Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Formteils aus Pulver, insbesondere aus Metallpulver, aus einem ein Pulver enthaltenden, teigigen Material, aus einem ein Pulver enthaltenden, fließfähigen Material oder aus vorgepresstem Material, umfassend eine Matrize, die aus einem Grundkörper und einer in diesen eingesetzten Matrizenhülse besteht, mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordnete, hohlzylindrische Teile aufweist und mindestens eine Formfläche für das Formteil bildet, mindestens einen Pressstempel, der in eine durch die Matrizenhülse definierte Öffnung in eine Pressrichtung eintreten und sich in der Matrizenhülse befindliches Material verdichten kann, und Mittel, mit denen die mindestens zwei Teile der Matrizenhülse in Pressrichtung relativ zueinander verschiebbar sind. Solche Vorrichtungen sind durch die
Mit Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art ist es möglich, Formteile aus Metallpulver durch Pressen und anschließendes Sintern herzustellen. Bekannt ist es, für das Pressen von pulverförmigem Werkstoff stempelartige Werkzeuge einzusetzen, die in eine Matrize eingebrachtes Pulver durch eine axiale Pressbewegung komprimieren. Hierzu ist zumindest ein Pressstempel erforderlich, der in die Matrize eindringt. In diesem Falle besitzt die Matrize einen Hohlraum, der zur Stempelseite hin geöffnet ist. Die Matrizenöffnung wird - bis auf ein geringfügiges Spiel - vom Stempel geschlossen. Der Stempel baut durch sein Eindringen in den Matrizenhohlraum den zur Verdichtung notwendigen Druck auf.
Es kann auch vorgesehen werden, dass mehrere Stempel eingesetzt werden, die sich in eine Achsrichtung bewegen können. Die Stempel können dabei in eine axial einseitig geschlossene Matrize eintauchen oder bei einer axial in beiden Richtungen offenen Matrize aus beiden axialen Richtungen kommen. Gelegentlich werden auch durchgehende Dornstangen eingesetzt, die aber primär keine Verdichtungsfunktion, sondern eine Verdrängerfunktion haben. Die Stempel können auch seitlich in die Matrize eintauchen, um Hinterschneidungen oder sonstige geometrische Ausprägungen zu erzeugen. Zur Entformung des Formteils werden diese radial eintauchenden Stempel so weit zurückgezogen, dass die Entformung nicht behindert wird.
Üblicherweise besteht die Matrize aus einem Matrizenring (Matrizengrundkörper) und einer darin eingesetzten Matrizenbuchse bzw. -hülse mit der Werkstückkontur.
Durch die
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Zur Erzeugung von Formteilen mit einem Hinterschnitt - in Entformrichtung des Formteils gesehen - ist aus der
Zur Erzeugung des Pressdrucks auf die Presstempel selber ist es aus der
Wünschenswert ist es dabei, eine hohe Funktionalität und Variabilität durch relativ zueinander bewegliche Werkzeugteile zu erreichen. Hierdurch werden Freiheitsgrade bei der Fertigungsmöglichkeit von Formteilen geschaffen. Dem steht allerdings die Forderung nach möglichst kompakter Bauart der Vorrichtung gegenüber. Jede zusätzlich Pressachse erfordert eine wesentliche Vergrößerung des Werkzeugeinbauraumes in der Pressvorrichtung. Damit scheidet eine Umrüstung vorhandener Pressvorrichtungen meist aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass ein hoher Freiheitsgrad bei der Fertigung von Formteilen geschaffen wird, wobei eine sehr kompakte Bauart möglich sein soll, die sich gegebenenfalls auch dazu eignet, vorhandene Vorrichtungen umzurüsten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Matrizenhülsenteil ortsfest im Grundkörper und innerhalb eines in Pressrichtung verschiebbaren weiteren Matrizenhülsenteils angeordnet ist.
Eine Fortbildung sieht vor, dass das im Grundkörper ortsfest angeordnete Teil mit einem Abschnitt seiner-zylindrischen Außenfläche an der zylindrischen Innenfläche des verschieblich angeordneten Teils anliegt.
