DE4120166A1 - Strangpresswerkzeug zur herstellung eines hartmetall- oder keramikstabes mit gedrallten innenbohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes mit mindestens einer ge­ drallten Innenbohrung, bei dem das Mundstück der Preßdüse einen glatten zylindrischen Kanal aufweist.

Hartmetall- oder Keramikstabe mit gedrallten, d. h. schrauben­ förmigen, Innenbohrungen, werden beispielsweise zu Bohrern weiterverarbeitet. Die gedrallten Innenbohrungen bilden dabei die späteren Spül- bzw. Kühlkanäle zur Heranführung des Kühl- und Spülmittels. Aus der EP 0 118 035 ist es bekannt, den aus der Strangpreßeinrichtung austretenden Rohling mittels ent­ sprechender Verdrilleinrichtungen mit einer auf den Material­ fluß, auf die gewünschte Bohrergeometrie und auf den Wendel­ verlauf der Kühlkanäle abgestimmten Winkelgeschwindigkeit zu verdrillen. Hierfür werden neben dem eigentlichen Strangpreß­ werkzeug noch zusätzliche Verdrilleinrichtungen und hierauf abgestimmte Steuer- und Regelorgane benötigt. Durch die von außen an dem aus dem Strangpreßwerkzeug austretenden Rohling angreifende Verdrilleinrichtung kommt es zu unerwünschter Bildung von Riefen, Anpreßmarken und Einschnürungen. Aus der DE 36 00 681 A1 ist ein Strangpreßwerkzeug bekanntgeworden, bei dem die Strangpreßmasse bereits während des Strangpreß­ vorgangs wendelförmig verdrillt wird. Zu diesem Zweck weist das Strangpreßwerkzeug eine Düse auf, an deren Innenmantel wenigstens ein in Preßrichtung wendelförmig verlaufender Steg angeordnet ist, der der durch die Düse gepreßten Strangpreß­ masse von radial außen her eine Drallbewegung aufzwingt. Zur Bildung der gedrallten Bohrungen sind elastische Stifte vor­ gesehen, die in den Düseninnenraum ragen und den gewünschten Spülbohrungsdurchmesser aufweisen. Mit diesem Strangpreßwerk­ zeug läßt sich keine gleichmäßige, über den gesamten Quer­ schnitt des Rohlings wirkende Drallbewegung erzeugen, so daß die notwendige Geometrie der gedrallten Innenbohrungen kaum eingehalten und erhalten werden kann. Wegen der am Düsenin­ nenmantel angeordneten Stege läßt sich auch kein Stabmaterial mit glatter Mantelfläche erzeugen; vielmehr weist das erzeug­ te Stabmaterial an seiner Mantel- oder Außenfläche ausgepräg­ te wendelförmige Eindrückungen auf. Außerdem kommt es wegen des abrasiven Verhaltens der verarbeiteten Hartmetall- bzw. Keramikmasse zu einem schnellen Verschleiß der Drallstege, so daß die Standzeit des Werkzeugs gering ist. Die Wiederauf­ arbeitung der Düsen z. B. durch Innenerodieren ist kostspie­ lig und verteuert damit die Herstellung der Hartmetall- bzw. Keramikstäbe. Schließlich wurde auch schon ein Strangpreßwerk­ zeug vorgeschlagen, das im Inneren eine als Drallschnecke aus­ gebildete Dralleinrichtung aufweist, mit deren Hilfe die Strangpreßmasse während des Strangpreßvorgangs schon inner­ halb des Strangpreßwerkzeugs eine Drallbewegung erhält und das einen glatten zylindrischen Kanal aufweisende Düsenmund­ stück mit Drall verläßt. Die Bildung der wendelförmigen Innen­ bohrungen erfolgt durch an der Dralleinrichtung befestigten elastischen Fäden oder durch aus der Dralleinrichtung austre­ tendes und in den Massestrom eingepreßtes fadenförmiges Ma­ terial.