-
Verfahren und Vorrichtung zur spanlosen Formung von im wesentlichen
scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere Platinen Die Erfindung bezieht sich auf
ein spanloses Verfahren zur Formung von scheibenförmigen Werkstücken, insbesondere
von Platinen, aus Rohlingen, die quer zur Faserrichtung von einem Stabe abgeschnitten
werden, und auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens. Diese spanlose, grat-
und abfallfreie Formung von scheibenförmigen Werkstücken wird erreicht durch stirnseitigen
Druck auf einen eingegrenzten Rohling, der .quer zur Faserrichtung von einem Stabe
abgeschnitten, mittels geeigneter Vorrichtungen gezwungen wird, einen im Verhältnis
zur Rohlingslänge niedrigen Raum durch einen in die Breite erfolgenden Fließpreßvorgang
auszufüllen. Dieser Fließpreßvorgang in Breitungsrichtung erfolgt durch einen Ringspalt,
der durch die Stirnfläche der den Rohling eingrenzenden Matrize und eines bewegbaren
Gegenstempels gebildet wird. Das zur Breitung benötigte Werkstoffvolumen fließt
aus der Mitte des sich bildenden Werkstückes durch Stempeldruck auf den in der Matrize
eingegrenzten Rohling nach.
-
Um den Werkstoffzusammenhang, insbesondere für nachfolgende Weiterformungen
zu erhalten, ist es zweckmäßig, das Breitfließen nicht zu plötzlich ablaufen zu
lassen. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß das Fließen in Breitungsrichtung
abgebremst wird. Zu diesem Zweck sind Teile der Vorrichtung derart ausgebildet,
daß der in Breitungsrichtung ablaufende Fließpreßvorgang nicht
allein
durch Veränderlichkeit der Gegenstempelbewegung steuerbar ist, sondern daß zusätzlich
durch Formgebung des auszufüllenden Werkzeughohlraumes ein Abbremsen des Werkstoffflusses;
insbesondere durch Erhöhung der äußeren Reibung, bewirkt wird.
-
Eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eines der beiden den Formraum bildenden Preßwerkzeuge eine Stirnfläche
mit zentrischer, in dem Umfang ausmündender Vertiefung bat. Diese Vertiefung kann
in Form einer Kalotte am Gegenstempel ausgeführt sein, so daß das '\Verkstficl:
nach der Umformung eine ebene und eine konvexe Stirnfläche erhält. Die Vertiefung
der Stirnseite kann aber auch am Gegenstempel und/oder an der Matrize treppenförmig
verlaufen, so daß das Werkstück entsprechende Absätze erhält. In jedem dieser Fälle
wird erreicht, daß der in Breitungsrichtung ablaufende Fließpreßvorgang durch Erhöhung
der inneren Reibung im Werkstück und insbesondere durch Erhöhung der äußeren Reibung
zwischen Werkzeug und Werkstück abgebremst wird, weil der Werkstoff in einen Raum
einfließen muß, der sich vom Ringspalt aus allmählich oder stufenweise verengt.
-
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der nur teilweise
gezeichneten Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens dargestellt, und zwar zeigt
Abb. i einen Schnitt durch die Vorrichtung, deren einzelne Teile nebst dem von einem
Rundstab abgeschnittenen Rohling sich in der Bereitschaftsstellung zum Verarbeiten
befinden, Abb. a einen Schnitt durch die Vorrichtung, bei dem die einzelnen Teile
in derjenigen Stellung gezeigt sind, in der sie sich bei der ersten Phase des Preßv
organges befinden, Abb. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung, bei dem die einzelnen
Teile in derjenigen Stellung gezeigt sind, in der sie sich bei der zweiten Phase
des Preßvorganges befinden, Abb. 4. einen Schnitt durch die Vorrichtung, bei dem
die einzelnen Teile in derjenigen Stellung gezeigt sind, in der sie sich bei Beendigung
des Preßvorganges befinden, wobei das scheibenförmige Werkstück aber noch zwischen
den beiden Preßstempeln festgehalten wird, Abb. 5 einen Schnitt durch die Vorrichtung
mit gelöstem Werkstück, Abb. 6 eine Einzelheit im Schnitt, Abb.7 einen Schnitt durch
den Gegenstempel mit treppenförmiger Stirnfläche und Abb.8 einen Schnitt durch eine
Matrize mit ebenfalls treppenförmiger Stirnfläche.
-
In der Zeichnung ist mit i die Matrizenplatte bezeichnet, die eine
horizontale Ausnehmung 2 aufweist; die dem Profilstab R den Durchtritt gestattet.
In der Matrizenplatte i ist die mit einer zentralen Bohrung versehene, zur Aufnahme
des vorderen Endes des Profilstabes R dienende Messerbüchse 3 gelagert, die unter
dem Einfluß der nur teilweise dargestellten Stange q. steht und die in vertikaler
Richtung zum Vorkerben des Abschnittes nach oben begrenzt verschiebbar ist. Mit
der Messerbüchse 3 wirken die beiden Messerhälften 5, 5' zusammen, die im Schlitten
6 angeordnet sind und die unter dem Einfluß der Stange 7 stehen. Die Messerhälften
sind in vertikaler Richtung so weit verschiebbar, daß sie den Rohling nach dem Abscheren
bis vor die Führungshülse 8 fördern können. Der Rohling wird mit dem Eindrücker
16 in die Führungshülse 8 eingeschoben und in derselben von einem unter der Wirkung
einer nicht gezeichneten Feder stehenden Bolzen 9 festgehalten. Die Bahrung der
Führungshülse 8 fluchtet mit der in der Matrize io vorgesehenen Bohrung. Die Stirnfläche
der Matrize io hat an ihrem Ende einen Ansatz i i, der in das entsprechend ausgebildete
Ende der Führungsbüchse 12 faßt. In dieser ist der nur teilweise gezeichnete Gegenstempel
13 angeordnet, der unter dem Einfluß nicht näher dargestellter Antriebsorgane steht.
