DE4103690C2 - Spritzgießform für Spritzteile aus Kunststoff mit aneinandergereihten Abstufungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießform für Spritzteile aus Kunststoff, welche in Richtung einer Achse aneinandergereiht einfache oder mehrfache Abstufungen aufweisen, bei der zu beiden Seiten einer Formtrennebene die Spritzteilkavität eingearbeitet ist, wobei wenigstens eine Formhälfte aus planparallelen Formscheiben mit gleichen Abmessungen besteht, die jeweils eine der axialen Länge einer Abstufung entsprechende Dicke aufweisen.

Bei einer bekannten Spritzgießform der gattungsgemäßen Art (JP 60-259420 A) besteht nur eine der beiden Formhälften aus planparallelen Platten. Die andere Formhälfte besteht aus einem massiven Block. Zur Verbindung und zum gegenseitigen Ausrichten der einzelnen Formplatten sind in der üblichen Weise Paßstifte und Schrauben vorgesehen, die entsprechend angeordnete und dimensionierte axiale Bohrungen der einzelnen Formplatten durchragen.

Es ist dadurch zwar der fertigungstechnische Vorteil erreicht, daß sich die einzelnen, relativ dünnen Formplatten im Drahterodierverfahren bearbeiten bzw. herstellen lassen, die für Präzisionsteile erforderliche Genauigkeit bezüglich ihrer gegenseitigen Ausrichtung innerhalb einer Formhälfte und in Bezug auf die gegenüberliegende Formhälfte ist dabei nicht gewährleistet.

Bei Spritzgießformen für Präzisionsspritzteile, wie z. B. Zahnräder oder Zahntriebe von Kleinuhren oder ähnlichen me­ chanischen Laufwerken mit einstückig angespritzten Wellen und Lagerzapfen, bei denen Maßtoleranzen im µ-Be­ reich verlangt sind, ist es auch noch üblich, die Kavitäten der einzelnen Abstufungen bzw. der axialen Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers jeweils separat im Schneiderodierverfahren in die planparallelen Stirnwände von schachtelartig, konzentrisch passend ineinandergefügter, topfförmig-zylindrischer Gesenkteile einzuschneiden. Dabei haben jeweils die beiden in der Formtrennebene aneinander stoßenden Gesenkteile den größten Durchmesser, während die Durchmesser der anderen Gesenkteile mit zunehmendem Abstand von der Formtrennebene stufenweise abnehmen. Auch die axialen Längen der einzelnen topfförmigen Gesenkteile nehmen jeweils mit zunehmendem Abstand von der Formtrennebene ab. Die beiden in der Formtrennebene aneinanderstoßenden Gesenkteile weisen jeweils die größte axiale Länge auf. Diese entspricht jeweils der Dicke der sie aufnehmenden Formgestellplatte. Da diese Dicke der Formgestellplatte und somit auch die axialen Längen der jeweils größten Gesenkteile in der Regel wenigstens doppelt so groß sind wie die durch die Formtrennebene getrennten Teilkavi­ täten, ergeben sich beim Schneiderodieren der einzelnen Kavitätsabschnitte in die Stirnwände der einzelnen Gesenkteile zum Teil Spannweiten zwischen den Führungselementen des Erodierdrahtes, welche um ein Vielfaches größer sind als die Dicke der Stirnwand, in welche die Teilkavität gerade eingeschnitten wird. Es ist bekannt, daß dadurch die Schneidgenauigkeit beein­ trächtigt wird, zumal dann, wenn der Erodierdraht nur eine Dicke von 0,1 mm oder weniger haben muß, um feinste Schnittformen schneiden zu können.

Bei den bekannten Spritzgießformen ist es auch erforder­ lich bzw. nur möglich, ein einziges Formnest in einem Senkeinsatz unterzubringen, und zwar koaxial zur Ge­ senkachse, weil auf andere Weise das koaxiale Ausrichten der einzelnen Gesenkteile bzw. ihrer Kavitätsabschnitte nicht mit der geforderten Genauigkeit erreicht werden kann.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Spritzgießform der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß einerseits die einzelnen Teilkavitäten, um höchste Schneidgenauigkeit zu erzielen, in an sich bekannter Weise mit jeweils minimalen Spannweiten des Erodierdrahtes geschnitten werden können, daß andrerseits die einzelnen Formplatten mit höchster Präzision aufeinander ausgerichtet werden können und daß außerdem jeweils mehrere Formnester in einem Gesenkeinsatz mit der erforderlichen Formgenauigkeit untergebracht werden können.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs dadurch gelöst, daß in zwei zueinander koaxialen, zylindrischen Ausnehmungen zweier Formplatten Gesenkeinsätze, die jeweils aus planparallelen, zylindrischen Formscheiben mit gleichem Durchmesser bestehen, mit Paßsitz eingesetzt sind, wobei die einzelnen Formscheiben an ihrem Umfang mit einer Paßkeilnut versehen sind und die einzelnen Formscheiben jeder Ausnehmung jeweils durch einen mit Paßsitz in ihre Paßkeilnuten eingreifenden Paßkeil in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind.

