EP0000943A1 - Vorrichtung zur Herstellung von durchgehenden Bohrungen in Metallblöcken - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von durchgehenden Bohrungen in Metallblöcken Download PDF

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EP0000943A1
EP0000943A1 EP78100737A EP78100737A EP0000943A1 EP 0000943 A1 EP0000943 A1 EP 0000943A1 EP 78100737 A EP78100737 A EP 78100737A EP 78100737 A EP78100737 A EP 78100737A EP 0000943 A1 EP0000943 A1 EP 0000943A1
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EP
European Patent Office
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punch
die
block
counter
holder
Prior art date
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EP78100737A
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English (en)
French (fr)
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Sebastiano Poggio
Pietro Quercini
Ettore Bianchettin
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VERRINA SpA
Original Assignee
VERRINA SpA
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/10—Piercing billets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J9/00—Forging presses
    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/04—Piercing presses

Definitions

  • the object of the invention is to produce the through hole in the metal block without machining or abutting machining and without annoying noise as well as with great accuracy and good workmanship and in particular with considerably less effort than previously required.
  • this object is achieved in that a drilling ram with a flat, conical, tumbling driven driving head is pressed through the metal block enclosed in a suitable block receiving die, and that shortly before the completion of this pushing-through process, ie after the generation of a metal block, it has not yet through the blind hole in the bottom of the die, a punching opening is released through which the remaining bottom plate of the sack hole tion is sheared off and ejected by the punch.
  • the device according to the invention for carrying out the method is characterized by a block receiving die adapted to the outer shape of the metal block, which has a displaceable, retractable plunger in its base coaxial with the bore to be made in the metal block and a coaxial one this counter-punch is assigned by a hy-draulic press cylinder into the metal punch that can be pressed into the metal block enclosed in the block receptacle, and which has a front flat, cone-shaped, tumbling drivable drive head on its free end facing the block receptacle.
  • the tumbling driven, flat, cone-shaped driving head of the plunger enables a substantial reduction in the pressing force required for the extrusion deformation, since it generates high specific pressures in the area of a narrow, radially directed, circumferential pressure surface. This significantly reduces energy requirements and design effort.
  • the wobbling movement of the conical driving head is achieved with particularly simple structural means and without significantly reducing the diameter of the ram compared to the diameter of the bore to be produced.
  • 1 is a metal block, in particular a steel block, which has a circular cylindrical outer shape, that is to say is designed as a round block, and is to be provided with a coaxial, that is to say central, likewise cylindrical, through-going bore 1 01.
  • the metal block 1 is enclosed in the cylindrical inner space of a tubular block receptacle matrix 2 composed of two die halves 102, 202, which is designed to match its outer shape.
  • a particularly good, non-rotatable, axially displaceable guidance of the block receiving die 2 in the die holder 3 is achieved in that the block receiving die 2 has a non-round, in particular polygonal, e.g. has hexagonal outer profile.
  • the two holders halves 103 and 203 are equipped on their inside with two flat sliding roller tables 4, which are oriented at an angle to each other and parallel to an outer, flat, longitudinal sliding surface of the block receiving die 2.
  • the two-part, box-shaped die holder 3 is closed and opened with the aid of at least one hydraulic locking cylinder 6.
  • Each locking and tensioning device consists of a hydraulic tensioning cylinder 9 which is pivotally mounted between two vertical, laterally projecting tabs 11 of the lower die holder half 203.
  • the piston rod 12 of this clamping cylinder 9 extends upwards through the formed between two vertical, laterally projecting tabs 13 of the upper die holder half 103 Gap. Above these tabs 13, the piston rod 12 of the tensioning cylinder 9 has a conically expanded coupling head 14, to which a corresponding conical receptacle in the upper edge of the two tabs 13 is assigned.
  • the pivotally mounted clamping cylinder 9 can be pivoted with the aid of a hydraulic adjusting cylinder 15 .
  • the two die holder halves 103, 203 are provided with centering pins 16 and associated centering bores 17.
  • the two-part block holder 3 is automatically opened and closed simultaneously with the two-part holder 3.
  • the upper die half 102 can in particular be detachably and displaceably connected to the upper die holder half 103 in the longitudinal direction.
  • the upper die half 102 has an outer, longitudinal, cross-sectionally T-shaped web 60 which engages longitudinally displaceably in a correspondingly profiled inner groove 61 of the upper die holder half 103.
  • a fixed counter pressure body 18 which has a cylindrical projection 118 projecting forward and coaxial with the block receiving die 2.
  • This approach 118 fits into the rear empty end of the tubular block receiving die 2 and forms the die bottom lying against the metal block 1.
  • the rear section of the tubular block receiving die 2 engages longitudinally displaceably, at least at the beginning of a work process, in a corresponding ring-shaped guide and centering groove 19 provided in the counter pressure body 18.
