DE9318272U1 - Werkzeug für die spanlose Verformung von Werkstücken - Google Patents

Description

- 1 - eigenes Zeichen

S 85. 22. DE 1 22.11.93

Werkzeug für die spanlose Verformung von Werkstücken

Beim spanlosen Umformen von Werkstücken, wie z.B. beim Ziehen oder Biegen von Blechteilen, werden Werkzeuge eingesetzt, bei denen ein erster Werkzeugteil meist ortsfest angeordnet ist und bei denen ein zweiter Werkzeugteil relativ zum ersten Werkzeugteil verschiebbar geführt ist und mittels einer Betätigungsvorrichtung betätigt wird. Bei der Relativbewegung der beiden Wekzeugteile treten häufig Kräfte au-f, deren Kraftrichtung mit der relativen Bewegungsbahn der beiden Werkzeugteile einen Winkel einschließt. Größere Werkzeuge für kompliziertere Werkstücke sind vielfach so ausgebildet, daß neben einem ersten Paar Werkzeugteile die gewissermaßen das Hauptwerkzeug bilden und in der Hauptbewegungsrichtung der Werkzeugmaschine relativ zueinander verschiebbar geführt sind, noch weitere Paare von Werkzeugteilen vorhanden sind, die in einer von der Hauptbewegungsrichtung abweichenden Bewegungsrichtung relativ zueinander verschiebbar geführt sind, um an dem Werkstück zusätzliche Verformungen oder nach Ausstanzungen auszuführen. Die Betätigungsvorrichtungen für diese weiteren Werkzeugteile weisen wenigstens je ein paar aufeinander abgestimmter Betätigungsteile auf, von denen das eine Betätigungsteil als primäres Betätigungsteil längs der Krafteinleitungsrichtung des zugeordneten Kraftantriebes verschiebbar geführt ist und von denen das andere Betätigungsteil als sekundäres Betätigungsteil mit dem zu betätigenden Werkzeugteil verbunden ist. Die beiden Betätigungsteile wirken über zwei Gleitflächen aufeinander ein, von denen eine Gleitfläche am primären Betätigungsteil und die andere Gleitfläche am sekundären Betätigungsteil angeordnet ist, wobei die Flächennormale der beiden Gleitflächen einen Winkel sowohl mit der Bewegungsbahn des primären Betätigungsteils wie auch mit der Bewegungsbahn des sekundären Betätigungsteils einschließt. Die eine dieser Gleitflächen wird durch eine Fläche eines Gleit-

flächenteils aus einem homogenen metallischen Werkstoff, wie z.B. Stahl oder Grauguß gebildet. Die andere Gleitfläche wird durch eine Fläche eines Gleitflächenteils gebildet, das einen Grundkörper aus Bronze aufweist, der mit Ausnehmungen versehen ist, die mit einem festen Schmierstoff, wie z.B. Graphit, Molybdändisulfid oder Polytetraflourethylen ausgefüllt sind.

Bei diesen Gleitflächenpaarungen reicht die Schmierwirkung der festen Schmierstoffe oft nicht aus, um einen Verschleiß beider Gleitflächenteile zu vermeiden. Besonders betroffen sind davon in der Regel die Gleitflächenteile mit dem Grundkörper aus Bronze. Dieser Verschleiß läßt sich durch Zugabe von flüssigen oder pastösen Schmierstoffen nur unwesentlich vermindern, weil durch die hohe Flächenpressung zwischen den Gleitflächen die zusätzlichen Schmierstoffe bald herausgequetscht sind. Die zusätzlichen flüssigen oder pastösen Schmierstoffe haben manchmal den Nachteil, daß sie die Festschmierstoffe in den Ausnehmungen der Grundkörper erweichen und in ungünstigen Fällen sogar auswaschen, so daß der Verschleiß der Gleitflächen dadurch eher beschleunigt als verzögert wird.

Mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen wird die Aufgabe gelöst, Werkzeug für die spanlose Verformung zu schaffen, bei denen der Verschleiß der Gleitflächenteile geringer als bei den herkömmlichen Werkzeugen ist.

Die Kombination von Gleitflächenteilen aus einem metallisehen Werkstoff mit Gleitflächenteilen aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebeeinlagen und mit Einlagerung aus Lamellengraphit erweist sich als überraschend verschleißfest. Hinzu kommt, daß diese Gleitflächenpaarungen lediglich während einer sehr kurzen Einlaufzeit eine Schmierung erfordern. Dadurch, daß der nichtmetallische Gleitflächenteil keinerlei Ausnehmungen für einen Festschmierstoff aufweist, bildet sich nach einer sehr kurzen Einlaufzeit

bereits eine vollflächige Anlage beider Gleitflächenteile, wodurch sich die Flächenpressung zwischen den beiden Gleitflächen auf einen Kleinstwert verringert und auf diese Weise zusätzlich zur Vermeidung weiteren Verschleißes beiträgt. Ein weiterer Vorteil ist, daß der nichtmetallische Werkstoff der einen Art Gleitflächenteile wesentlich billiger ist und außerdem die Bearbeitungskosten entfallen, die bei den bekannten metallischen Gleitflächenteilen für das Herstellen der Ausnehmungen für den Festschmierstoff auftreten.

Die neue Kombination der Gleit flächenteile hat auch noch den Vorteil, daß bei denjenigen Gleitflächenteilen, die beim Betrieb des Gesamtwerkzeuges einander nicht ständig berühren sondern erst nach einem gewissen Relativweg der zugeordneten Werkzeugteile aufeinandertreffen, die Geräuschentwicklung wesentlich geringer ist als bei den herkömmlichen Werkzeugen.

Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 2 werden die oben genannten Vorteile hinsichtlich der Verminderung bzw. der Vermeidung des Verschleißes auch bei den Führungsteilen erreicht.

Mit einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 wird eine besonders günstige Werkstoffpaarung erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles eines Werkzeuges näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines Biegewerkzeuges mit mehreren Einzelwerkzeugen;

Fig. 2 eine Ausschnittvergrößerung der Einzelheit "A" in Fig. 1.

Das Biegewerkzeug 10 als Ganzes weist mehrere Einzelwerkzeuge auf, nämlich ein Hauptbiegewerkzeug 11, ein Nebenbiegewerkzeug 12 am rechten Randbereich des Hauptbiegewerkzeuges 11 und ein Präge- oder Lochwerkzeug 12 am linken

Randbereich des Hauptbiegewerkzeuges 11. Die einzelnen Teile der Einzelwerkze-uge sind teils an einem Werkzeugoberteil 14 und teils an einem Werkzeugunterteil 15 angeordnet.

Das Hauptbiegewerkzeug 11 weist einen Biegestempel 16 auf, dessen dem nicht dargestellten Werkzeug zugekehrte Seite als Abschnitt einer Hohlzylindermantelfläche ausgebildet ist. Der Biegestempel 16 ist am Werkzeugoberteil mittels zweier Führungsvorrichtungen verschiebbar geführt und mittels einer nicht dargestellten Feder am Werkzeugoberteil 14 elastisch nachgiebig abgestützt. Dem Biegestempel 16 stehen zwei Auflageteile 18 und 19 gegenüber, deren dem Biegestempel 16 zugekehrte Seite auf dessen Unterseite abgestimmt ist. Der Auflageteil 18 ist am Werkzeugunterteil 15 starr angeordnet.

Der Auflageteil 19 ist mittels einer Führungsvorrichtung 21 am Werkzeugunterteil 15 in waagerechter Richtung verschiebbar geführt.

Der Biegestempel 16 weist an dem in Fig. 1 rechts gelegenen Randbereich eine Stempelleiste 22 auf, die an den Biegestempel 16 einstückig anschließt und die parallel zur Bewegungsrichtung des Biegestempels 16 ausgerichtet ist. Die Stempelleiste 22 wirkt mit einer Auflageleiste 23 zusammen, die am Auflageteil 19 seitlich angeordnet ist.