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Strangpreßwerk­ zeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 weiter zu verein­ fachen und die Qualität der hiermit hergestellten Stabrohlin­ ge weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß koaxial innerhalb der Preßdüse des Strangpreßwerkzeugs ein Träger angeordnet ist, der entsprechend der Anzahl der gewünschten Innenbohrungen mehrere in das Düsenmundstück hineinragende Fäden trägt, die entsprechend der Lage der Innenbohrungen in verschiedenem radialen Abstand von der Längsachse angeordnet und befestigt sind. Dabei ist der Fadenträger und/oder das Düsenmundstück drehbar ausgebildet, d. h. Fadenträger und/oder Düsenmundstück rotieren um die Längsachse. Es ist also keine besondere Drall­ einrichtung erforderlich, die der gesamten durch die Düse gepreßten Masse einen Drall aufzwingt. Beim Strangpreßwerk­ zeug nach der Erfindung rotiert die Strangpreßmasse nicht, während der Fadenträger und/oder das innen glatte Düsenmund­ stück in Rotation gebracht wird bzw. werden. Der Steigungs­ winkel der erzeugten Drallkanäle wird also durch die Rotations­ geschwindigkeit des Fadenträgers bzw. des Düsenmundstücks und die Strömungsgeschwindigkeit der Preßmasse bestimmt. Bei rotierender glatter Düse, also einer Düse bzw. einem Düsen­ mundstück ohne Vorsprünge, Stege od. dgl., wird unter dem hohen Preßdruck der Presse und durch die Oberflächenreibung der Düse erreicht, daß die austretende Preßmasse nahezu schlupffrei mitrotiert. Zum Drehen des Fadenträgers ist inner­ halb der Preßdüse ein Antrieb angeordnet. Der Fadenträger ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als sich zum Düsenmundstück hin verjüngende Nabe gestaltet, d. h. sie weist die Form einer Propellernabe ohne Flügel auf. Zweckmäßiger­ weise ist die Nabe als Hohlnabe ausgebildet und weist mehrere, auf verschiedenen Teilkreisen liegende Bohrungen auf, in die die Fäden eingehängt sind. Diese Fäden tragen nach einem wei­ teren Merkmal an ihrem in das Düsenmundstück ragenden Enden metallische oder andere, ein Magnet- oder elektrisches Feld beeinflussende Teile. Hierdurch kann die Rotationsgeschwin­ digkeit der Fäden und damit indirekt bei bekannter Auspreß­ geschwindigkeit der plastischen Masse die Drallsteigung ge­ messen werden. Durch die in vorbestimmten Abständen und in vorbestimmter Anzahl angeordneten Fäden des Fadenträgers wer­ den im Massestrom stromabwärts rotationssymmetrisch angeord­ nete schraubenförmig verlaufende Kanäle erzeugt, die hohe Präzision aufweisen. Die Drallkanäle können auch durch aus dem Fadenträger austretendes plastisches Material erzeugt werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Strangpreßwerkzeug in schema­ tischer abgebrochenen Darstel­ lung und