  • axial counter-pressure cylinder 20 is provided, which is closed at the back with a cover 21.
  • This counter-punch 23 has the same diameter as the through-going bore 101 to be produced in the metal block 1 and is flush with the front, flush with the front, flat surface of the cylindrical projection 118, ie with the die bottom.
  • the counter stamp 23 thus forms the middle part of the die bottom and rests against the metal block 1 enclosed in the die 2.
  • a drill punch 26 coaxial with and to the counter punch 23, which moves axially through a hydraulic press cylinder 27 and around its longitudinal axis by any drive motor 28. is rotatable, for example, by a coaxial hydraulic motor.
  • the press cylinder .27 is connected to the counterpressure body 18 via longitudinal tie rods 29, which engage on the one hand on laterally projecting tabs 30 of the counterpressure body 18 and on the other hand on a flange 31 of the press cylinder 27.
  • a hollow punch holder head 35 is fixedly connected, in which the punch 26 is rotatably supported.
  • the drive motor 28 for the rotary movement of the drilling punch 26 is also fastened in this punch holder head 35.
  • the stamp holder head 35 can also be provided with vibrators 36.
  • a driving head 39 is provided, which is inclined to the longitudinal or rotational axis of the punch 26 somewhat, for example by 1 ° to 10 °, preferably 4 ° to 7 ° Axis is freely rotatable.
  • the drive head 39 has a rear pin 40 which is rotatably mounted in a pocket bore 42 of the stamp end section 38 with the aid of a bearing bush 41.
  • the driving head 39 widens somewhat conically towards the front and its front end surface 43 is flat conical, for example has a cone angle of 1650-175 °, preferably 170 °.
  • the freely rotatable driving head 39 of the punch 26 is cooled by circulation of a cooling liquid.
  • the cooling liquid is supplied through the intermediate chamber 37 of the ram 26 used as a flow and flows through a connected channel system 44, 45, 46 provided in the ram end section 38 and in the drive head 39.
  • the channels 45 in the stamp end section 38 are connected to the channels 46 in the drive head 39 via a flat, ring-shaped flow chamber 50, which is formed by the stamp end section 38 and the drive head 39 and are delimited by sealing rings 51, 52.
  • the ram 26 is pressed in the axial direction into the metal block 1 enclosed in the block receiving die 2 by the piston 32 of the hydraulic press cylinder 27.
  • the metal displaced by the pressed-in punch 26 flows back around the punch 26 in the axial direction.
  • the rear end of the tubular block receiving die 2 progressively runs out of the guide and centering groove 19 of the countermold body 18 when the punch 26 is pressed into the metal block 1, while the block receiving die 2 runs on the rollers 4 of the die holder 3 moves.
  • the cylindrical extension 118 of the counter pressure body 18 and the counter stamp 23 held in its advanced position by the piston 22 of the counter pressure cylinder form the solid bottom of the tubular, axially displaceable block receiving die 2 and take up the pressure exerted by the punch 26.
  • this pressure to be exerted by the press cylinder 27 is significantly reduced by the arrangement and design of the drive head 39 and by the rotation of the punch 26 compared to the pressure that would be required in the case of a simple punch moved only in the axial direction.
  • the freely rotatable driving head 39 causes a wobbling movement of the driving head 39, which consequently rolls with its front conical end surface 43 on the bottom of the bore in the metal block 1 which is being formed.
  • the driving head 39 of the plunger 26 is therefore in contact with the bottom surface of the hole in formation in the metal block 1 only in the area of a line-shaped or strip-shaped, very narrow, radial pressure surface which a generator of the front conical end surface 43 of the Driving head corresponds and rotates continuously at the speed of rotation of the brush 26.
  • the axial pressure exerted by the punch 26 is concentrated on a narrow, radial, circumferential surface, and very high specific pressures result.
  • the vibrations generated by the vibrators 36 prevent the canting and clamping of both the ram 26 in the bore 101 in the metal block 1 and the piston 32 in the press cylinder 27.
  • the counter punch 23 is withdrawn in the axial direction or by opening the return line of the hydraulic Counter pressure cylinder 20 relieved of the corresponding support pressure.
  • the sheared bottom disk of the blind bore is ejected from the punch 26 through the punch opening 25 into the chamber 24.

