DE19858971C2 - Verfahren zum Umformen eines Bauteiles unter Mitwirkung eines Fluids sowie Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umformen eines Bauteiles unter Mitwirkung eines auf das Bauteil einwirkenden Fluids, wobei im Zuge des Umformens im gleichen Werkzeug als weiterer Bearbeitungsvorgang ein Schneiden des Bauteils erfolgt. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf ein geeignetes Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.

Die erwähnte Verfahrensweise zum Bearbeiten eines Werkstückes ist be­ kannter Stand der Technik, wie dies beispielsweise aus der EP 0 484 789 B1 und der DE 195 06 067 C1 hervorgeht. Beide Dokumente beziehen sich auf die Technologie des Innenhochdruckumformens und nutzen für das Aus­ schneiden eines Ausschnittes aus der Wandung eines als Hohlkörper aus­ gebildeten Bauteiles während oder unmittelbar nach dessen Umformung die Wirkung des Fluids und einen entsprechend gestalteten Stempel als Schneidwerkzeug oder sehen geeignet ausgebildete Schneidkanten an Werkzeugausnehmungen vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Verfahrensweise zum Umformen und Schneiden eines Bauteils unter Mitwirkung eines Fluids derart zu gestalten, daß das Fluid weitergehende Funktionen erfüllen kann.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich bezüglich des Verfahrens dadurch, daß nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 verfahren wird.

Sonach wird der Schneidvorgang unter Einsatz von Fluidstrahlen hoher Ge­ schwindigkeit vorgenommen. Diese Technologie ist an sich im Stand der Technik hinlänglich bekannt, vgl. DE 196 03 933 A1 bzw. internationale Pa­ tentklassifikation B 24 C 5/02 (Strahlpistolen, z. B. zum Erzeugen material­ abtragender Fluidstrahlen hoher Geschwindigkeit für das Schneiden von Werkstoffen) bzw. B 26 F 1/26 (Perforieren durch nichtmechanische Mittel, z. B. durch einen Flüssigkeits- oder Gasstrahl). Der wesentliche Vorteil bei der Anwendung gerade dieser Schneid-Technologie ist, daß das bei der Umformung des Bauteiles mitwirkende Fluid als Mittel zum Erzeugen und/oder Auffangen bzw. Dämpfen/Abbremsen des Fluidstrahles dienen kann. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind mit den Unteransprüchen beansprucht.

Besonders vorteilhaft ist die Erfindung gemäß Patentanspruch 2 beim hy­ dromechanischen Tiefziehen einzusetzen, eine als solche ebenfalls hinläng­ lich bekannte Technologie zum Umformen platinenförmiger Bauteile (vgl. "Das hydromechanische Ziehverfahren" in Blech Nr. 9/1963, Seiten 573 bis 578). In gleicher Weise läßt sich die Erfindung natürlich auch beim Innen­ hochdruckumformen von Bauteilen anwenden, wie dies in Patentanspruch 3 angegeben ist.

Stets ist es sinnvoll, daß das beim Umformen mitwirkende Fluid so lange im entsprechenden Werkzeugteil bzw. im Bauteilhohlraum verbleibt, bis der Schneidvorgang abgeschlossen ist. Natürlich wäre auch denkbar, vor dem Schneidvorgang einen Fluidwechsel/Austausch vorzusehen.

Ein besonders geeignetes Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens ist mit Patentanspruch 6 beansprucht.

Unter "Schneiden" ist auch ein Lochen, Trennen, Perforieren, Prägen, Be­ schriften, Markieren usw. zu verstehen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft beispielsweise anwendbar beim Umformen und Schneiden von Bauteilen aus Stahl, Edelstahl, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierun­ gen usw.

Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, welche im we­ sentlichen das hydromechanische Ziehverfahren veranschaulicht. Dabei wir­ ken ein Unter- und ein Oberwerkzeug 1, 2 zusammen, wobei eine Ausneh­ mung 3 des Unterwerkzeuges 1 zusammen mit einer darauf aufliegenden Platine, die in der Darstellung bereits zu einem Bauteil 4 umgeformt ist, ei­ nen Druckraum einschließen. Ein entsprechend geformter Stempel 5 des vertikal beweglichen (Doppelpfeil 6) Oberwerkzeuges 2 taucht in die Aus­ nehmung 3 des Unterwerkzeuges 1 ein und bewerkstelligt die Umformung. Das Bauteil 4 wird in bekannter Weise während des Umformens randseitig von Niederhaltern 7 gehalten. Zulauf und Ablauf eines Fluids 8 sowie auch der Druck desselben vor, während und nach dem Umformvorgang sind durch entsprechende Zulauf- bzw. Ablaufleitungen 9, 10 gewährleistet, die unter Zwischenschaltung einer Pumpe 17 von einem Vorratsbehälter 18 ausgehen bzw. in diesen münden. Als Fluid 8 könnte beispielsweise dienen:
Wasser, Öl, Wasser-Öl-Emulsion in geeigneter Zusammensetzung sowie andere geeignete Emulsionsgemische.