Dadurch, daß sich die Paßkeilnut jeweils in der gleichen Aufspannung mit der Teilkavität der einzelnen Formscheibe schneiden läßt und sich auch die beiden Formhälften gemeinsam bearbeiten lassen, sind die besten Voraussetzungen für höchste Fertigungspräzision gegeben. Auch beim Schneiden der einzelnen Kavitätsabschnitte läßt sich bei minimaler Spannweite des Erodierdrahtes die höchste Schneidgenauigkeit bei optimaler Schneidleistung erzielen. Weil die Gesenkeinsätze in die zueinander koaxialen, zylindrischen Ausnehmungen der beiden Formplatten eingesetzt sind bzw. sich mit höchster Präzision einsetzen lassen, besteht auch die Möglichkeit, in den einzelnen Formscheiben jeweils mehrere exzentrisch zur gemeinsamen Achse angeordnete Teilkavitäten vorzusehen, die sich beim Zusammenbau zu mehreren Gesamtkavitäten, d. h. formpräzisen Formnestern zusammenfügen lassen.

Neben der Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 ist es auch ohne weiteres möglich, im Zentrum der Gesenkeinsätze, d. h. in der gemeinsamen Formscheibenachse eine Kavität anzuordnen.

Durch die sich aus der Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 er­ gebenden Radien- bzw. Hebelverhältnisse wird eine ausrei­ chende Genauigkeit bezüglich der koaxialen Ausrichtung der einzelnen Teilkavitäten zur Gesamtkavität gewährlei­ stet.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ermöglicht eine einfa­ che, funktionell störungsfreie Montage der Gesenkeinsätze in den entsprechenden Ausnehmungen der Formgestellplat­ ten.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im folgenden erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Präzisionsspritzteil in Form eines Zahnra­ des mit Zahntrieb, Welle und zwei Lagerzapfen;

Fig. 2 einen Teil einer Stammform in Stirnansicht ge­ mäß der Schnittlinie II-II der Fig. 3;

Fig. 3 die beiden in der Formtrennebene auseinanderge­ zogenen Formplatten mit den Gesenkteilen nach einer Schnittlinie III-III aus Fig. 2;

Fig. 4 die Anordnung der beiden Paßkeile in den beiden Gesenkeinsätzen nach der Schnittlinie IV-IV aus Fig. 2;

Fig. 5 eine Kavität im geschlossenen Zustand der bei­ den Gesenkeinsätze als Teilschnitt;

Fig. 6 eine vergrößerte Stirnansicht des Gesenkein­ satzes der Fig. 2;

Fig. 7 schematisch die Führung des Erodierdrahtes beim Schneiderodieren einer Teilkavität in eine ein­ gespannte Formscheibe.

Das in Fig. 1 in Seitenansicht dargestellte Spritzteil 1 weist an einer einstückigen Welle 2 als Abstufung 3 ein Zahnrad mit der Dicke bzw. axialen Länge d, als Abstufung 4 ein Zahntrieb mit der Axiallänge e, als Abstufung 5 einen Sechskant mit der axialen Länge c, als Abstufung 6 einen zylindrischen Abschnitt mit der axialen Länge b so­ wie als Abstufung 7 und 8 zwei Lagerzapfen mit der axia­ len Länge a bzw. f auf. Das Spritzteil 1 ist in Fig. 1 stark vergrößert dargestellt. In Wirklichkeit hat es z. B. eine Gesamtlänge l von 7 mm, der Zahntrieb 4 hat acht Zähne bei einem Durchmesser von 2,5 mm, so daß sich eine Verzahnung mit einem Modul von 0,25 ergibt. Das Zahnrad 3 hat bei einer Dicke d von 0,5 mm einen Durchmesser von 4 mm und bei 20 Zähnen einen Verzahnungsmodul von 0,2. Der radiale Schlag sowohl des Zahnrades 3 als auch des Zahnantriebes 4 soll innerhalb der Toleranzgrenze von 0,005 mm liegen.