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Abstract

In den in einer Blockaufnahmematrize (2) eingeschlossenen Metallblock (1) wird ein axial belasteter, drehangetriebener Bohrstempel (26) eingedrückt. In dem vorderen Ende des Bohrstempels (26) ist ein vorderseitig flach kegelförmiger Treibkopf (39) um eine zur Drehachse des Bohrstempels (26) etwas geneigte Achse frei drehbar gelagert. Dieser Treibkopf (39) liegt mit einer hinteren, ebenen, schräggerichteten Gleitfläche gegen eine vordere, ebene, entsprechend schräggerichtete Druckfläche des Bohrstempels (26) an und wird infolgedessen taumelnd angetrieben. Mit der Eindrückung des Bohrstempels (26) wird zunächst eine Sackbohrung im Metallblock (1) erzeugt und die restliche Bodenscheibe dieser Sackbohrung wird mit Hilfe einer durch Zurückziehung eines Gegenstempels (23) freigegebenen Stanzöffnung (25) im Matrizenboden (118) abgeschert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von durchgehenden Bohrungen in Metall= blöcken, insbesondere Rund- bzw. Stahlblöcken.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die durchgehende Bohrung im Metallblock ohne spanabhebende oder stossende Bearbei= tung und ohne lästige Lärmentwicklung sowie mit grosser Genauigkeit und Bearbeitungsgute und insbesondere mit we= sentlich niedrigerem Kraftaufwand als bisher erforderlich herzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass durch den in einer passenden Blockaufnahmematrize einge= schlossenen Metallblock ein Bohrstempel mit vorderseitig flach kegelförmigem, taumelnd angetriebenem Treibkopf durchgedrückt wird, und dass kurz vor dem Abschluss die= ses Durchdrückvorgangs d.h. nach der Erzeugung einer den Metallblock noch nicht ganz durchsetzenden Sackbohrung in dem Matrizenboden eine Stanzöffnung freigegeben wird, durch die hindurch die restliche Bodenscheibe der Sackboh= rung durch den Bohrstempel abgeschert und ausgestossen wird.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausübung des Verfah= rens ist gekennzeichnet durch eine der Aussenform des Me= tallblocks angepasste Blockaufnabmematrize, die in ihrem Boden einen verschiebbaren, unter Freigabe einer Stanz= öffnung zuzückziehbareng koaxial zu der im Metallblock herzustellenden Bohrung angeordneten Gegenstempel aufweist und einem koaxial zu diesem Gegenstempel durch einen hy= draulischen Presszylinder in den in der Blockaufnahmema= trize eingeschlossenen Metallblock eindrückbaren Bohr= stempel zugeordnet ist, der an seinem vorderen, der Block= au fnahmematrize zugekehrten, freien Ende einen vordersei= tig flach kegelförmigen, taumelnd antreibbaren Treibkopf trägt.
  • Erfindungsgemäss wird also die durchgehende Bohrung im Metallblock spanlos zuerst durch Eindrückung eines axial belasteten Bohrstempels , d.h. durch fliesspressende Um= formung und anschliessend im Zuge des selben Vorgangs durch Abscherung der restlichen Bodenscheibe der durch die Eindrückung des Bohrstempels erzeugten Sackbohrung mit Hilfe des selben Bohrstempels und einer nachträglich im Boden der Blockaufnahmematrize freigegebenen Stanzöff= nung hergestellt. Sowohl die Eindrückung des Bohrstempels zur Herstellung der Sackbohrung als auch die Abscherung der restlichen Bodenscheibe dieser Sackbohrung ergeben eine grosse Massgenauigkeit und eine hohe Bearbeitungsgü= te und können auch ohne lästige Lärmentwicklung durchge= führt werden. Der taumelnd angetriebene, vorderseitig flach kegelförmige Treibkopf des Bohrstempels ermöglicht dabei eine wesentliche Herabsetzung der zur Fliesspress= verformung erforderlichen Presskraft, da er hohe spezifi= sehe Drucke im Bereich einer schmalen, radial gerichteten, umlaufenden Druckfläche erzeugt. Dadurch werden Energie= bedarf und konstruktiver Aufwand bedeutend herabgesetzt.