Ein auf den Auflageteilen 18 und 19 aufliegendes anfänglich ebenes Werkstück in Form einer Blechtafel, das in Fig. 1 nicht dargestellt ist, erhält beim Niedergang des Werkzeugoberteils 14 durch den Biegestempel 16 eine seiner konkaven Unterseite entsprechende Krümmung und hat anschließend die Form eines Zylindermantelabschnittes. Ein über die Auflageleiste 13 nach rechts überstehender Flächenabschnitt des Werkstückes wird durch die Stempelleiste 22 um die Kante der Auflageleiste 23 herum nach unten abgewinkelt.

Das Nebenbiegewerkzeug 12 weist eine Stempelleiste 24 auf, die unterhalb der Stempelleiste 22 des Hauptbiegewerkzeuges 11 und der Auflageleiste 23 des Auflageteils 19

angeordnet ist und mit einem als Führungsteil wirkenden Schütte 25 verbunden ist. Mittels einer Gleitführung 26 kann der Schlitten 25 und damit die Stempelleiste 24 horizontal verschoben werden, wobei sie einen zwischen der Stempelleiste 22 und der Auflageleiste 23 nach unten vorstehenden Flächenabschnitt des Werkstückes abwinkelt, so daß er unterhalb der Auflageleiste 23 in Richtung auf den Auflageteil 19 hin ausgerichtet ist. Damit das Werkstück nach dieser Formgebung lotrecht aufwärts angehoben werden kann, ist der Auflageteil 19 mittels der Führungsvorrichtung 21 waagerecht verschiebbar ausgebildet.

Der Schlitten 25 mit der Stempelleiste 24 wird mittels einer Betätigungsvorrichtung 27 verschoben. Die Betätigungsvorrichtung 27 weist zwei aufeinander abgestimmte Betätigungsteile auf. Das eine Betätigungsteil ist keilförmig ausgebildet und wird daher kurz als Betätigungskeil 28 bezeichnet. Er ist als primäres Betätigungsteil mit dem Werkzeugoberteil 14 verbunden und dadurch mit dessen Kraftantrieb gekoppelt. Das andere Betätigungsteil wird durch eine Abschrägung 29 des Schlittens 28 gebildet, die an dessen von der Stempelleiste 24 abgekehrten Seite vorhanden ist. Die beiden Betätigungsteile 28 und 29 wirken über zwei Gleitflächen auf einander ein, von denen je eine an je einem Gleitflächenteil 31 bzw. 32 vorhanden ist, das mit dem zugeordneten Betätigungsteil verbunden ist.

Neben der Betätigungsvorrichtung 27 ist noch eine Führungsvorrichtung 33 vorhanden, mittels der die Reaktionskraft der Betätigungsvorrichtung 27 auf eine Stützwand 34 übertragen wird, die über ein Bodenplatte 35 mit dem Auflageteil 19 verbunden ist. An dieser Bodenplatte 35 ist der eine Führungsteil der Führungsvorrichtung 21 angeordnet, deren anderer Führungsteil am Werkzeugunterteil 15 angeordnet ist.

Das Präge- oder Lochwerkzeug 13 weist einen Präge- oder Lochstempel 36 auf, der mittels einer Führungsvorrichtung in waagerechter Richtung verschiebbar geführt ist. Als Gegenstück des Lochstempels 36 dient ein Seitenwandbereich des Auflageteils 18.

Die Führungsvorrichtung 37 weist eine Gleitführung 38 mit zwei Führungsteilen 41 und 42 auf. Das Führungsteil 41 ist an einer Tragplatte 43 des Werkzeugunterteils 15 angeordnet und das Führungsteil 42 ist an einem Schlitten 44 angeordnet, wie anhand Fig. 2 im einzelnen erläutert wird.