Das Spritzgußwerkzeug zur Herstellung dieser Spritzteile 1, dessen Stammform aus den üblichen Normalien 57 aufge­ baut ist, weist zwei Gesenkformplatten 9 und 10 auf, die in üblicher Weise mittels Schrauben 11 mit weiteren Form­ gestellplatten 13 und 14 verschraubt sind und in der Formtrennebene 12 flachseitig dicht aneinander liegen, wenn die Spritzgußform geschlossen ist.

Die beiden Gesenkformplatten 9 und 10 weisen in ihrem Zentrum jeweils exakt koaxial aufeinander ausgerichtete, zylindrische Ausnehmungen 15 und 16 auf, in die jeweils mit Paßsitz Gesenkteile 17 und 18 eingesetzt sind und eine gemeinsame Achse 56 haben.

Diese Gesenkteile 17, 18 bestehen jeweils aus mehreren planparallelen, zylindrischen Formscheiben 19 bis 23 bzw. 24 bis 26, die alle an ihrem Umfang die gleiche Paßkeil­ nut 27 aufweisen, durch welche sie mittels eines Paßkei­ les 28 bzw. 29 in Umfangsrichtung exakt aufeinander aus­ gerichtet sind. Dementsprechend ist die Breite der Paß­ keile 28, 29 auf die Breite B der Paßkeilnuten 27 mit ei­ ner im µ-Bereich liegenden Paßgenauigkeit abgestimmt. Die Paßkeile 28, 29 sitzen in Ausnehmungen 29, 30 der Ge­ senkformplatte 9 und 10, die ebenfalls die Breite B ha­ ben. Befestigt sind die Paßkeile 28 und 29 mit Schrauben 31 bzw. 32, deren Köpfe 33 bzw. 34 in zylindrischen Ein­ senkungen 35 bzw. 36 versenkt sind. Es ist aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, daß die Formscheiben 19 bis 22 bzw. 24 und 25 jeweils Dicken a, b, c, e und f aufweisen, die den axialen Längen a, b, c, e, f der einzelnen Abstufungen 7, 6, 5, 3, 4, 8 des Spritzteiles 1 entsprechen.

Außerdem ist den Fig. 3 und 5 zu entnehmen, daß in die einzelnen Formscheiben 19 bis 22, sowie 24 und 25 jeweils Teilkavitäten 5′, 6′ und 7′ bzw. 4′ und 8′ eingeschnitten sind, die bei geschlossener Spritzgußform die Gesamtkavi­ tät des Spritzteiles 1 ergeben. Die Kuppen 37 und 38 der beiden als Lagerzapfen 7 und 8 ausgebildeten Abstufungen sind dabei jeweils in Form der halbrunden Ausnehmungen 37′, 38′ in die Formscheiben 23 bzw. 26 eingearbeitet. Aus den Fig. 2 und 6 ist ersichtlich, daß die Formschei­ ben 19 bis 26 jeweils vier Formnester 39, 40, 41 und 42 für das Spritzteil 1 aufweisen, die alle auf einem Radius R liegen.

Wie am besten aus Fig. 6 erkennbar ist, ist der Durchmesser D der Formscheiben 19 bis 26 etwa fünfmal größer als der Radius R, so daß Maßungenauigkeiten, die eventuell zwi­ schen Paßkeil 28 bzw. 29 und den Paßkeilnuten 27 am Um­ fang der Formscheiben bestehen können sich im Bereich der Formnester 39 bis 42 nur im Verhältnis von 2,5 : 1 aus­ wirken können.

Voraussetzung für eine hohe Genauigkeit und Koaxialität der Teilkavitäten 3′ bis 8′ bzw. 37′ und 38′ der einzel­ nen Formscheiben 19 bis 26 in bezug auf die gemeinsamen Achsen 43 der einzelnen Formnester 39 bis 43 zu errei­ chen, ist es erforderlich, diese Teilkavitäten 3′ bis 8′ bzw. 37′ und 38′ in der selben Einspannung auszuschneiden wie die Paßkeilnuten 27 der einzelnen Formscheiben auszu­ schneiden, damit eine unveränderliche, präzise Maßbezie­ hung zwischen den einzelnen Teilkavitäten 3′ bis 8′ bzw. 37′, 38′ einerseits und den Paßkeilnuten 27 der einzelnen Formscheiben 19 bis 26 andererseits gewährleistet ist.