  • Eine besonders vorteilhafte, bevorzugte Ausführungsfom der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekenn= zeichnet, dass der Bohrstempel um seine Längsachse unlau= fend antreibbar ist, und dass der Treibkopf um eine zu der Längsachse des Bohrstempels etwas geneigte Drehachse frei drehbar im Bohrstempel gelagert ist und mit einer hinteren, ebenen, schräg zur Längsachse des Bohrstempels gerichteten Gleitflache gegen eine entsprechende schräg= gerichtete Druckfläche des Bohrstempels anliegt. Bei die= ser Ausbildung wird die taumelnde Bewegung des kegelför= migen Treibkopfes mit besonders einfachen baulichen Mit= teln und ohne wesentliche Herabsetzung des Bohrstempel= durchmessers gegenüber dem Durchmesser der herzustellen= den Bohrung erzielt. Es ist infolgedessen möglich, auch sehr tiefe bzw. sehr lange durchgehende Bohrungen in Me= tallblöcken herzustellen, wobei der Durchmesser und die Bewegungsbahn des Bohrstempels nur geringfügig schmaler als der Durchmesser der herzustellenden Bohrung sind, da der Bohrstempel nur eine einfache Drehbewegung und keine andere z.B. pendelnde Bewegung zur Erzeugung der Taumel= bewegung des Treibkopfes auszuführen braucht.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeich= nung dargestellten AusfÜhrungsbeispiels näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt in seitlichem Aufriss eine erfindungs= gemässe Vorrichtung zur Herstellung von durchgehen= den Bohrungen in Metallblöcken; Fig. 2 zeigt in grös= serem Masstab die Blockaufnahmematrize und den zwei= teiligen Matrizenhalter,gesehen in der Pfeilrichtung II - II der Fig. 1; Fig. 3 ist ein vertikaler Längs= schnitt durch die Blockaufnahmematrize und den Ma= trizenhalter und zeigt auch das vordere Ende des Bohrstempels mit dem taumelnden Treibkopf; Fig. 4 ist ein teilweiser Längsschnitt durch den Bohrstempel und dessen Presszylinder; Fig. 5 ist ein Teillängsschnitt in grösserem Massstab durch den vorderen Endabschnitt des Bohrstempels.
  • In der Zeichnung ist 1 ein Metallblock, insbesondere ein Stahlblock, der eine kreiszylindrische Aussenform auf= weist, d.h. als Rundblock ausgebildet ist und mit einer koaxialen, d.h. mittigen, ebenfalls zylindrischen, durch= gehenden Bohrung 101 versehen werden soll. Zu diesem Zweck wird der Metallblock 1 in dem zu seiner Aussenform passend ausgebildeten, d.h. zylindrischen Innenraum einer rohrförmigen, aus zwei Matrizenhälften 102, 202 zusammen= gesetzten Blockaufnahmematri-ze 2 eingeschlossen. Die rohr= förmige Blockaufnahmematrize 2 ist unverdrehbar, jedoch axial verschiebbar mittels Gleitrollen in einem kasten= förmigen Matrizenhalter 3 gelagert, der aus einer unteren, festen Matrizenhalterhälfte 203 und einer oberen, um die Achse 5 aufklappbaren Matrizenhalterhälfte 103 besteht.
  • Eine besonders gute, unverdrehbare, axial verschiebbare Führung der Blockaufnahmematrize 2 im Matrizenhalter 3 wird dadurch erzielt, dass die Blockaufnabmematrize 2 im Querschnitt ein unrundes, insbesondere vieleckiges, z.B. sechseckiges Aussenprofil aufweist. Die beiden Halter= hälften 103 und 203 sind dabei auf ihrer Innenseite mit je zwei ebenen Gleitrollgängen 4 ausgerüstet, die im Win= kel zueinander und parallel zu je einer äusseren, ebenen, längsgerichteten Gleitfläche der Blockaufnahmematrize 2 gerichtet sind.
  • Der zweiteilige, kastenförmige Matrizenhalter 3 wird mit Hilfe mindestens eines hydraulischen Schliesszylinders 6 geschlossen und geöffnet. Dieser Schliesszylinder 6 ist z.B. um die Achse 7 schwenkbar an der unteren Matrizen= halterhälfte 203 gelagert, während seine Kolbenstange in 8 an der oberen Matrizenhalterhälfte 103 angelenkt ist. Zur Verbindung der beiden Matrizenhalterhälften 103, 203 untereinander in der Schliesstellung des Matrizenhalters 3 sind über die Länge des Matrizenhalters 3 verteilte Ver= riegelungs- und Spannvorrichtungen vorgesehen. Jede Ver= riegelungs- und Spannvorrichtung besteht aus einem hydrau= lischen Spannzylinder 9, der schwenkbar zwischen zwei ver= tikalen, seitlich vorspringenden Laschen 11 der unteren Matrizenhalterhälfte 203 gelagert ist. Die Kolbenstange 12 dieses Spannzylinders 9 erstreckt sich nach oben durch den zwischen zwei vertikalen, seitlich vorspringenden Laschen 13 der oberen Matrizenhalterhälfte 103 gebildeten Spalt. Oberhalb dieser Laschen 13 weist die Kolbenstange 12 des Spannzylinders 9 einen kegelförmig erweiterten Kupplungskopf 14 auf, dem eine entsprechende kegelförmige Aufnahme in dem oberen Rand der beiden Laschen 13 zugeord= net ist. Der schwenkbar gelagerte Spannzylinder 9 kann mit Hilfe eines hydraulischen Verstellzylinders 15 ver= schwenkt werden.