Fig. 2 die Vorderansicht des Fadenträ­ gers mit Befestigungspunkten für die Fäden auf verschiedenen Teilkreisen.

Das Strangpreßwerkzeug besteht im wesentlichen aus dem Gehäu­ se 1, das in die einstückig mit ihm ausgebildete, sich konisch verjüngende Düse 2 übergeht. Das Düsenmundstück 3 weist einen glatten zylindrischen Kanal 4 auf und ist entweder einstückig mit der Düse 2 oder aber als getrenntes Teil, wie dargestellt, ausgebildet. Innerhalb der Preßdüse 2 ist in koaxialer Anord­ nung ein Dorn 5 vorgesehen, an dem der Fadenträger 6 befestigt ist. Dieser Fadenträger 6 ist in der Art einer Propellernabe etwa paraboloidförmig gestaltet und hohl ausgebildet. Wie in Fig. 2 zu erkennen, sind am Fadenträger 6 mehrere Befesti­ gungsbohrungen 7 angeordnet, die auf verschiedenen Teilkrei­ sen liegen, d. h. von der Längsachse 8 verschieden großen ra­ dialen Abstand besitzen. In diesen Bohrungen 7 sind jeweils elastische Fäden 9 befestigt, und zwar in einer Anzahl, die der Anzahl der späteren gedrallten Innenbohrungen entspricht. Die Fäden 9 ragen in das Düsenmundstück 3 hinein. Das Düsen­ mundstück 3 kann feststehend ausgebildet sein. Es kann aber auch drehbar sein. Auch der Fadenträger 6 kann feststehend oder aber drehbar ausgebildet sein. Im Falle der drehbaren Ausbildung von Fadenträger 8 und Düsenmundstück 3 ist jeweils ein Antrieb vorgesehen, um den Fadenträger 8 bzw. das Düsen­ mundstück 3 in Rotation zu versetzen. In Fig. 1 ist innerhalb des Dorns 5 ein Antrieb 10 angeordnet, der über die Welle 11 mit dem Fadenträger 6 in Verbindung steht und diesen in Rotation versetzt, wie durch den Pfeil A angedeutet. Die Ro­ tation des Düsenmundstücks 3 ist durch den Pfeil B symboli­ siert. Die innerhalb des Ringspalts 12 zwischen Dorn 5 und Gehäuse 1 bzw. Düse 2 befindliche Keramik- bzw. Hartmetall­ masse wird durch eine nicht weiter gezeigte Preßvorrichtung (Extruder, Kolben usw.) am Fadenträger 6 vorbei in das Düsen­ mundstück 3 gepreßt und tritt als Stabrohling 13 aus, der anschließend durch Sintern weiterbehandelt wird.

Es bestehen nun verschiedene Möglichkeiten, um in diesem Stab­ rohling 13 die gedrallten Innenbohrungen 14 zu erzeugen. Zum einen kann der Fadenträger 6 in Rotation versetzt werden. Hierbei wird der Träger 6 von innen her durch den Antrieb 10 mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit angetrieben, um die gewünschte Drallform zu erzeugen. Die Strangpreßmasse wird ausgepreßt und rotiert nicht. Die Rotationsgeschwindig­ keit des Fadenträgers 6 und die (axiale) Strömungsgeschwin­ digkeit der Preßmasse bestimmen den Steigungswinkel der er­ zeugten Drallkanäle 13. Das Düsenmundstück 3 steht fest, d. h. rotiert nicht. In einem anderen Falle, bei dem das Düsenmund­ stück 3 drehbar ist und der Fadenträger 6 feststeht, d. h. keinen Antrieb aufweist, wird das glatte Düsenmundstück 3 in Rotation gemäß Pfeil B versetzt. Es hat sich gezeigt, daß durch den hohen Preßdruck der Presse und die Oberflächenreibung in der glatten rotierenden Düse 3, obwohl diese keinerlei Vor­ sprünge od. dgl. aufweist, die austretende Preßmasse fast schlupffrei mitrotiert. Es werden deshalb auch auf diese weise Rohlinge mit exakt gedrallten Innenbohrungen erzielt. Schließ­ lich können sowohl der Fadenträger 6 als auch das Düsenmund­ stück 3 rotierend ausgebildet sein, so daß eine Überlagerung der Rotationsbewegung der Düse 3 und des Fadenträgers 6 erhal­ ten wird. Bei gleichgerichteten Rotation von Düse und Faden­ träger findet also eine Verstärkung der Rotation, bei entge­ gengesetzter Rotation von Düse und Fadenträger eine Abschwa­ chung der Rotation und damit des Dralls der Innenbohrungen statt. Der Fadenträger 6 kann beispielsweise mit konstanter Geschwindigkeit rotieren, während die Rotationsgeschwindigkeit der Düse 3 variabel ist und evtl. Drallfehler ausgleicht. Um die Rotationsgeschwindigkeit der Fäden 9 zu messen und damit bei bekannter Auspreßgeschwindigkeit der Masse die Drallstei­ gung festzustellen, tragen die Enden der Fäden 9 im Bereich innerhalb des Düsenmundstücks 3 metallische oder andere, ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld beeinflussende Teile. Mit einer außen angeordneten, nicht weiter gezeigten Meßein­ richtung kann sodann die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt und je nach den Erfordernissen geändert werden. Insgesamt er­ gibt sich als ein einfach aufgebautes Strangwerkzeug, mit dem an der Mantelfläche völlig glatte Stabrohlinge mit hoch­ präzis gedrallten Innenbohrungen erzeugt werden können.

