Beide Auflageflächen 5, 6 weisen eine Profilierung 14 auf, wobei die Profilierung der Auflagefläche 5 die negative Form der Profilierung der Auflagefläche 6 darstellt. Die Vorsprünge der einen Profilierung 14 greifen paßgenau in die Ausnehmungen der -gegenüberliegenden Profilierung 14 und umgekehrt. Die Auflageflächen 5, 6 sind quasi nut- und federartig miteinander verzahnt Die Hinterlage 3 wird von zwei parallel zur Strangpreßrichtung 16 verlaufenden Paßbohrungen 7 durchsetzt, die in der Matrize 2 als Sacklöcher weitergeführt sind. Im Bereich der Auflageflächen 5, 6 sind die Matrize 2 und die Hinterlage 3 durch zwei Paßstifte 8 zueinander zentriert. In der F i g. 1 ist nur eine Paßbohrung mit Paßstift dargestellt.
• F i g. 2 zeigt ein Detail einer an sich bekannten Senkerodiermaschine in Arbeitsstellung zur Bearbeitung der Auflagefläche 6 der Hinterlage 3. Zur besseren Verdeutlichung ist die Hinterlage 3 aufgeschnitten. Von der Erodiermaschine ist nur der magnetische Elektrodenträger 11 dargestellt, an dem-durch Magnetkraft die Stirnseiten stählerner Spannstücke 12 haften. Mit ihrer anderen Stirnseite sind die Spannstücke 12 auf eine Elektrode 10 geklebt und halten diese in paralleler Distanz zum Elektrodenträger. Durch die Spannstücke 15 wird auch der Strom vom Elektrodenträger 11 auf die Elektrode 10 geleitet. Die Elektrode 10 ist als profilierte Flächenelektrode ausgebildet, die durch funkenerosiven Abtrag in der zu bearbeitenden Auflagefläche 6 die gesamte Profilierung 14 als exaktes dreidimensionales Negativ ihres eigenen Profils abbildet.
• Die Elektrode 10 ist beidseitig verwendbar, da Vorder- und Rückseite profiliert sind. Die gemäß F i g. 2 der Auflagefläche 6 zugekehrte Vorderseite stellt das genaue Negativ der Elektrodenrückseite dar. Zur Bearbeitung der Auflagefläche 5 der Matrize 2 wird die Elektrode 10 gewendet und ihre Rückseite wird zur Arbeitsfläche. Die entsprechend der Elektrodenrückseite erzeugte Profilierung 14 der Auflagefläche 5 stellt damit das paßgenaue Negativ der Profilierung 6 der Hinterlage 3 dar.
• Die Profile der Elektrodenflächen sind deckungsgleich, d.h., genau über einer Ausnehmung der Elektrodenvorderseite befindet sich auf der Rückseite ein Vorsprung. Die Elektrode besteht aus einer Platte, auf der die deckungsgleichen Profile beispielsweise durch Walzen eingeprägt werden. Als stromleitende und walzbare Werkstoffe eignen sich z B. Aluminium, Kupfer und Graphit Die Elektrode 10 weist ebenfalls zwei durchgehende Paßbohrungen 7 auf, die mit denjenigen von Matrize 2 und Hinterlage 3 fluchten. Zu Arbeitsbeginn wird die Elektrode 10 gemäß F i g. 2 auf die zu bearbeitende Auflagefläche 6 plan aufgelegt und durch die Paßstifte 8 zentriert. Nach Entfernen der Paßstifte kann der Erodiervorgang in bekannter Weise ablaufen. Nach Beendigung des Arbeitsganges wird der Elektrodenträ- -ger 11 von den Spannstücken 12 entfernt. Die Spannstücke 12 besitzen mehrere durchgehende axiale Bohrungen 13 (siehe Fig. 2 und 3), in die ein Lösungsmittel eingegeben wird, das auf der Elektrode 10 die Klebeverbindung auflöst. Die Elektrode 10 wird abgenommen und nach Entfernen etwaiger Klebereste aus dem Profil gewendet und mit der anderen Seite an die Spannstücke 12 geklebt.
• F i g. 3 zeigt die Matrize 2 mit aufgelegter und durch Paßstifte 8 justierter Elektrode 10. In Bereichen, wo die Auflageflächen 5, 6 Durchbrüche, z. B. die Matrizenöffnung 15, aufweisen, ist die Elektrode 10 ausgespart oder diese Stellen sind gegenüber den Ausnehmungen des umgebenden Elektrodenprofils so weit zurückversetzt, daß dort keine Entladungen zwischen Elektrode und Auflagefläche auftreten können.
• In F i g. 3 sind die zylinderförmigen Spannstücke 12 wahllos verteilt. Um stets die Parallelität von Elektrode 10 und Elektrodenträger 11 zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die eine Stirnfläche der Spannstücke 11 entsprechend der Elektrodenarbeitsfläche zu profilieren und die Spannstücke nur auf profilierte Bereiche der Elektrodenfläche zu kleben.
• F i g. 3 zeigt auch die lediglich in einem kleinen Ausschnitt dargestellte Profilierung 14 in Draufsicht. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Flächenpunktraster analog einem Schachbrettmuster, wobei die dunklen Felder die Vorsprünge und die hellen Felder die Ausnehmungen kennzeichnen.
• In Variation zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein Strangpreßwerkzeug auch aus mehr als zwei Einzelteilen bestehen. Beispielsweise können die beiden Auflageflächen, über die sich eine Brücke an der Matrize abstützt, mit den erfindungsgemäßen Profilierungen versehen sein. Dies empfiehlt sich vor allem wegen der vergleichsweise geringen Größe der aneinanderliegenden Auflageflächen. Die geringe Flächengröße kann auch eine andere Profilierung, z. B. einen feineren Flächenraster, nötig machen. Zudem sollte die Elektrode etwas dicker sein, um die vergleichsweise großen Flächen, an denen keine Entladung stattfinden soll, genügend weit gegenüber dem Elektrodenprofil zurückversetzen zu können. Des weiteren können zum Verstiften auch drei Paßbohrungen mit Paßstiften vorgesehen sein.
• Stückliste 1 Strangpreßwerkzeug 2 Matrize (= Einzelteil) 3 Hinterlage (= Einzelteil) 4 Matrizenhalter 5 Auflagefläche 6 Auflagefläche 7 Paßbohrung 8 Paßstift 9 Rezipient 10 Elektrode 11 Elektrodenträger 12 Spannstück 113 Bohrung 14 Profilierung 15 Matrizenöffnung 16 Strangpreßrichtung'

