КАЛИБРОВОЧНАЯ ПЛАСТИНА ДЛЯ ЭКСТРУЗИОННОГО ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА
GAUGING PLATE FOR EXTRUSION TOOL FOR PRODUCING PROFILES FROM POLYMER MATERIAL

Изобретение касается калибровочной пластины для экструзионного инструмента для изготовления профилей из полимерного материала с, по существу, пластинчатой основной частью, в которой предусмотрено отверстие для направления и калибровки изготавливаемого профиля из полимерного материала, причем в основную часть вставлена, по меньшей мере, одна вставочная часть из материала с большой твердостью, которая имеет, по меньшей мере, один удерживающий участок и один формовочный участок, причем как удерживающий участок, так и формовочный участок выполнены частично в виде цилиндрических поверхностей с параллельными оси экструзии образующими, и при этом вставочная часть в аксиальном направлении удерживается ограничительным упором в пластинчатой основной части.
Срок службы калибровочного инструмента, в общем, и калибровочной пластины, в частности, зависит в первую очередь от износа в критических областях контура профиля. Эти критические области представляют собой, прежде всего, пазы, которые предназначены, например, для приема уплотнений. Выступы калибровочной пластины, которые предназначены для формования и калибровки этих пазов, изнашиваются особенно быстро и поэтому являются критическими с точки зрения срока службы калибровочной пластины или, соответственно, калибровочного инструмента.
Для устранения этих недостатков и повышения срока службы инструмента известны вставочные части, которые состоят из материала с особенно большой твердостью или, соответственно, износостойкостью. Так, эти известные вставочные части изготовлены, например, из твердого сплава или порошкового материала.
Однако проблема здесь состоит в закреплении вставочных частей в калибровочных пластинах. Известны решения, в которых калибровочные пластины выполнены составными, чтобы удерживать вставочные части, как это описано в US 5626807 А. В ЕР 0936053 описано клиновое соединение для закрепления вставочных частей. Другие известные решения представляют прессовую посадку или клеевые соединения. Все эти решения одинаковы в том, что изготовление является дорогостоящим и что монтаж и, прежде всего, демонтаж вставочных частей сочетается с особой трудоемкостью и подвержен ошибкам.
Решение, которое, по меньшей мере, частично устраняет описанные выше проблемы, описано в DE 10222922 А. В этом решении вставочная часть удерживается направляющей поверхностью, а в аксиальном направлении фиксируется упором. При этом упор проходит на большей части периферийной области удерживающей части. Оказалось, что в случае возникновения производственных допусков, поскольку они не могут полностью устраняться у имеющих высокую износостойкость конструктивных частей, может происходить неплотная посадка вставочных частей, что естественно является нежелательным. В частности, это может приводить к незначительным поворотным перемещениям вокруг продольной оси, которые, в свою очередь, приводят к ухудшению качества профиля и снижают срок службы инструмента, поскольку направляющие повреждаются при соударении.
Задачей настоящего изобретения является предоставление решения, которое устраняет эти недостатки и обеспечивает надежную посадку вставочной части.
Согласно изобретению эта задача решается вследствие того, что удерживающий участок имеет паз, который проходит в направлении экструзии и который находится в области удерживающего участка, который точно противолежит формовочному участку, и при этом на конце паза выполнен ограничительный упор, который выступает из паза.
Существенным в изобретении является то, что за счет паза предотвращается поворотное перемещение вставочной части вокруг оси экструзии, причем возможные зазоры исключаются за счет того, что посредством прикладываемых изготавливаемым профилем к вставочной части сил трения прикладывается вращающий момент вокруг перпендикулярной направлению экструзии оси, которая проходит, по существу, через ограничительный упор. Вследствие этого в расположенном ниже по потоку участке вставочной части паз прижимается к своей сопряженной детали, т.е. к выступу калибровочной пластины, и исключается любой зазор. За счет этого достигается, в частности, надежное боковое направляющее действие.
Особенное преимущество настоящего изобретения состоит в том, что в основной части калибровочной пластины должны изготавливаться практически только цилиндрические поверхности, т.е. поверхности, которые образованы параллельными оси экструзии образующими. Только углубление для ограничительного упора может быть выполнено отдельно.
Вставочные части изобретения могут выполняться в виде стандартных частей, которые выполнены с возможностью замены и с возможностью повторного использования. Возможность замены облегчается вследствие того, что вставочные части зафиксированы в основной части калибровочной пластины без пластической деформации, которая необходима, например, в случае технического решения согласно DE 102 22 922 А, для обеспечения соответствующей посадки вставочной части.