  • Durch Anheben der Kolbenstange 12 des Spannzylinders 9 wird der Kupplungskopf 14 aus der zugeordneten oberen Aufnahme der Laschen 13 ausgerückt und der Spannzylinder 9 kann mit Hilfe des Verstellzylinders 15 nach aussen in der Pfeilrichtung F1 der Fig. 2 verschwenkt werden. Da= durch wird die Kolbenstange 12 mit dem Kupplungskopf 14 aus dem Spalt zwischen den Laschen 13 ausgeschwenkt. Die obere Matrizenhalterhälfte 103 kann dann aufgeklappt wer= den. Bei offenem Matrizenhalter 3 kann die Blockaufnahme= matrize 2 mit dem darin eingeschlossenen Metallblock 1 leicht und schnell aus dem Matrizenhalter 3 gehoben bzw. in diesen eingesetzt werden. Nach dem Schliessen des Ma= trizenhalters 3 wird der Spannzylinder 9 mit Hilfe des Verstellzylinders 15 in entgegengesetzter Richtung zu dem Pfeil F1 der Fig. 2 zurückgeschwenkt, wobei die Kolben= stange 12 mit dem Kupplungskopf 14 zwischen die beiden zugeordneten Laschen 13 der oberen Matrizenhalterhälfte 103 eingeschwenkt wird. Anschliessend wird die Kolben= stange 12 des Spannzylinders 9 nach unten gezogen. Der Kupplungskopf 14 greift infolgedessen in die entsprechen= de obere Aufnahme der beiden Laschen 13 ein und verspannt die obere Matrizenhalterhälfte 103 fest mit der unteren Matrizenhalterhälfte 203. Die beiden Matrizenhalterhälften 103, 203 sind mit Zentrierzapfen 16 und zugeordneten Zen= trierbohrungen 17 versehen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsge= mässen Vorrichtung wird die zweiteilige Blockaufnahmema= trize 2 selbsttätig gleichzeitig mit dem zweiteiligen Ma= trizenhalter 3 geöffnet und geschlossen. Zu diesem Zweck kann die obere Matrizenhälfte 102 insbesondere lösbar und in Längsrichtung verschiebbar mit der oberen Matrizenhal= terhälfte 103 verbunden sein. Bei dem in Fig. 2 darge= stellten Ausführungsbeispiel weist die obere Matrizenhälf= te 102 einen äusseren, längsgerichteten, im Querschnitt T-förmigen Steg 60 auf, der längsverschiebbar in eine entsprechend profilierte innere Nut 61 der oberen Matri= zenhalterhälfte 103 eingreift.
  • An dem hinteren Ende des Matrizenhalters 3 ist ein orts= fester Gegendruckkörper 18 angeordnet, der einen nach vorn vorspringenden, zylindrischen, zu der Blockaufnahmematri= ze 2 koaxialen Ansatz 118 aufweist. Dieser Ansatz 118 greift passend in das hintere leere Ende der rohrförmigen Blockaufnahmematrize 2 ein und bildet den gegen den Me= tallblock 1 anliegenden Matrizenboden. Der hintere Abschnit der rohrförmigen Blockaufnahmematrize 2 greift zumindest am Anfang eines Arbeitsvorgangs längsverschiebbar in eine entsprechende, ringförmige, im Gegendruckkörper 18 vorge= sehene Führungs- und Zentriernut 19 ein.
  • In dem hinteren Abschnitt des ortsfesten Gegendruckkörpers 18 ist ein hydraulischer, zur Blockaufnahmematrize 2 ko= axialer Gegendruckzylinder 20 vorgesehen, der rückseitig mit einem Deckel 21 abgeschlossen ist. Der Kolben 22 die= ses Gegendruckzylinders 20 ist mit einem zylindrischen Gegenstempel 23 verbunden, der sich durch eine im Gegen= druckkörper 18 vorgesehene, seitlich und/oder nach unten offene Kammer 24 erstreckt und in eine anschliessende, mittlere, durchgehende Stanzöffnung 25 des den Matrizen= boden bildenden, vorderen, zylindrischen Ansatzes 118 pas= send eingreift. Dieser Gegenstempel 23 weist den selben Durchmesser der im Metallblock 1 herzustellenden, durch= gehenden Bohrung 101 auf und schliesst vorderseitig fluchtend mit der vorderen, ebenen Fläche des zylindri= schen Ansatzes 118 d.h. mit dem Matrizenboden ab. Der Ge= genstempel 23 bildet also den mittleren Teil des Matrizen= bodens und liegt gegen den in der Matrize 2 eingeschlosse= nen Metallblock 1 an.
