用于制造球状的生坯件的挤压模具和方法与流程

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及一种用于通过进一步加工预压实的球状的压制坯件来制造球状的生坯件的挤压模具。此外，本发明涉及一种用于利用根据本发明的挤压模具来制造球状的生坯件的方法。有利地，本发明涉及用于由陶瓷材料或包含陶瓷材料的配料制造球状的生坯件的模具以及方法。待制造的球状的生坯件优选为用于所谓的复合滚动轴承的滚动体生坯件，尤其优选地为用于制造球形的滚动体的球状的生坯件。背景技术：2.对于未来几年，在陶瓷的或部分地由陶瓷形成的滚动轴承的领域中，出现对完全不同的应用的明显提高的需求。尤其在部分地由陶瓷形成的滚动轴承，即所谓的复合轴承的领域中，这对于如下实施方式出现，在所述实施方式中仅滚动体由陶瓷制成。当前，对于这种陶瓷滚动体的成本是对于地区范围内的使用、尤其也在汽车应用中的限制性的因素。所述成本主要通过用于制造生坯件的非常耗费的工艺路线以及其精加工得出。3.对于优化地精加工滚动体决定性的是尽可能均匀的生坯件，所述生坯件的特征尤其在于均匀的特性和高的形状精度或圆度。所述特性决定性地通过造型方法的选择来影响。出于所述原因，通常选择两级造型。在第一步骤中，将陶瓷颗粒借助于单轴的或双轴的挤压加工成预压实的压制坯件。然而所述压制坯件还具有密度不均匀性，所述密度不均匀性在随后的烧结步骤中会引起不均匀的收缩表现。出于所述原因，在第二造型步骤中，将已经预压实的压制坯件通过冷等静压的挤压在全方位压实。由此，可以使之前提到的密度差均匀化。4.此外用于制造生坯件的方法从公开文献cn 103951437 a，cn 103387394 a，cn 101613202 a和kr 20020032210 a中已经已知。技术实现要素：5.本发明基于如下目的，提供一种用于制造待由陶瓷材料或由包含陶瓷材料的配料制造的球状的生坯件的挤压模具以及方法，其关于用于制造球状的生坯件的制造时长进一步地改进。有利地，也应关于尺寸精确性和表面特性改进制造的球状的生坯件的质量，使得减少所需的再加工量。6.所述目的通过具有权利要求1的特征的用于通过进一步加工预压实的球状的压制坯件来制造球状的生坯件的挤压模具以及通过具有权利要求9的特征的用于制造生坯件的方法来实现。7.根据本发明的挤压模具包括至少一个金属的第一挤压模具块和金属的第二挤压模具块，其中所述挤压模具块中的每个具有进行造型的凹部，其中凹部共同地构成用于容纳预压实的球状的压制坯件的球形腔。每个挤压模具块围绕其凹部的区域具有第一模具区域和围绕第一模具区域向外具有第二模具区域，其中第一模具区域相对于第二模具区域具有更高的弹性，使得在第一模具区域中设置的、借助于流体可置于压力下的空腔允许金属材料在第一模具区域中的空腔的横截面增大的情况下扩展，使得挤压模具的球形腔优选球形地缩小，使得可以将全方位的压力施加到预压实的球状的压制坯件上。预压实的球状的压制坯件在其在第二方法步骤中进一步挤压(例如借助于冷等静压的挤压过程)之前的耗费的预先封装由于使用根据本发明的挤压模具而不再需要。此外，可制造球状的生坯件，所述球状的生坯件的表面特性仅还需要少量的再加工。8.根据本发明的一个有利的设计方案可以提出，挤压模具通过增材生产方法制造。通过在所谓的3d打印中制造的挤压模具，可以将几乎任意的自由形状和通道引入到挤压模具中——尤其还有空腔，其横截面轮廓不同于直线伸展(如其例如通过引入到模具或工件中的孔或孔通道出现)。所谓的“增材生产”表示如下工艺，在所述工艺中基于数字3d构造数据通过施加材料逐层地构造构件。然而增材生产比名称3d打印更好地说明它是专业的生产方法，所述生产方法明显不同于传统的、进行去除的切削的生产方法。增材生产一层一层地由例如作为细粉末存在的材料或材料混合物构造构件。作为材料通常可使用不同的材料，如金属、塑料、陶瓷或复合材料。在生产期间，例如首先可以将粉末材料的薄层涂覆到构造平台上。强的激光束精确地在通过计算机生成的构件构造数据预设的部位熔化粉末。之后，进行另一粉末涂覆。材料被重新熔化并且在限定的部位与位于其下方的层连接。构件能够根据初始材料和应用借助立体光刻、激光烧结、激光熔化、熔融沉积成型或紫外光固化成型来生产。增材生产的金属挤压模具块组合成根据本发明的挤压模具。9.在此优选地存在两个挤压模具块，但是也能够存在多于两个的挤压模具块，所述挤压模具块共同地构成球形腔。