In Fig. 7 ist in vereinfachter Darstellung gezeigt, daß die zwischen den düsenartigen Führungselementen 44 und 45, durch welche ein beispielsweise die Dicke von 0,1 mm aufweisender Erodierdraht 46 beim Ausschneiden beispiels­ weise der Teilkavität 3′ in der Formplatte 19 mit einer minimalen Spannweite S geführt werden kann, die nur wenig größer ist als die Dicke der zu bearbeitenden Formplatte 19. Dasselbe trifft natürlich auch für die anderen Form­ scheiben 20 bis 22 bzw. 24 und 25 zu. Die Teilkavitäten 37′ und 38′ der Formscheiben 23 und 26 werden im Senkero­ dierverfahren hergestellt.

Durch diese minimale Spannweite S kann höchste Schneid­ genauigkeit gewährleistet werden, weil ein bogenförmiger Verlauf des Erodierdrahtes 46 innerhalb dieser Spannweite auf ein Minimum herabgesenkt bzw. vermieden werden kann.

Wie bei solchen Spritzwerkzeugen allgemein üblich sind in die Formscheiben 24, 25, 26, sowie in die Formplatte 14 zu den einzelnen Formnestern 39 bis 42 führende An­ gußkanäle 47 eingearbeitet, welche jeweils in die Teilka­ vitäten 3′ münden, während die gegenüberliegenden Form­ scheiben 19 bis 23 jeweils mit Auswerferführungsbuchsen 48 versehen sind, von denen in der Fig. 3 nur zwei darge­ stellt, in Wirklichkeit aber mehr vorhanden sind.

Zur Befestigung der Gesenkeinsätze 17 und 18 in den Aus­ nehmungen 15 bzw. 16 sind die Formscheiben 19 bis 23 und auch die Formscheiben 24 bis 26 jeweils mit zueinander koaxial verlaufenden Bohrungen 49 zur Aufnahme von Befe­ stigungsschrauben 50 bzw. 51, sowie mit dazu versetzt an­ geordneten im Durchmesser größeren Bohrungen 52 versehen, welche letztere zur Aufnahme der Schraubenköpfe 54 bzw. 55 der Befestigungsschrauben 50 bzw. 51 des jeweils ge­ genüberliegenden Gesenkeinsatzes 17 bzw. 18 dienen.

Claims (4)

1. Spritzgießform für Spritzteile aus Kunststoff, welche in Richtung einer Achse aneinandergereiht einfache oder mehrfache Abstufungen aufweisen, bei der zu beiden Seiten einer Formtrennebene die Spritzteilkavität eingearbeitet ist, wobei wenigstens eine Formhälfte aus planparallelen Formscheiben mit gleichen Abmessungen besteht, die jeweils eine der axialen Länge einer Abstufung entsprechende Dicke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in zwei zueinander koaxialen, zylindrischen Ausnehmungen (15, 16) zweier Formplatten (9, 10) Gesenkeinsätze (17, 18), die jeweils aus planparallelen, zylindrischen Formscheiben (19 bis 22, 24 bis 26) mit gleichem Durchmesser (D) bestehen, mit Paßsitz eingesetzt sind, wobei die einzelnen Formscheiben (19 bis 22, 24 bis 26) an ihrem Umfang mit einer Paßkeilnut (27) versehen sind und die einzelnen Formscheiben (19 bis 22, 24 bis 26) jeder Ausnehmung (15, 16) jeweils durch einen mit Paßsitz in ihre Paßkeilnuten (27) eingreifenden Paßkeil (28, 29) in Umfangsrichtung aufeinander ausgerichtet sind.

2. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zueinander koaxialen Gesenkeinsätze (17, 18) bzw. in die sie bildenden Formscheiben (19 bis 26) mehrere Spritzteilkavitäten (3′ bis 8′, 37′, 38′) exzentrisch zu ihrer gemeinsamen Achse (56) eingearbeitet sind.

3. Spritzgießform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser (D) der Gesenkeinsätze (17, 18) bzw. der sie bildenden Formscheiben (19 bis 26), sowie der sie aufnehmenden Ausnehmungen (15, 16) wenigstens vier mal größer sind als der größte radiale Abstand (R) einer Spritzteilkavität bzw. eines Formnests (39 bis 42) von der gemeinsamen Achse (56) der Gesenkeinsätze (17, 18).

4. Spritzgießform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formscheiben (19 bis 26) jeweils mehrere zueinander koaxiale Bohrun­ gen (49, 52) zur Aufnahme von Befestigungsschrauben (50, 51) und deren Schraubenköpfe (54, 55) aufwei­ sen.