Anstelle der elastischen Fäden 9 kann zur Erzeugung der Drall­ kanäle 14 auch plastisches Material in den Massestrom einge­ preßt werden. Dabei tritt dieses plastische Material faden­ förmig aus den Bohrungen 7 des Trägers 6 aus, wobei die Boh­ rungen 7 noch mit nicht weiter dargestellten Kanälen und einer entsprechend ausgebildeten Preßkammer od. dgl. in Verbindung stehen. Das plastische fadenförmige Material enthält als Füll­ masse ein metallisches Pulver, das das Magnet- oder elektri­ sche Feld einer ebenfalls nicht weiter gezeigten Meßeinrich­ tung beeinflußt und zur Bestimmung der Rotationsgeschwindig­ keit herangezogen wird. Auch mit dieser Variante des Strang­ preßwerkzeugs lassen sich Stabrohlinge mit glatter Mantel­ fläche und exakten Drallbohrungen herstellen.

Claims (8)

1. Strangpreßwerkzeug zur Herstellung eines Hartmetall- oder Keramikstabes mit mindestens einer gedrallten Innenboh­ rung, bei dem das Mundstück der Preßdüse einen glatten zylindrischen Kanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial innerhalb der Preßdüse (2) ein Träger (6) angeord­ net ist, der entsprechend der Anzahl der gewünschten In­ nenbohrungen (14) mehrere in das Düsenmundstück (3) hin­ einragende elastische Fäden (9) und/oder Kanäle bzw. Boh­ rungen (7) zum fadenförmigen Einpressen eines plastischen Materials in den Massestrom aufweist, die entsprechend der Lage der Innenbohrungen (14) in verschiedenen radialen Ab­ ständen von der Achse (8) befestigt bzw. angeordnet sind.

2. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (6) drehbar ausgebildet ist, wobei in­ nerhalb der Preßdüse (2) bzw. des Dorns (5) ein Antrieb (10) angeordnet ist.

3. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei feststehendem Fadenträger (6) das Mundstück (3) der Düse drehbar ist.

4. Strangpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sowohl der Fadenträger (6) als auch das Düsen­ mundstück (3) drehbar ausgebildet sind.

5. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Fadenträger (6) als sich zum Düsenmundstück (3) hin verjüngende Nabe gestaltet ist.

6. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fäden (9) an ihren in das Düsenmundstück (3) ragenden Enden metallische oder andere, ein Magnet- oder elektrisches Feld beeinflussende Teile aufweisen.

7. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das in den Massestrom eingepreß­ te plastische Material als Füllmasse ein metallisches Pul­ ver zur Beeinflussung des Magnet- oder elektrischen Fel­ des einer Meßeinrichtung enthält.

8. Strangpreßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die die Fäden (9) tragende bzw. das fadenförmige Material auspressende Nabe (6) als Hohl­ nabe ausgebildet ist und mehrere Bohrungen (7) auf ver­ schiedenen Teilkreisen aufweist, in die die Fäden (9) ein­ gehängt sind bzw. aus denen das plastische Material aus­ gepreßt wird.