在此，偶数的挤压模具块是优选的。10.根据本发明的另一尤其优选的实施方式可以提出，挤压模具整体上由金属形成，由此实现小的模具磨损并且由此几乎可以不再进行从模具开始对生坯件的清洁。在此可以使用不同的钢，以便增材构成挤压模具块。然而其他金属的使用和不同金属的组合也基于增材生产通常是可行的。11.在本发明的一个同样优选的设计方案变型形式中，至少一个挤压模具块的第一模具区域和第二模具区域由不同的金属材料形成，由此可以进一步地优化待制造的生坯件的表面质量。12.也可以有利的是，本发明如下改进，至少一个挤压模具块的第一模具区域和第二模具区域由相同的金属材料形成，由此确保简化地制造模具。13.尤其地，每个挤压模具块由钢和/或硬质金属形成。14.根据发明对象的另一优选的设计方案可以提出，第一模具区域的较高的弹性通过如下方式实现：第一模具区域中的材料的结构部分地分解，尤其第一模具区域中的材料的结构与第二模具区域的结构相比以至少20％和最大50％分解。将结构分解在本技术的范围中理解成，分解的区域不再存在——因为——如在海绵中那样——产生例如呈孔的形式的最小空腔或者实现栅格结构，所述栅格结构具有位于其之间的自由空间。用于形成挤压模具块的材料在第一模具区域中借助于限定的孔隙度和/或自由空间布置产生的弹性能够实现，在将压力在加载流体的空腔的区域中施加到插入到凹部中的球状的压制坯件上时，凹部的表面朝向全方位运动。由此可以实现，根据应用和材料或者根据待制造的球状的生坯件，可以设定第一模具区域的尽可能好的弹性或两个模具区域相对于彼此尽可能好的刚性。15.在本发明的一个同样优选的设计变型形式中也可以提出，第一挤压模具块的进行造型的凹部和第二挤压模具块的进行造型的凹部以半球的形式构成，由此可以在制造方面简化地以高的表面质量制造球形的滚动体，尤其用于所谓的复合滚动轴承的陶瓷滚动体。球形腔通过将液压压力施加到空腔上优选地可以球状地缩小，其中尤其在存在的挤压模具块之间的接触面的区域中偏差是可行的，即腔的体积缩小能够由于构造变得更小。16.优选地，每个挤压模具块分别在第一模具区域中具有多个可由液压流体供应的空腔。尤其地，空腔中的至少一个，优选大量空腔中的多个或全部空腔，构成为环形地包围凹部并且具有优选蛋形的横截面。所述环形的空腔有利地围绕挤压模具块中的凹部均匀分布地构成。在此，蛋的扁平侧平行于挤压模具中的凹部的相邻表面定向。由此，确保挤压模具中的凹部的表面最优地匹配于随后的球状的压制坯件的期望的优化的轮廓从而确保待制造的球状的生坯件的高程度的形状精度。17.对环形构成的空腔补充地或替选地，透镜状构成的空腔也已经证实为适合的，所述空腔能够借助流体置于压力下。在此，透镜形状的扁平侧平行于挤压模具中的凹部的相邻表面定向。18.根据发明对象的另一优选的设计方案可以提出，至少一些空腔分别经由流体通道液压地彼此有效连接，由此同样进一步地改进在与预压实的压制坯件的接触区域中挤压模具的腔的期望的优化的轮廓。19.此外，本发明所基于的目的通过一种用于利用在上文中描述的挤压模具来制造球状的生坯件的方法来实现。根据本发明的用于尤其由陶瓷材料或包含陶瓷材料的配料来制造球状的生坯件的方法包括第一方法步骤，在所述第一方法步骤中，通过将尤其由陶瓷材料或配料构成的粉末挤压成预压实的球状的压制坯件，进行第一造型。在第二方法步骤中，进行进一步造型，其方式为：将预压实的球状的压制坯件借助于两件式的或多件式的挤压模具再压成球状的生坯件，所述压制坯件被引入到所述挤压模具的球形腔中。在此，通过在挤压模具中施加液压的内部压力产生作用于预压实的球状的压制坯件的压力，由此挤压模具的球形腔优选球状地缩小，使得将全方位的压力施加到预压实的球状的压制坯件上。20.最后，本发明的目的通过根据本发明的挤压模具的应用来实现，所述挤压模具用于在进一步加工由陶瓷材料构成的或由包含陶瓷材料的配料构成的预压实的压制坯件的情况下制造生坯件。附图说明21.下面，根据附图在不限制一般性的发明构思的条件下示例性地阐述本发明。22.附图示出：23.图1示出一个可能的实施方式中的根据本发明的挤压模具的具有在竖直平面中的剖面的示意横截面视图，和24.图2示出在闭合状态中具有置入的预压实的球状的压制坯件的根据图1的挤压模具，所述压制坯件应进一步地挤压成球状的生坯件。具体实施方式25.图1和图2示出一个可能的实施方式中的挤压模具3的具有在竖直平面中的剖面的贯穿挤压模具3的中心的示意横截面视图，其中在图2中示出处于闭合状态的具有置入的预压实的球状的压制坯件的挤压模具3。