Nach dem Umformen und anschließenden Anheben des Oberwerkzeuges 2 gelangt ein Gelenkarmroboter 11 mit endseitig angeordneter Strahlpistole 12 in den Bereich des noch im Unterwerkzeug 1 eingelegten Bauteils 4, um mittels Fluidstrahl 13 einen Durchbruch 14 beliebiger Geometrie zu erzeu­ gen. Nach Durchdringen des Bauteils 4 gelangt ein austretender Fluidstrahl 15 in den Einflußbereich des Fluids 8 und wird von diesem abgebremst.

Damit nach dem Anheben des Oberwerkzeuges 2 und außer Eingriff bringen der Niederhalter 7 keine unerwünschte Positionsveränderung des Bauteils 4 erfolgen kann, sind im Unterwerkzeug 1 an geeigneter Stelle zusätzliche Bauteilhalter 16, z. B. Magnete, Stifte, Sauger usw. angeordnet.

Das Fluid 8 für den Schneidvorgang kann beispielsweise Wasser, Wasser mit Zusätzen und Zusatzwirkstoffen (z. B. Abrasivsand für härtere Bauteil-Werk­ stoffe) usw. sein. Es ist zweckmäßig, wenn der Fluidstrahl 13 und das Fluid 8 für den Umformprozeß die gleiche Zusammensetzung besitzen, also iden­ tisch sind, so daß an die Strahlpistole 12 eine Versorgungsleitung 19 ange­ schlossen werden kann, die über eine Druckpumpe 20 in den Vorratsbehäl­ ter 18 mündet.

Anstelle eines Gelenkarmroboters 11 ist natürlich auch denkbar, die Strahl­ pistole 12 manuell oder mittels anderweitig geeigneter Vorrichtungen zu handhaben. Denkbar wäre auch, die Strahlpistole 12 an geeigneter Stelle in das Oberwerkzeug 2 zu integrieren.

Wird die erfindungsgemäße Verfahrensweise beim Umformprozeß-Innen­ hochdruckumformen eingesetzt, so ist eine analoge Vorgehensweise an­ gezeigt. Die Strahlpistole 12 bzw. der Fluidstrahl 13 wird von außen nach innen in den mit Wirkmedium gefüllten Hohlraum des Bauteils gerichtet, um z. B. einen Durchbruch in die Bauteilwandung einzubringen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Umformen eines Bauteils unter Mitwirkung eines auf das Bauteil einwirkenden Fluids, wobei im Zuge des Umformens im gleichen Werkzeug als weiterer Bearbeitungsvorgang ein Schneiden des Bauteils erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden mittels Fluid- Strahlschneiden erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen des Bauteils (4) mittels hydromechanischem Ziehen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umformen des Bauteils (4) mittels Innenhochdruckumformen erfolgt.

4. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Schneiden des Bauteils (4) dienender Fluidstrahl (13) so ge­ richtet ist, daß er nach dem Durchdringen des Bauteils (4) von dem den vorhergehenden Umformvorgang unterstützenden Fluid (8) aufgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl (13) und das Fluid (8) für den Umformprozeß die glei­ che Zusammensetzung besitzen, also identisch sind.

6. Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Unter- und Oberwerkzeug (1, 2) mit einem darin einbringbaren, den Umformprozeß unterstützenden Fluid (8), dadurch gekennzeichnet, daß dem nach dem Umformen im Unterwerkzeug (1) verbleibenden Bauteil (4) eine einen Fluidstrahl (13) erzeugende Strahlpistole (12) zugeordnet ist, wobei des weiteren ein zentraler Fluid-Vorratbehälter (18) vorgesehen ist, von dem ausgehend sowohl Leitungen (9, 10) zur Bereitstellung des Fluids (8) für den Umformprozeß als auch eine Versorgungsleitung (19) für die Strahlpistole (12) ausgehen.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zu­ sätzliche Bauteilhalter (16) aufweist, um das Bauteil (4) nach dem Öffnen des Werkzeuges (1, 2) für das Schneiden in der vorgegebenen Position zu halten.

8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpi­ stole (12) in das Werkzeug (1, 2) integriert ist.