Die Wissenschaft: Die Grundlagen des Formendesigns, Teil II

Die Auswahl der richtigen Matrizenführungskomponenten ist für den Erfolg beim Prägen von entscheidender Bedeutung, kann jedoch eine schlecht gewartete Presse nicht ausgleichen. Bild: CEP Technologies

In Teil I dieser zweiteiligen Serie habe ich den Prozess der Auswahl eines Matrizentyps und einer Matrizenstärke besprochen. Lassen Sie uns nun verschiedene im Handel erhältliche Komponenten für die Gesenkführung besprechen und einige grundlegende Richtlinien für die Entscheidung, welcher Typ für Ihren Betrieb am besten geeignet ist.

Lassen Sie mich zunächst Folgendes sagen: Die Funktion der Führungsstifte besteht darin, die oberen und unteren Schuhe oder Gussteile richtig zu positionieren, sodass alle am oberen und unteren Schuh montierten Formkomponenten präzise miteinander verbunden werden können. Sie führen das Schneiden und Formen von Bauteilen und Abschnitten so, dass das richtige Spiel erreicht und effektiv eingehalten werden kann. Führungsstifte sind nicht dazu gedacht, den Stößel einer schlecht gewarteten oder schlampigen Presse zu führen!

Die Presse muss selbständig und präzise geführt werden.

Ein Herr sagte mir einmal: „Matrizen stellen Teile her, Pressen nicht.“ Meine Antwort war: „Bei allem Respekt, Sir, sowohl die Matrize als auch die Presse sind Teil eines Systems. Jeder einzelne muss so funktionieren, wie der Ingenieur es vorgesehen hat.“ Unnötig zu erwähnen, dass er viele druckbedingte Stempelprobleme hatte.

Eine der Aussagen, die ich in jeder von mir durchgeführten Schulung mache, ist: „Man kann ein Juwel von einem Werkzeug bauen und entwerfen, aber wenn man es in eine verherrlichte 200-Tonnen-Müllpresse steckt, wird man Probleme haben.“ Versuchen Sie nicht, eine schlecht gewartete oder schlampige Presse dadurch zu kompensieren, dass Sie überdimensionierte oder wesentlich mehr Führungsstifte an einem Matrizensatz wählen.

Führungsstifte, manchmal auch Führungspfosten oder -säulen genannt, dienen zusammen mit Führungsbuchsen dazu, die oberen und unteren Matrizenschuhe präzise auszurichten. Dabei handelt es sich um zylinderförmige Stifte aus gehärtetem Werkzeugstahl, die oft auf 0,0001 Zoll präzisionsgeschliffen sind. Die beiden Grundtypen von Führungsstiften sind Reibungsstifte (oft Gleitlagerstifte genannt) und Kugellagerstifte (auch Ultrapräzisionsführungsstifte genannt). Die Stifte passen genau in eine präzisionsgeschliffene Hülse, die sogenannte Buchse. Wie Führungsstifte werden auch Buchsen oft auf 0,0001 Zoll genau geschliffen.

Reibungsstifte (siehe Abbildung 1) sind etwas kleiner (normalerweise etwa 0,0005 Zoll kleiner) als der Innendurchmesser der Führungsbuchse. Reibungsstifte und -buchsen kosten in der Regel weniger als Stifte mit Kugellager und werden häufig verwendet, wenn in der Matrize ein großer Seitenschub zu erwarten ist. Da sie viel Reibung erzeugen, sind sie für Prägevorgänge mit hoher Geschwindigkeit nicht geeignet. Um die Reibung zu minimieren, sind die Buchsen normalerweise mit einem verschleißfesten Material namens Aluminiumbronze ausgekleidet, das Graphitstopfen enthalten kann, um die Reibung weiter zu reduzieren. Darüber hinaus werden Reibstifte häufig mit Hochdruckfett geschmiert.

Ein häufiges Problem bei der Verwendung von Reibungsstiften besteht darin, dass das Trennen der Matrize, insbesondere bei größeren Matrizen, oft recht schwierig ist. Es muss darauf geachtet werden, dass die Matrize so getrennt wird, dass die oberen und unteren Matrizenschuhe während des Trennvorgangs parallel bleiben. Ein Verspannen der Matrize kann zum Verbiegen eines Führungsstifts führen. Bei größeren Matrizen wird oft eine spezielle hydraulische Maschine namens Matrizentrenner eingesetzt, um die Trennung der Matrizen zu unterstützen.

Kugellagerbolzen (siehe Abbildung 2) sind bei weitem die beliebteste Wahl. Im Gegensatz zu Reibungsstiften laufen diese Stifte auf einer Reihe von Kugellagern, die in einem speziellen Kugelkäfig aus Aluminium enthalten sind, der es den Lagern ermöglicht, sich zu drehen, ohne herauszufallen. Diese Stifte haben mehrere Vorteile. Erstens wird die Reibung reduziert, sodass die Matrize schneller laufen kann, ohne übermäßige Reibung und Hitze zu erzeugen. Dadurch sind sie ideal für Hochgeschwindigkeitseinsätze geeignet. Zweitens ermöglichen sie es den Werkzeugbauern und Werkzeugwartungstechnikern, die oberen und unteren Werkzeugschuhe einfach zu trennen. Und drittens können sie aufgrund der Verwendung von Kugellagern mit größerer Genauigkeit hergestellt werden als Reibstifte. Tatsächlich ist den meisten Menschen nicht bewusst, dass die Stift- und Lagerbaugruppe etwa 0,0002 Zoll größer ist als der Innendurchmesser der Buchse. Dies erklärt, warum viele Hersteller sie als „negative Slop“-Führungsstifte bezeichnen. Im Gegensatz zu Reibungsstiften sollten Kugellager-Führungsstifte niemals gefettet werden; Schmieren Sie sie nur mit Leichtöl.

Führungsblöcke sind spezielle Stahlblöcke, die präzisionsgefertigt, verschraubt, gedübelt und häufig sowohl an den oberen als auch an den unteren Gesenkschuhen angegossen oder angeschweißt werden. Sie enthalten gehärtete Werkzeugstahlkomponenten, sogenannte Verschleißplatten. Führungsblöcke werden zum Ausrichten und Fersen von Matrizen verwendet, wenn keine hochpräzise Ausrichtung erforderlich ist.

Im Gegensatz zu Führungsblöcken dienen Fersenblöcke (siehe Abbildung 3) häufig als Ergänzung zu Führungsstiften und -buchsen. Sie sind besonders wichtig, wenn die erzeugte Kraft stark unausgeglichen oder einseitig gerichtet ist. Zu viel Kraft aus einer Richtung kann dazu führen, dass sich die Führungsstifte verbiegen, was zu einer Fehlausrichtung kritischer Schneid- und Formkomponenten führen kann. Viele große Matrizen, wie sie zum Beispiel beim Zeichnen verwendet werden, erfordern keine hochpräzise Ausrichtung und verwenden daher geschachtelte Führungen und Verschleißplatten anstelle von Führungsstiften und Buchsen. Unterschätzen Sie nicht die Bedeutung von Führungsstiften, Buchsen und Führungskomponenten. Denken Sie daran, wie wichtig ein solides Fundament ist. Ein Marmorhaus mit goldenen Säulen wird ohne eine einstürzen.