Более того, соответствующая изобретению система позволяет очень простое изготовление как вставочной части, так и калибровочной пластины.
,
Особенно простое решение достигается вследствие того, что паз удерживающего участка имеет поперечное сечение в форме кругового сегмента. Вследствие этого устраняются, в частности, острые кромки и достигаются большие радиусу кривизнычто является благоприятным как с точки зрения возникающих напряжений, так и с точки зрения изготовления вставочной части. Конструкция может особенно упростится за счет того, что удерживающий участок за пределами паза образован только цилиндрическими поверхностями с параллельными оси экструзии образующими.
Следующий особенно предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что удерживающий участок имеет самую большую ширину, которая больше, чем самая большая ширина формовочного участка. Таким образом, может обеспечиваться особенно надежное закрепление вставочной детали в основной части калибровочной пластины.
Особенно предпочтительное решение предусматривает, что ограничительный упор расположен на расположенном выше по потоку конце удерживающего участка. Вследствие этого может достигаться оптимальный вращающий момент, который в процессе эксплуатации надежно заклинивает вставочную деталь в основной части калибровочной пластины. В связи с этим оказалось особенно предпочтительным, если ограничительный упор расположен в пределах области, которая составляет не больше 10%, предпочтительно, не больше 6%, длины вставочной части, считая от расположенной выше по потоку торцевой поверхности.
В остальном является особенным преимуществом, если ограничительный упор имеет наклонную относительно оси экструзии упорную поверхность. Это имеет своим следствием упрощение при изготовлении.
Особенно предпочтительный вариант осуществления изобретения предусматривает, что паз находится в области удерживающего участка, который расположен точно напротив формовочного участка. В случае симметричной вставочной части это значит, что паз является симметричным относительно плоскости симметрии всей части. Но даже тогда, когда вставочная часть не полностью симметрична, паз должен быть расположен симметрично относительно плоскости, которая проходит ближе всего к плоскости симметрии. Вследствие этого достигается то, что вращающий момент, который посредством сил трения профиля прикладывается к вставочной части, создает перпендикулярно воздействующее на паз усилие, без приложении момента, который стремится развернуть вставочную часть от направления экструзии.
Особенно предпочтительно, если вставочная часть изготовлена посредством метода инжекционного прессования порошков. Метод инжекционного прессования порошков (Powder Injection Molding, PIM) является особым методом изготовления, при котором специальный металл или керамический порошок смешивается с соответствующим полимерным материалом, и по типу литья под давлением полимерного материала перерабатывается в соответствующую формованную деталь. Из изготовленной таким образом предварительной детали в ходе последующего процесса обработки термически или химически/физически удаляется полимерная составляющая часть, так называемое "связующее", так что получается пористый металл или керамическое тело. При высоких температурах они спекаются при соответствующей усадке до готовой детали.
Метод инжекционного прессования порошков позволяет экономично изготавливать большими партиями конструктивные элементы даже со сложной геометрией, причем одновременно могут выполняться самые высокие требования к свойствам материала. Вследствие применения этого метода в противоположность традиционным методам спекания могут изготавливаться без последующей дополнительной обработки вставочные части, которые, например, имеют входные скосы.
Кроме того, может достигаться особенно простая настройка экструзионного инструмента за счет того, что имеется набор вставочных частей, которые имеют формовочный участок, который смещен на различные величины относительно удерживающего участка. При настройке систем инструмента постоянно необходимо производить незначительные геометрические изменения в калибраторах для достижения желаемых форм профиля и желаемого качества. Это является дорогостоящим процессом, который требует использования как высококвалифицированного персонала, так и соответствующего технического оборудования. Вследствие того, что предусмотрен набор вставочных частей, теперь эта работа по настройке может существенно облегчаться. Отдельные вставочные части имеют незначительные геометрические различия, так что посредством замены соответствующих вставочных частей геометрия инструмента может просто изменяться до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.
Далее, изобретение будет описано более подробно посредством вариантов осуществления, представленных на чертежах, которые показывают:
Фиг.1 - вид сзади соответствующей изобретению вставочной части.
Фиг.2 - вид сбоку вставочной части с фиг.1.
Фиг.3 и фиг.4 - соответствующее аксонометрическое изображение соответствующей изобретению вставочной части.
Фиг.5 - вид сверху варианта осуществления калибровочной пластины.