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Strangpreßwerkzeug für die Herstellung von Strangpreßprofilen aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, bestehend aus einer einzelnen Matrize mit Hinterlage, einer Vorscheibe mit Matrize und Hinterlage, einer Brücke mit Matrize und Hinterlage oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der aneinanderliegenden Auflageflächen (5, 6), über die sich Einzelteile (2, 3) des Strangpreßwerkzeuges (1) gegeneinander abstützen, eine gegenseitig ineinandergreifende, Relativbewegungen ausschließende Profilierung (14) aufweisen.
2. 2. Strangpreßwerkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen (14) der Auflageflächen (5, 6) in Form eines Flächenrasters nach Art eines Schachbrettmusters mit abwechselnd angeordneten Vorsprüngen und Ausnehmungen aufweisen.
3. 3. Verfahren zur Erzeugung der Profilierungen auf den Auflageflächen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen (5, 6) einer elektroerosiven, insbesondere einer funkenerosiven Abtragsbearbeitung mittels einer profilierten Flächenelektrode (10) unterworfen werden, wobei zusammengehörige Auflageflächen mit der gleichen Elektrode (10) bearbeitet werden und die Elektrode (10) nach Fertigstellung der einen Auflagefläche gewendet wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- und die Rückseite der plattenförmigen Elektrode (10) als profilierte Arbeitsflächen ausgebildet sind, wobei das Profil der Vorderseite das Negativ des Profils der Rückseite darstellt und beide Profile die jeweilige Negativform zur Profilierung (14) der Auflageflächen (5, 6) aufweisen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) aus stromleitendem und walzbarem Material, wie Aluminium, Kupfer, Graphit oder dgl., besteht.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Elektrode (10) und einem magnetischen Elektrodenträger (11) stählerne Spannstücke (12) angeordnet sind, deren eine Stirnfläche am Elektrodenträger (11) durch Magnetkraft haftet und deren andere Stirnfläche auf die Elektrode (10) geklebt ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstücke (12) durchgehende axiale Bohrungen (13) für die Zugabe eines die Klebeverbindung aufhebenden Lösungsmittels aufweisen.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegenseitigen Justierung in den Einzelteilen (2,3) des Strangpreßwerkzeuges (d) und in der Elektrode (10) mindestens zwei parallel zur Strangpreßrichtung verlaufende Paßbohrungen (7) mit Paßstiften (8) vorgesehen sind, wobei die an den Auflageflächen mündenden Paßbohrungen (7) bei zusammengebautem Strangpreßwerkzeug (1) fluchten.

   Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug für die Herstellung von Strangpreßprofilen aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen, bestehend aus einer einzelnen Matrize mit Hinterlage, einer Vorscheibe mit Matrize und Hinterlage, einer Brücke mit Matrize und Hinterlage oder dgl.

   Beim Strangpressen von Leichtmetallen tritt das Problem auf, daß sich die Strangpreßwerkzeuge infolge der hohen auf sie einwirkenden Drücke durchbiegen.

   Diese Durchbiegungen treten nicht nur bei Einzelteilen des Strangpreßwerkzeuges, wie der relativ dünnen Matrize, sondern auch beim Verbund von mehreren Teilen, beispielsweise von Matrize und Hinterlage, auf.

   Die Hinterlage soll die anderen Teile des Werkzeuges nach außen hin abstützen und liegt dazu im allgemeinen nur mit einem relativ schmalen Randbereich am vorspringenden Kragen des Matrizenhalters auf.

   Die Durchbiegungen der einzefnen Werkzeugteile, wie Vorscheibe, Brücke, Matrize und Hinterlage haben in gewissem Rahmen Querschnittsveränderungen im Werkzeug, beispielsweise zwischen Dorn und Matrize, und damit unerwünschte Formänderungen des erzeugten Leichtmetallprofiles zur Folge.

   Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die unerwünschten Querschnittsveränderungen vor allem im Beispiel Dorn/Matrize zu verhindern.

   Dieirfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Hauptanspruches.

   Die Erfindung geht zur Lösung der Aufgabe von der Überlegung aus, daß bei der elastischen Durchbiegung eines Werkzeugteiles in Strangpreßrichtung auch die quer zur Strangpreßrichtung verlaufende Relativbewegungen zwischen dem Werkzeugteil und seiner stützenden Auflage auftreten. Verhindert man diese Relativbewegung, wird die Durchbiegung zwar nicht vollständig, aber zumindest so weit unterdrückt, daß es nicht mehr zu unerwünschten Abweichungen im Bereich Dorn/Matrize kommt.

   Erfindungsgemäß wird zumindest die Relativbewegung zwischen den aneinanderliegenden Auflageflächen von Matrize und Hinterlage durch eine Profilierung der Auflageflächen verhindert. Durch den Strangpreßdruck werden die beiden Auflageflächen aneinandergepreßt, wobei ihre Profilierungen nut- und federartig ineinandergreifen. Eine Profilierung kann auch für die anderen Paarungen von Auflageflächen, über die sich Einzelteile des Strangpreßwerkzeuges in Preßrichtung gegenseitig abstützen, vorgesehen sein.

   Im Gegensatz zum Stand der Technik, wo den die Relativbewegungen verursachenden Kräften lediglich die vergleichsweise geringen, zwischen Plattenauflageflächen erzeugten Reibungskräfte entgegenwirken, wird mit der Erfindung eine flächige Verspannung des Randes der Werkzeugteile erzielt, mit der Folge, daß außer der Durchbiegung auch die Spannungen im Werkzeugteil verringert werden.

   Neben der Verringerung der Fertigungstoleranzen für die Strangpreßprofile bringt die Erfindung somit auch den Vorteil mit sich, daß Matrizen dünner gestaltet werden können und außerdem für die Matrize verschleißfestere Materialien eingesetzt werden können, deren Verwendung bislang an ihrer unzureichenden Bruchfestigkeit scheiterte. Solche Materialien sind beispielsweise Stellite, hochlegierte Warmarbeitsstähle oder dgl.