Die Stirnfläche des Gegenstempels 13 ist mit einer konkav von der Mitte sich zum
Umfang erstreckenden Vertiefung 14. versehen. Mit dem Gegenstempel 13 wirkt der
Preßstempel 15 zusammen, der einen wesentlich kleineren Durchmesser hat als der
Gegenstempel 13. Der Preßstempel 15 steht unter dem Einfluß nicht näher dargestellter
Antriebsorgane, und zwar ist das übersetzungsverhältnis so gewählt, daß der Preßstempel
15, der den in der Matrize io eingegrenzten Rohling zum Ausfließen bringt, im nämlichen
Zeitraum einen längeren Weg zurücklegt als der Gegenstempel 13.
-
Angenommen, man wolle gemäß dem vorliegenden Verfahren und unter Benutzung
der vorbeschriebenen Vorrichtung ein scheibenförmiges Werkstück P (Abb. .4 und 5)
von kreisrunder Form herstellen. Der Rohling sei durch die 1Iesser 3, 5, 5' von
dem Rundstab R abgeschnitten und wie aus Abb. i ersichtlich, durch den Eindrücker
16 in die Führungshülse 8 eingeschoben worden, wo er durch den unter Federwirkung
stehenden Bolzen 9 gehalten wird. Der Gegenstempel 13 und der Preßstempel15 werden
unter dem Einfluß ihrer Antriebsorgane gegeneinander bewegt, wobei die Einrichtung
so getroffen ist, daß der Preßstempel 15, der den Werkstoff verschieben muß, einen
größeren Weg zurücklegt als der mit ihm zusammenwirkende Gegenstempel 13. Bei Beginn
des Fließvorganges wird das dem Preßstempel 15 abgekehrte Ende des Rohlings, wie
aus Abb. a ersichtlich, in die tiefste Stelle der an der Stirnseite des Gegenstempels
13 vorgesehenen Vertiefung 14 gedrückt. Da diese einen sich radial nach außen verengenden
Hohlraum ergibt, wird der Werkstoff bei dem in die Breite erfolgenden Fließpreßvorgang
durch Vergrößerung der inneren und insbesondere äußeren Reibung abgebremst, so daß
die Homogenität des Werkstoffes während der Umformung beim Fließprozeß mit Sicherheit
erhalten wird.
-
Der Preßstempel15 wird während des Fließvorganges so weit vorgeschoben,
daß er, wie aus Abb. 3 ersichtlich, .etwas über die Stirnfläche der Matrize io vorsteht.
In dieser Stellung ist die
Preßform geschlossen. Der Werkstoff fließt
über den vorstehenden Teil des Preßstempels 15, dessen Antriebsorgane so ausgebildet
sind, daß er in der in Fig.3 gezeigten Stellung kurzzeitig stillsteht, vollends
in die Preßform aus. In der letzten Phase des Fließvorganges wird der Preßstempel
15 unter dem Einfluß nicht dargestellter Antriebsmittel so weit zurückgezogen, daß,
wie aus Abb.4 ersichtlich, das vordere Ende des Preßstempels 15 mit der Stirnfläche
der Matrize io bündig ist. Der Gegenstempel 13 preßt nunmehr durch stirnseitigen
Enddruck das scheibenförmige Werkstück in die gewollte Form aus. Das Werkstück erhält
auf der dem Preßstempel 15 zugekehrten Seite eine vollständig glatte Stirnfläche
und verläßt Bratfrei die Preßform, weil der stirnseitige Enddruck des Gegenstempels
13 wohl die anfängliche Vertiefung im scheibenförmigen Werkstück, entstanden
durch den vorstehenden Preßstempel 15, wieder ebnet, aber keinen Grat zwischen den
Preßstempel 15 und seine Führung in der Matrize io einpressen kann.
-
Der Preßstempel 15 kann aber auch durch entsprechende Steuerung über
die Stirnfläche der Matrize io herausragend oder bereits vor Erreichen der Stirnfläche
der Matrize io angehalten werden, so daß bei dem stirnseitigen Enddruck des Gegenstempels
13 scheibenförmige Werkstücke mit einseitiger Ausnehmung oder einseitigem schaftförmigem
Ansatz erzeugt werden.
-
Je nach dem Verwendungszweck der nach dem beschriebenen Verfahren
hergestellten scheibenförmigen Werkstücke können diese nach erfolgtem Fließpreßvorgang
einer anschließenden Weiterformung, vorzugsweise nach einer Zwischenglühung, unterzogen
werden.
-
Das Loslösen der Platine P von der Matrize io geschieht durch den
Preßstempel 15, während das Loslösen der Platine P von dem Gegenstempel
13
durch den Abstreifer a bewirkt wird.
-
Der Gegenstempel 13 könnte auch, wie in Abb. 7 gezeigt, an
seiner Stirnfläche mit einer treppenförmigen Vertiefung 17 versehen sein, wodurch
der Werkstoff beim Breitungsvorgang ebenfalls abgebremst wird.
-
Es ist ferner, wie in Abb. 8 gezeigt, eine Ausführungsform denkbar,
bei welcher die Matrize io stirnseitig eine treppenförmige Vertiefung 18 zum vorbeschriebenen
Zweck hat.
-
Das beschriebene Verfahren besitzt den Vorteil, daß es ein Brat- und
abfallfreies Formen ermöglicht und den Fließprozeß durch das Abbremsen des fließenden
Werkstoffes homogenisiert. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die radial gleichförmige
Faserrichtung des erzeugten Werkstückes.
-
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet zweckmäßig automatisch.