Фиг.6 - альтернативный вариант осуществления калибровочной пластины.
Фиг.7 - фрагмент из фиг.6.
Фиг.8 - набор вставочных частей.
Вставочная часть, представленная на фиг.1 и фиг.2, принципиально состоит из удерживающего участка 2 и формовочного участка 3. На нижней стороне формовочного участка выполнен паз 4 с поперечным сечением в форме кругового сектора. На одном конце паза 4 из его дна выступает ограничительный упор 5, который служит для удержания вставочной части 1 в аксиальном направлении. Ось экструзии или, соответственно, параллельная ей ось в целом обозначена позицией 6. На фиг.2 позицией 6а дополнительно показано направление экструзии. Видно, что ограничительный упор 5 расположен непосредственно на расположенном выше по потоку торцевой поверхности 7 вставочной части 1. За исключением ограничительного упора 5 удерживающий участок 2 образован только цилиндрическими поверхностями 9. Они представляют собой поверхности, состоящие из образующих, параллельных оси 6 экструзии. Из фиг.2 видно, что ограничительный упор 5 в аксиальном направлении имеет протяженность В, которая почти соответствует десятой части общей длины L вставочной части. Упорная поверхность 5а ограничительного упора 5 наклонена относительно плоскости, расположенной выше по потоку торцевой поверхности 7. Формовочный участок 3 имеет две параллельные друг другу продольные стороны 10, которые на расположенной выше по потоку торцевой стороне снабжены входными скосами 11, которые расположены приблизительно под углом 10° и облегчают набегание не представленного здесь профиля.
Фиг.5 показывает калибровочную пластину 20 с пластинчатой основной частью 21, которая имеет отверстие 22 для калибровки профиля 23 из полимерного материала. В общей сложности, в пяти критических местах профиля вставлены вставочные части 1, которые воздействуют на периферию профиля 23.
Альтернативная калибровочная пластина 20 представлена на фиг.6. Здесь предусмотрено большее количество вставочных частей 1, 1х, 1у, 1z. При этом вставочные части 1 соответствуют варианту осуществления, представленному на фиг. 1-4. Вставочные части 1х дополнительно имеют выступы 12, которые попирают паз 24 профиля 23 для достижения точного формирования паза. Вставочные части 1у имеют Т-образный формовочный участок 3 для формования плоского участка поверхности профиля 23. Вставочные части 1z содержат имеющий большую поверхность и слабо изогнутый формовочный участок 3, который удерживается двумя удерживающими участками 2 в основной части 21 калибровочной пластины 20, чтобы соответственно формировать лицевые поверхности.
Фиг.7 в увеличенном масштабе и в деталях показывает профиль 23 вместе со вставочными частями 1, 1х, 1у и 1z. Из фиг.7 видно, что профиль 23 в своей геометрической заданной форме частично пронизывается вставочными частями 1, 1х, 1у и 1z. Это вызвано тем, что вставочные части 1, 1х, 1у и 1z расположены в калибровочной пластине 20 таким образом, что профиль 23 частично оттесняется и должен упруго деформироваться, вследствие чего создаются соответствующие прижимные усилия для калибровки профиля 23.
Фиг.8 примерно показывает набор из семи вставочных частей 1а, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, причем вставочная часть 1d имеет номинальные размеры и является симметричной относительно перпендикулярной плоскости 25. Вставочные части 1а, 1b, 1c отличаются от вставочной части 1d за счет того, что формовочный участок 3 смещен по отношению к удерживающему участку 2 влево на предварительно заданную незначительную величину 26а, 26b, 26с. Вставочные части 1e, 1f и 1g, напротив, имеют смещены вправо на величину 26e, 26f и 26g. Величины 26а, 26b, 26e, 26f, 26g соответствующим образом разделены по разрядам, например, с шагом 0,1 мм. Если теперь при первой настройке, которая начинается со вставочной части 1d, выясняется, что для оптимизации профиля 23 нужна другая геометрия вставочной части, то вставочная часть 1d извлекается и заменяется одной из других вставочных частей 1а, 1b, 1c или, соответственно, 1e, 1f, 1g. Таким образом, геометрия калибровочной пластины 20 без проблем может подгоняться к соответствующим требованиям без необходимости осуществления дополнительной обработки материала.
Настоящее изобретение позволяет изготавливать калибровочные инструменты, которые могут быть более просто и более легко настроены и имеют более высокий срок службы, чем это имеет место в случае известных инструментов.