Der Schlitten 44 der Führungsvorrichtung 37 und damit der Präge- oder Lochstempel 36 wird mittels einer Betätigungsvorrichtung 45 betätigt. Die Betätigungsvorrichtung 45 ist ähnlich der Betätigungsvorrichtung 27 ausgebildet und weist zwei aufeinander abgestimmte Betätigungsteile auf. Das Betätigungsteil 46 ist als primäres Betätigungsteil wiederum mit dem Werkzeugoberteil 14 verbunden. Das sekundäre Betätigungsteil wird durch die Abschrägung 47 des Schlittens 44 gebildet, die an dessen vom Präge- oder Lochstempel abgekehrten Seite vorhanden ist. Die beiden Betätigungsteile wirken über zwei Gleitflächen 48 und 49 aufeinander (Fig. 2), von denen die Gleitfläche 48 an einem Gleitflächenteil 51 vorhanden ist, das am Betätigungskeil angeordnet ist, und von denen die Gleitfläche 49 an einem Gleit flächenteil 52 vorhanden ist, das am Schlitten 44 angeordnet ist.

Die Reaktionskraft der Betätigungsvorrichtung 45 wird mittels einer Führungsvorrichtung 53 auf einen Wandteil 54 des Werkzeugunterteils 15 übertragen. Die Führungsvorrichtung 53 weist dafür eine Gleitführung 55 mit zwei Führungsteilen 56 und 57 auf. Der eine Führungsteil 56 ist am Wandteil 44 des Gehäuseunterteils 15 angeordnet. Der andere Führungsteil 57 ist an der vom Gleitflächenteil 51 abgekehrten Seite des Betätigungskeils 46 angeordnet.

Der Schlitten 44 führt mit Hilfe der Gleitführung 38 eine hin- und hergehende waagerechte Verschiebebewegung aus, die in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 58 veranschaulicht wird. Zu diesem Zweck sind an den beiden Führungsteilen 41 und 42 der Gleitführung 38 die einander zugekehrten Gleitflächen 61 bzw. 62 waagerecht ausgerichtet. Zur Schaffung einer guten Gleitpaarung, d.h. einer Werkstoffpaarung mit guten Gleiteigenschaften, die außerdem möglichst verschleißarm ist und daher eine längerwährende einwandfreie Führung ermöglicht, ist am Führungsteil 41 zumindest der Bereich der Gleitfläche 61, vorzugsweise das gesamte Führungsteil 41, aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebeeinlage und mit Einlagerungen aus Lamellengraphit hergestellt und in gleicher Weise das Führungsteil 42 zumindest im Bereich der Gleitfläche 62 oder vorzugsweise als Ganzes aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Die Verbindung der Führungsteile 41 und 42 mit dem anschließenden Teil des Werkzeuges 10 ist entweder unlösbar oder lösbar ausgebildet. Das Führungsteil 42 kann ebenfalls unlösbar mit dem Schlitten verbunden sein, in dem es, insbesondere bei Stahlausführung, damit verschweißt wird. Wenn der Werkstoff des Werkzeuges dafür geeignet ist, z.B. bei Grauguß, kann die Gleitfläche 61 aber auch durch entsprechende Bearbeitung des Werkzeugteils selbst daran unmittelbar ausgebildet werden.

Am ehesten in Betracht kommt aber eine Verschraubung zwischen dem Führungsteil 42 und dem Schlitten 44.

Der mit dem Werkzeugoberteil 14 verbundene Betätigungskeil 46 führt mit diesem eine oszillierende lotrechte Ver- Schiebebewegung aus, die in Fig. 2 durch den Doppelpfeil 63 veranschaulicht wird. Dabei wird der Betätigungskeil 46 zusätzlich durch die Gleitführung 55 der Führungsvorrichtung 53 geführt. Dafür dind an den beiden Führungsteilen 56 und 57 die einander zugekehrten Gleitflächen 64 bzw. 65 lotrecht ausgerichtet. Um auch für die Gleitführung 55 eine Werkstoffpaarung mit guten Gleiteigenschaften zu erreichen, die außerdem verschleißarm ist, ist das Führungsteil 56 aus

einem Duroplast mit Faser- oder Gewebeeinlage und mit Einlagerungen von Lamellengraphit hergestellt Das Führungsteil 57 ist wiederum aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und mit dem Betätigungskeil 46 entweder verschraubt oder, bei der Stahlausführung, verschweißt.