26.图1和2一方面示出挤压模具3的基本构造的示意图。用于通过进一步加工预压实的球状的压制坯件2来制造球状的生坯件1的所示出的挤压模具3在此两件式地构成并且包括上部的第一挤压模具块31和下部的第二挤压模具块32，其中每个挤压模具块31；32在相对置的模具面的区域中具有进行造型的凹部。两个彼此相对置地设置的凹部共同地构成用于容纳预压实的球状的压制坯件2的球形腔30。每个挤压模具块31；32围绕其凹部的区域具有第一模具区域311；321并且围绕第一模具区域311；321向外具有第二模具区域312；322，其中第一模具区域311；321相对于第二模具区域312；322具有较高的弹性。所述提高的弹性有利地通过如下方式实现：第一模具区域311；321中的金属材料的或金属物质的结构部分地分解。有利地，与第二模具区域312；322的结构相比，结构分解为至少20％和最大50％。结构分解例如通过形成较小的空腔来实现，如其例如在海绵的结构中构成的那样。由于两个模具区域311、321；312、322的不同的弹性，通过在第一模具区域311；321中设置的并且借助于流体可置于压力下的空腔10，实现金属材料在第一模具区域311；321中的空腔10的横截面增大的条件下扩展，使得挤压模具3的球形腔30可以球形地缩小，使得可以将全方位的压力施加到预压实的球状的压制坯件2上。27.每个挤压模具块31；32分别具有多个空腔10。所述空腔10在此环形地围绕凹部构成，其中在横截面中观察，空腔10的周线蛋形地构成。蛋的扁平侧朝向凹部设置。在示出的实施例中，空腔10在横截面中观察因此具有椭圆形状。一些或全部空腔10经由流体通道11液压地彼此有效连接，其中在示出的实例中在横截面中观察在每个挤压模具块31；32中构成较大横截面的水平的(构成为供应通道的)流体通道11，所述流体通道供应多个中等横截面的从径向向内伸展的较小的(构成为输送通道的)流体通道11，所述流体通道又用流体供应围绕挤压模具3中的凹部设置的空腔10，使得能够在挤压模具3中构建对应的液压压力。各个空腔10在此必要时经由(构成为连接通道的)具有较小的横截面的流体通道11液压地相互连接。通过液压压力和第一模具区域311；321的弹性结合第二模具区域312；321的刚性，现在，挤压模具3的通过挤压模具3中的凹部形成的球形腔30可以缩小并且将对应的挤压力施加到球状的压制坯件2上。28.为了另外地图解说明，图1和2图解说明根据本发明的在两级的制造工艺中制造生坯件1的方法，其中在此仅图解说明基于从现有技术中已知的用于第一造型的方法步骤构造的第二方法步骤。根据第二方法步骤进行另一造型，其方式为：将在第一步骤中预压实的球状的压制坯件2借助于两件式地或多件式地构成的挤压模具3进一步挤压成球状的生坯件1，所述压制坯件被引入到所述挤压模具的球形腔30中。在此，通过在挤压模具3中施加液压的内部压力，产生作用于预压实的球状的压制坯件2的压力，由此挤压模具3的球形腔30球状地缩小，使得将全方位的压力施加到预压实的球状的压制坯件2上。示出的挤压模具3适合于，构成球状的生坯件1，所述生坯件在脱脂和烧结之后直接地或在轻微的硬加工之后转变成滚动轴承滚珠。这种球状的生坯件1在烧结步骤中烧结和固化。陶瓷的滚动轴承滚珠可连同金属的轴承环一起用于复合滚动轴承。29.本发明不限于在附图中示出的实施方式和应用领域。上文中的描述因此不应视为是限制性的，而是应视为阐述性的。随后的权利要求应理解成，提到的特征在本发明的至少一个实施方式中存在。这不排除存在其他特征。只要权利要求和上面的描述限定“第一”和“第二”特征，那么该表述用于区分两个同类特征，而不是规定顺序。30.附图标记说明31.1 生坯件32.2 压制坯件33.3 挤压模具34.10 空腔(在挤压模具的材料中构成)35.11 流体通道36.30 (挤压模具的通过挤压模具中的用于压制坯件的凹部形成的)腔37.31 第一挤压模具块38.32 第二挤压模具块39.311 (第一挤压模具块的)第一模具区域40.312 (第一挤压模具块的)第二模具区域41.321 (第二挤压模具块的)第一模具区域42.322 (第二挤压模具块的)第二模具区域。









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