Die Mittel zum Verschieben des mindestens einen Teils der Matrizenhülse können als hydraulisches Kolben-Zylinder-System ausgebildet sein. Der Zylinder des Kolben-Zylinder-Systems ist dabei bevorzugt als Ringnut im Grundkörper der Matrize ausgebildet.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Ende der Matrizenhülse mit einer Platte abgeschlossen ist. In diesem Falle tritt nur einseitig ein Pressstempel in die Matrizenhülse ein. Die Platte ist dabei mit Vorteil an dem verschiebbar angeordneten Teil der Matrizenhülse festgelegt.
Der Pressstempel kann aus mehreren vorzugsweise konzentrisch angeordneten hohlzylindrischen Teilen bestehen. Er kann eine zentral angeordnete Stange aufweisen.
Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung wird erreicht, dass die Matrizenhülse mit einer integrierten Bewegungsmöglichkeit ausgestattet ist, mit der Druck stufenweise auf das in die Matrizenhülse eingebrachte Pulver ausgeübt werden kann. Durch die erfindungsgemäß geschaffene weitere Pressachse erhöht sich die Gestaltungsmöglichkeit bei der Fertigung von Pulverpressteilen.
Eine wesentliche Vergrößerung des Werkzeugeinbauraums der Pressvorrichtung ist nicht erforderlich, so dass sich in einfacher Weise eine Nachrüstung vorhandener Anlagen ermöglichen lässt.
Von großem Vorteil ist es auch, dass eine nur geringe Hubbewegung mittels des Kolben-Zylinder-Systems ausgeführt werden muss, um Formteile zu pressen. Bei vorbekannten Lösungen musste in vergleichbaren Fällen zumeist die gesamte Matrize von einem Unterkolben bewegt werden, was mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag nicht mehr nötig ist.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
In
Es sei angemerkt, dass die Vorrichtung nicht nur für die Verarbeitung von Pulver geeignet ist. Häufig wird ein bereits vorgeformter Pressling in einem weiteren Schritt nachgepresst, insbesondere beim abschließenden Pressen mit höheren Drücken, was eine besonders wichtige Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des entsprechenden Verfahrens ist.
In
Die beiden Teile 6 und 7 der Matrizenhülse 3 besitzen radial nach innen weisende Formflächen 4, die die Außenkontur des zu formenden Presslings definieren. Die Form des Presslings wird weiter durch eine stirnseitig am beweglichen Teil 7 der Matrizenhülse 3 angeordnete Platte 12 bestimmt. Ferner ergibt sich dessen Form durch den von unten in die Matrizenhülse 3 einzuschiebenden Pressstempel 5.
Der Pressstempel 5 besteht im Ausführungsbeispiel aus mehreren konzentrisch angeordneten Hülsen 13, 13', 13", ..., aus deren axialer Relativlage sich entsprechend die Form des Presslings ergibt. Die Hülsen 13, 13', 13", ... sind konzentrisch zu einer Stange 14 angeordnet. Der Presstempel 5 wird dabei von einem nicht dargestellten Bewegungselement mit der Presskraft FP beaufschlagt.
In der linken Bildhälfte ist in
Wie weiter zu sehen ist, umgibt das verschiebbare Teil 7 der Matrizenhülse 3 mit einer zylindrischen Innenfläche 10 die zylindrische Außenfläche 9 des ortsfest in der Matrizenhülse 3 angeordneten Teils 6. Beide zusammenwirkenden Flächen 9, 10 sind dabei so toleriert, dass eine Verschieblichkeit beider Teile 6, 7 möglich ist, wobei dennoch nur ein möglichst geringer Spalt zwischen beiden Teilen vorliegt.
Die Bewegung des verschieblichen Teils 7 der Matrizenhülse 3 relativ zum ortsfest angeordnetem Teil 6 erfolgt mit Mitteln 8, die als hydraulisches Kolben-Zylinder-System ausgeführt sind. Hierzu ist in den Grundkörper 2 der Matrize 1 eine Ringnut 11 eingearbeitet, die als Zylinder für einen eingesetzten Ringkolben 16 dient. Der Zylinder 11 steht mit zwei Fluidleitungen 17 und 18 in Verbindung, über die geregelt bzw. gesteuert Hydrauliköl in den Zylinderraum eingegeben werden kann, um den Kolben 16 gesteuert bzw. geregelt in eine gewünschte Relativlage zum Zylinder 11 zu bewegen, wodurch das Teil 7 entsprechend positioniert wird.
Der maximale Verschiebeweg des Teils 7 relativ zum Teil 6 der Matrizenhülse 3 ist mit x angegeben.
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