  • Auf der vorderen Seite der Blockaufnahmematrize 2 und des Matrizenhalters 3 ist ein dazu und zu dem Gegenstempel 23 koaxialer Bohrstempel 26 angeordnet, der in axialer Rich= tung durch einen hydraulischen Presszylinder 27 verschieb= bar und um seine Längsachse durch einen beliebigen An= triebsmotor 28, z.B. durch einen koaxialen hydraulischen Motor drehbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbei= spiel ist der Presszylinder .27 mit dem Gegendruckkörper 18 über längsgerichtete Zugstangen 29 verbunden, die einer= seits an seitlich vorspringenden Laschen 30 des Gegendruck= körpers 18 und andererseits an einem Flansch 31 des Press= zylinders 27 angreifen. Der rohrförmig ausgebildete Kol= ben 32 des Presszylinders 27 ist axial verschiebbar je= doch unverdrehbar auf einem inneren rohrförmigen Führangs= ansatz 33 des Zylinderdeckels 34 gefÜhrt. Mit dem Kolben 32 des Presszylinders 27 ist ein hohler Stempelhalterkopf 35 fest verbunden, in dem der Bohrstempel 26 drehbar ge= lagert ist. In diesem Stempelhalterkopf 35 ist auch der Antriebsmotor 28 für die Drehbewegung des Bohrstempels 26 befestigt. Der Stempelhalterkopf 35 kann auch mit Vibra= toren 36 versehen sein.
  • Der Bohrstempel 26 besteht aus zwei rohrförmigen, zueinan= der koaxialen Stempelkörpern 126, 226, die ineinander an= geordnet sind und eine ringförmige Zwischenkammer 37 für eine Kühlflüssigkeit bilden. An dem vorderen, freien Ende des Bohrstempels 26 ist der äussere rohrformige Stempel= körper 226 mit Hilfe eines kurzen, zylindrischen Stempel= endabschnitts 38 dicht abgeschlossen. Dieser Stempelend= abschnitt 38 ist mit seinem inneren Gewindeschaft 138 dichtend in eine kopfseitige Gewindebohrung des inneren rohrförmigen Stempelkörpers 126 eingeschraubt.
  • An dem vorderen, freien, gegen die Blockaufnahmematrize 2 gerichteten Ende des Bohrstempels 26 ist ein Treibkopf 39 vorgesehen, der um eine zur Längs- bzw. Drehachse des Bohrstempels 26 etwas z.B. um 1° - 10°, vorzugsweise um 4° - 7° geneigte Achse frei drehbar gelagert ist. Zu die= sem Zweck weist der Treibkopf 39 einen hinteren Zapfen 40 auf, der mit Hilfe einer Lagerbuchse 41 in einer Sack= bohrung 42 des Stempelendabschnitts 38 drehbar gelagert ist. Die hintere, ebene Abschlussfläche 139 des Treib= kopfes 39 steht senkrecht zur geneigten Drehachse des Treib= kopfes 39 und liegt gegen eine entsprechend schräg gerich= tete, ebene, vordere Abschlussfläche 138 des Stempelend= abschnitts 38 an. Der Treibkopf 39 erweitert sich etwas kegelförmig nach vorn und seine vordere Abschlussfläche 43 ist flach kegelförmig ausgebildet, z.B. weist einen Ke= gelwinkel von 1650 - 175°, vorzugsweise von 170° auf.
  • Der frei drehbare Treibkopf 39 des Bohrstempels 26 wird durch Umlauf einer Kühlflussigkeit gekühlt. Die Kühlflüs= sigkeit wird durch die als Vorlauf benutzte Zwischenkam= mer 37 des Bohrstempels 26 zugeführt und fliesst durch ein daran angeschlossenes, im Stempelendabschnitt 38 und im Treibkopf 39 vorgesehenes Kanalsystem 44, 45, 46. Die Rück= führung der Kühlflüssigkeit erfolgt durch einen mittig im Treibkopf 39 vorgesehenen, axial durch den Drehzapfen 40 durchgeführten, in die Sackbohrung 42 auslaufenden Rück= flusskanal 47 und durch einen weiteren, anschliessenden, mittig im Stempelendabschnitt 38 und im Gewindeschaft 138 vorgesehenen Rückflusskanal 48, der mit dem Hohlraum 49 des inneren, rohrförmigen, als Rücklauf dienenden Stempel= körpers 126 verbunden ist.
  • Die Kanäle 45 im Stempelendabschnitt 38 sind mit den Kanä= len 46 im Treibkopf 39 über eine flache, ringförmige, zwi= sehen dem Stempelendabschnitt 38 und dem Treibkopf 39 aus= gebildete, durch Dichtungsringe 51, 52 begrenzte Durch= flusskammer 50 verbunden.