Bei der Betätigungsvorrichtung 45 schließen die Flächennormalen der Gleitflächen 48 und 49 einen Winkel sowohl mit der durch den Doppelpfeil 63 angedeuteten Bewegungsrichtung des als primäres Betätigungsteil wirkenden Betätigungskeils 46 wie auch mit der durch den Doppelpfeil 58 angedeuteten Bewegungsrichtung des als sekundäres Betätigungsteil wirkenden Schlittens 44 ein. Die Größe der beiden Winkel richtet sich danach, ob die Verschiebebewegung des primären Betätigungsteils 46 im Verhältnis 1 : 1 in die Verschiebebewegung des sekundären Betätigungsteils 44 umgesetzt werden soll oder ob dabei eine Wegübersetzung oder eine Weguntersetzung und dementsprechend eine Kraftuntersetzung bzw. eine Kraftübersetzung erreicht werden soll. Die Qualität der Gleitflächen 48 und 49 wird hier wiederum dadurch bestimmt, daß etwa für den primären Betätigungsteil 46 ein metallischer Werkstoff verwendet wird und der sekundäre Betätigungsteil 44 aus einem Duroplast mit Faser-oder Gewebeeinlage und mit Einlagerungen aus Lamellengraphit hergestellt ist.

Ähnliche Verhältnisse wie bei den anhand Fig. 2 im einzelnen erläuterten Führungsvorrichtungen 37 und 53 können auch bei anderen Führungsvorrichtungen des Biegewerkzeuges 10 geschaffen werden, z.B. bei den Führungsvorrichtungen 66 und 67, die in Fig. 1 auf der rechten Seite des Biegewerkzeuges 10 vorhanden sind. Sie dienen der Führung des Werkzeugoberteils 14 am Werkzeugunterteil 15. Die Führungsvorrichtung 66 weist eine eben oder prismatisch gestaltete Gleitführung mit zwei Führungsteilen auf, die mit je einer Gleitfläche aneinander anliegen. Von den beiden Führungsteilen ist das eine aus einem metallischen Werkstoff und das

andere aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebeeinlage und mit Einlagerungen aus Lamellengraphit hergestellt. Bei der Führungsvorrichtung 61 ist eine zylindrische Gleitführung vorhanden, die einen zylindrischen Führungszapfen 68 aufweist, der mit dem Werkzeugunterteil 15 verbunden ist. Das zweite Führungsteil ist als Führungsbüchse 69 ausgebildet und mit einem Werkzeugteil 71 verbunden, der Teil des Werkzeugoberteils 14 ist.

Bezugszeichenliste für S 85. 22.*&?*·!·* ·!· ··· «·**.·'