  • Zur Herstellung der durchgehenden, mittigen Bohrung im Me= tallblock 1 wird der Bohrstempel 26 durch den Kolben 32 des hydraulischen Presszylinders 27 in axialer Richtung in den in der Blockaufnahmematrize 2 eingeschlossenen Me= tallblock 1 eingedrückt. Das vom eingedrückten Bohrstem= pel 26 verdrängte Metall fliesst um den Bohrstempel 26 he= rum in axialer Richtung zurück. Dieses Zurückfliessen des verdrängten Metalls unter dem Druck des Bohrstempels 26 wird von einer entsprechenden Längsverschiebung der Block= aufnahmematrize 2 im Matrizenhalter 3 begleitet, so dass die Reibung zwischen dem fliessgepressten Metall und der Blockaufnahmematrize 2 vermieden wird. Das hintere Ende der rohrförmigen Blockaufnahmematrize 2 läuft infolgedes= sen beim Eindrücken des Bohrstempels 26 in den Metall= block 1 fortschreitend aus der Führungs- und Zentriernut 19 des Gegendmckkörpers 18 aus, während sich die Block= aufnahmematrize 2 auf den Gleitrollen 4 des Matrizenhal= ters 3 verschiebt. Der zylindrische Ansatz 118 des Gegen= druckkörpers 18 und der vom Kolben 22 des Gegendruckzylinders in seiner vorgeschobenen Stellung festgehaltene Ge= genstempel 23 bilden den festen Boden der rohrförmigen, axial verschiebbaren Blockaufnahmematrize 2 und nehmen den vom Bohrstempel 26 ausgeübten Druck auf. Dieser vom Presszylinder 27 aufzubringende Druck wird jedoch durch die Anordnung und Ausbildung des Treibkopfes 39 und durch die Drehung des Bohrstempels 26 bedeutend gegenüber dem Druck herabgesetzt, der im Falle eines einfachen, nur in axialer Richtung bewegten Bohrstempels erforderlich wäre. Die Drehung des Bohrstempels 26 um seine Längsachse und die Anordnung der beiden schräggerichteten Anlageflächen 138 und 139 zwischen dem Bohrstempel 26 einerseits und dem frei drehbaren Treibkopf 39 andererseits bewirken näm= lieh eine Taumelbewegung des Treibkopfes 39, der infolge= dessen mit seiner vorderen kegelförmigen Abschlussfläche 43 auf dem Boden der in Bildung begriffenen Bohrung im Me= tallblock 1 abrollt. Der Treibkopf 39 des Bohrstempels 26 steht deshalb mit der Bodenfläche der in Bildung begrif= fenen Bohrung im Metallblock 1 nur im Bereich einer linien- bzw. streifenförmigen, sehr schmalen, radialen Druckfläche in Berührung, die einer Erzeugenden der vorderen kegelför= migen Abschlussfläche 43 des Treibkopfes entspricht und kontinuierlich mit der Drehgeschwindigkeit des Bchrstem= pels 26 umläuft. Dadurch wird der axiale, vom Bohrstempel 26 ausgeübte Druck auf eine schmale, radiale, umlaufende Fläche konzentriert und es ergeben sich sehr hohe spezi= fische Drücke. Infolgedessen kann auch der vom Presszylin= der 27 ausgeübte Druck entsprechend herabgesetzt werden.
  • Die von den Vibratoren 36 erzeugten Vibrationen verhin= dem Verkantungen und Klemmungen sowohl des Bohrstempels 26 in der Bohrung 101 im Metallblock 1 als auch des Kol= bens 32 im Presszylinder 27.
  • Kurz vor dem Durchdräcken des Bohrstempels 26 durch den Metallblock 1, d.h. wenn sich der Treibkopf 39 dem Boden der Blockaufnahmematrize 2 nähert und im Metallblock 1 eine entsprechend tiefe Sackbohrung ausgebildet ist, wird der Gegenstempel 23 in axialer Richtung zurückgezogen oder durch Öffnung der Rückflussleitung des hydraulischen Ge= gendruckzylinders 20 vom entsprechenden Stützdruck ent= lastet. Dadurch wird die mittlere Stanzöffnung 25 im Bo= denteil 118 der Blockaufnahmematrize 2 freigegeben und die noch übriggebliebene Bodenscheibe der im Metallblock 1 durch das bisherige Eindrücken des Bohrstempels 26 er= zeugten Sackbohrung wird im Zuge der selben Eindrückbewe= gung abgeschert, sobald der vom Bohrstempel 26 ausgeübte Axialdruck den für diese Abscherung ausreichenden Wert erreicht. Die abgescherte Bodenscheibe der Sackbohrung wird vom Bohrstempel 26 durch die Stanzöffnung 25 in die Kammer 24 ausgestossen.

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von durchgehenden Bohrungen in Metallblöcken, insbesondere Rund- und Stahlblöcken, da= durch gekennzeichnet, dass durch den in einer passenden Blockaufnahmematrize eingeschlossenen Metallblock ein Bohr= stempel mit vorderseitig flach kegelförmigem, taumelnd angetriebenem Treibkopf durchgedrückt wird, und dass kurz vor dem Abschluss dieses Durchdrückvorgangs,d.h. nach der Erzeugung einer den Metallblock noch nicht ganz durchset= zenden Sackbohruag,in dem Matrizenboden eine Stanzöffnung freigegeben wird, durch die hindurch die Bodenscheibe der Sackbohrung durch den Bohrstempel abgeschert und ausge= stossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrstempel während des Durchdrückens durch den Metalls block einer Vibration unterworfen wird.
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine der Aussenform des Me= tallblocks (1) angepasste Blockaufnahmematrize (2), die in ihrem Boden (118) einen verschiebbaren, unter Freigabe einer Stanzöffnung (25) zurückziehbaren, koaxial zu der im Metallblock (1) herzustellenden Bohruug angeordneten Gegenstempel (23) aufweist und einem koaxial zu diesem Ge= genstempel (23) durch einen hydraulischen Presszylinder (27) in den in der Blockaufnahmematrize (2) eingeschlossenen Metallblock (1) eindrückbaxen Bohrstempel (26) zu= geordnet ist, der an seinem vorderen, der Blockaufnahme= matrize (2) zugekehrten, freien Ende einen vorderseitig flach kegelförmigen, taumelnd antreibbaren Treibkopf (39) trägt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrstempel (26) um seine Längsachse umlaufend antreibbar ist, und dass der Treibkopf (39) um eine zu der Längsachse des Bohrstempels (26) etwas geneigte Drehachse frei drehbar im Bohrstempel (26) gelagert ist und mit einer hinteren, schräg zur Längsachse des Bohrstempels (26) gerichteten Gleitfläche (139) gegen eine entsprechend schräg gerichtete Druckfläche (138) des Bohrstempels (26) anliegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich= net, dass der Bohrstempel (26) drehbar in einem mit dem Kolben (32) des Presszylinders (27) verbundenen Stempeln halterkopf (35) gelagert ist, dass dieser Kolben (32) langsverschiebbar jedoch unverdrehbar im Presszylinder (27) geführt ist, und dass im Stempelhalterkopf (35) auch der Motor (28) für den Drehantrieb des Bohrstempels (26) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Stempelhalterkopf (35) Vibratoren (36) vor= gesehen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der taumelnd antreibbare Treibkopf (39) des Bohr= stempels (26) ein mit einem Vorlaufkanal (37) und einem Rücklaufkanal (49) im Bohrstempelkörper verbundenes Kanal= system (46, 47) zur Umlaufkühlung aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des taumelnd antreibbaren Treibkopfes (39) um einen Winkel von 1° - 10°, vorzugsweise von 4° - 7°, gegenüber der Längsachse des Bohrstempels (26) ge= neigt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere, flach kegelförmige Abschlussfläche (43) des taumelnd antreibbaren Treibkopfes (39) einen Kegel= winkel von 165° - 175°, vorzugsweise von 170° aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blockaufnahmematrize (2) rohrförmig ausgebildet und gegenüber einem feststehenden Bodenteil (118) axial verschiebbar, jedoch nicht drehbar in einem Matrizenhal= ter (3) gelagert ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Blockaufnahmematrize (2) im Quer= schnitt ein unrundes Aussenprofil mit längsgerichteten ebenen Gleitflächen aufweist und mit diesen Flächen auf zugeordneten inneren Gleitflächen des Matrizenhalters (3) verschiebbar geführt ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn= zeichnet, dass die rohrförmige Blockaufnahmematrize (2) aus zwei voneinander lösbaren Matrizenhälften (102, 202) zusammengesetzt ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 10, dadurch gekenn= zeichnet, dass der Matrizenhalter (3) aus zwei aneinander angelenkten, zum Einsetzen bzw. Abnehmen der Blockaufnah= mematrize (2) aufklappbaren Matrizenhalterhälften (103, 203) zusammengesetzt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekenn= zeichnet, dass eine Matrizenhälfte (102) lösbar und vor= zugsweise längsverschiebbar mit der zugeordneten, aufklapp= baren Matrizenhalterhälfte (103) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Blockaufnahmematrize (2) mit ihrem hinteren Abschnitt längsverschiebbar in eine ringformi= ge Führungsnut (19) eingreift, die in einem feststehen= den Gegendruckkörper (18) um einen in die Blockaufnahme= matrize (2) eingreifenden, den Matrizenboden bildenden Ansatz (118) des Gegendruckkörpers (18) herum ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der in eine Stanzöffnung (25) im Boden (118) der Blockaufnahmematrize (2) eingreifende Gegenstempel (23) mit dem Kolben (22) eines im Gegendruckkörper (18) vorge= sehenen Gegendruckzylinders (20) verbunden und durch eine im Gegendruckkörper (18) vorgesehen, seitlich und/oder nach unten offene Kammer (24) durchgeführt ist.
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