10 Biegewerkzeug

11 Hauptbiegewerkzeug

12 Nebenbiegewerkzeug

13 Präge- oder Lochwerkzeug

14 Werkzeugoberteil

15 Werkzeugunterteil

16 Biegestempel

17 Führungsvorrichtung

18 Auflageteil

19 Auflageteil

21 Führungsvorrichtung

22 Stempelleiste

23 Auflageleiste

24 Stempelleiste

25 Schlitten

26 Gleifführung

27 Betätigungsvorrichtung

28 Betätigungskeil

29 Abschrägung

31 Gleitflächenteil

32 Gleitflächenteil

33 Führungsvorrichtung

34 Stützwand

35 Bodenplatte

36 Präge- oder Lochstempel

37 Führungsvorrichtung

38 Gleifführung

41 Führungsteil

42 Führungsteil

43 Tragplatte

44 Schlitten

45 Betätigungsvorrichtung

46 Betätigungskeil

47 Abschrägung

48 Gleitfläche

49 Gleitfläche

51 Gleitflächenteil

52 Gleitflächenteil

53 Führungsvorrichtung

54 Wandteil

55 Gleitführung

56 Führungsteil

57 Führungsteil

58 Doppelpfeil

61 Gleitfläche

62 Gleitfläche

63 Doppelpfeil

64 Gleitfläche

65 Gleitfläche

66 Führungsvorrichtung

67 Führungsvorrichtung

68 Führungszapfen

69 Führungsbüchse 71 Werkzeugteil

Claims (3)

Schutzansprüche

1. Werkzeug für die spanlose Verformung von Werkstücken, mit den Merkmalen:

- es sind ein erster Werkzeugteil (36) und ein zweiter Werkzeugteil (18) vorhanden,

- die beiden Werkzeugteile (18; 36) sind auf einer vorgegebenen Bewegungsbahn (58) mittels wenigstens einer Führungsvorrichtung (37) relativ zueinander geführt

- - die wenigsten eine Gleitführung (38) mit je einem

Führungsteil (41) und einem zweiten Führungsteil (42) aufweist,

- wenigstens ein Werkzeugteil (36) ist längs seiner Bewegungsbahn (58) mittels einer Betätigungsvorrichtung (45) bewegbar, die mit einem Kraftantrieb gekoppelt ist,

- die Betätigungsvorrichtung (43) weist wenigstens ein Paar aufeinander abgestimmte Betätigungsteile (46; 47) auf,

- - von denen das eine (primäre) Betätigungsteil (46)

mit dem Kraftantrieb gekoppelt ist und längs dessen Krafteinleitungsrichtung verschiebbar geführt ist

und

- - von denen das andere (sekundäre) Betätigungs

teil (47) mit dem zu betätigenden Werkzeugteil (36) verbunden ist

- beide Betätigungsteile (46; 47) weisen je eine Gleitfläche (48; 49) auf,

- - deren Flächennormale einen Winkel sowohl mit der

Bewegungsbahn (63) des primären Betätigungsteils (46) wie auch mit der Bewegungsbahn (58) des sekundären Betätigungsteils (47; 44) einschließt, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- die Gleitfläche (49) des einen Betätigungsteils (44; 47) wird durch eine Fläche eines Gleitflächenteils (52) gebildet,

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- - das aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebe

einlage und mit Graphiteinlagerungen hergestellt ist und

- - das mit diesem Betätigungsteil (44; 47) lösbar oder unlösbar verbunden ist,

- die Gleitfläche (48) des anderen Betätigungsteils (46) wird durch eine Fläche eines Gleitflächenteils (52) gebildet,

- - das aus einem metallischen Werkstoff oder aus Hartmetall hergestellt ist und

- - das mit diesem Betätigungsteil (46) lösbar oder

unlösbar verbunden ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch die Merkmale:

- die Führungsteile (56;57) der Führungsvorrichtung (53) der Werkzeugteile sind mit je einer Gleitfläche (64; 65) versehen.

- die Gleitfläche (64) des einen Führungsteils (54) wird durch eine Fläche eines Gleitflächenteils (56) gebildet,

- - das aus einem Duroplast mit Faser- oder Gewebe

einlage und mit Graphiteinlagerungen hergestellt ist und

- - das mit dem einen Führungsteil (54) lösbar oder unlösbar verbunden ist,

- die Gleitfläche (65) des anderen Führungsteils (46) wird durch eine Fläche eines Gleitflächenteils (57) gebildet,

- - das aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist und

- - das mit dem anderen Führungsteil (46) lösbar oder

unlösbar verbunden ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- das Duroplast der Gleitflächenteile (52; 56) wird durch Phenolharze oder Epoxidharze gebildet,

- die Graphiteinlagerungen sind vorzugsweise aus Leinellengraphit.