DE102013001919B4

DE102013001919B4 - Verfahren zur Erzeugung eines Durchgangslochs in einem metalischen Körper und Verwendung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102013001919B4
Application number: DE102013001919.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rixen; Gerrit Pies; Tobias Geisler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2022-10-13
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: DE102013001919A1; WO2014121898A8; WO2014121898A1; US20150367399A1; CN105050745B; US9669449B2; CN105050745A; EP2953741A1

Abstract

Verfahren zur Erzeugung eines Durchgangslochs (10) in einem metallischen Körper (12), der mindestens eine gewölbte Oberfläche aufweist, mittels einer Hubbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (10) mittels Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) erfolgt, und dass das Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) mit einem Verhältnis eines Lochdurchmessers (D) zu einer Materialstärke (s) von kleiner 1,5 durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Erzeugung eines Durchgangslochs in einem metallischen Körper, der mindestens eine gewölbte Oberfläche aufweist, mittels einer Hubbewegung. Zudem betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Verfahrens.
Ein Verfahren zur adiabatischen Trennung von Werkstücken mittels Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) ist aus der DE 103 17 185 A1 bekannt.
Diese Druckschrift offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Profilteilen durch Trennen aus Profilstangen. Dabei wird die Profilstange in ein Werkzeug zwischen zwei Aktivteilen eingespannt, wobei die zugewandte Auflagenseite der Aktivteile in Form von Matrizen ausgestaltet sind, bei denen jeweils die Form des zu bearbeitenden Profils ausgespart ist. Weiter weisen die Größen der Auflageseiten die Abmessungen des zu schneidenden Profilteils auf. Schließlich erfolgt die Trennung adiabatisch bei einer sehr hohen Auftreffgeschwindigkeit des Schnittstempels, wobei die Kraft über den Stößel auf ein Aktivteil eingeleitet wird.
Das dort beschriebene Verfahren wird zum Ablängen einer Vielzahl von genannten Profilen (siehe in DE 103 17 185 in § 6) verwandt.
Hier handelt es sich also ausschließlich um Trennen von Profilen, bei denen keine Bohrungen vorgesehen sind. Insbesondere sind dabei auch keine Durchgangslöcher vorgesehen.
Gemäß § 31 oben genannter Druckschrift erfolgt das Trennen bzw. Pressen im Allgemeinen bei einer Geschwindigkeit im Bereich von 0,5 bis 20 m/s, bevorzugt im Bereich von 10 bis 40 m/s, und insbesondere bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 m/s, wobei laut dieser Druckschrift ab 10 m/s der adiabatische Zustand erreicht wird.
Dies wird in genannter Druckschrift nur für flache Werkstoffgeometrien beschrieben. Zitat [0026]:

Auch das beschriebene Hochgeschwindigkeitsstanzen von ebenen Blechen konzentriert sich auf Bleche und nicht auf Profile, die beim eigenen erfindungsgemäßen Verfahren getrennt werden können. Zitatende.

Nicht beschrieben ist in dieser Druckschrift allerdings die Erzeugung von Durchgangslöchern bei stark gewölbten Materialien.
Dies geschieht zurzeit lediglich mittels Bohrern, die für eine Massenproduktion eine relativ große Bearbeitungszeit benötigen und auch noch einem erhöhten Verschleiß unterliegen. Außerdem entstehen hierbei Späne, die bei der Produktion störend sind und zusammen mit dem Kühlschmierstoff gründlich beseitigt werden müssen.
Aus der DE 10 2010 007 955 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung hochfester Bauteile mittels adiabatischen Stanzens entnehmbar. In diesem Verfahren ist das zu bearbeitende Werkstück lediglich in Längsrichtung mittig gewalzt, um einen Bereich zu erzeugen, der bezüglich der ihn umgebenden Streifen eine geringere Dicke aufweist. Dadurch sind zwei Höhensprünge vorhanden, aber keine Wölbung im Sinne der eingangs genannten Art der vorliegenden Erfindung.
Des weiteren weisen die dickeren Streifen jeweils zusätzlich noch benachbart zu den dünnen Bereichen lasergehärtete streifenartige Bereiche auf, so dass die Voraussetzungen für ein adiabatisches Scheren gemäß dieser Druckschrift nicht mit der vorliegenden Erfindung, wie oben angegeben, vergleichbar ist.
Ferner offenbart die DE 197 53 069 A1 einen Nutenstein mit einem Gewindedurchgang und mit einer Aufnahme für ein Federteil. Die Offenbarung dieser Druckschrift besteht im wesentlichen aus einer Beschreibung zur Herstellung des Federteils. Der dort vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausbildung des Nutensteins als Stanzteil und die Sicherstellung einer störungsfreien Funktion der Kugel zu gewährleisten (Spalte 1, Zeilen 26 - 28). Ansonsten tritt dieser sogenannte Gewindedurchgang mit der Bezugsziffer 2 lediglich an zwei Positionen in dieser Druckschrift auf, nämlich in der Spalte 2, Zeilen 32 bis 35 sowie Spalte 4, Zeilen 4 bis 10.
Aus der Spalte 1, Zeilen 44 bis 47 ist außerdem deutlich aufgeführt, Zitat: „das Stanzen von Durchgängen in dem Ausgangsprofil des Nutensteins ist umso einfacher und genauer, je geringer die Abmessungen des Profils in Richtung der Achsen der Durchgänge sind“. Zitatende.
Dies ist ein Hinweis darauf, keine gewölbte Oberfläche zur Erstellung dieses Nutensteins zu verwenden.
Darüber hinaus ist aus der Spalte 2, Zeilen 32 bis 35 entnehmbar, dass es sich bei dem federfreien Durchgang um einen Gewindedurchgang 2 handelt, der mittels Stanzen und anschließendem Gewindeschneiden ausgebildet wird. Bei einem Gewindeschneiden treten unweigerlich Materialabfälle auf, so dass auch hier das Problem der Beseitigung von Gewindespänen und Kühlmittelflüssigkeit vorhanden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die metallischen Körper mit höchster Präzision und auch mit einer deutlichen erhöhten Geschwindigkeit hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Durchgangsloch mittels Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) erzeugt wird, und dass das Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) mit einem Verhältnis von Loch-Durchmesser D zu einer Metallstärke s von kleiner 1,5 durchgeführt wird. Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Verwendung gemäß Anspruch 8.
Der Kern der Erfindung besteht darin, auch bei gewölbten metallischen Stücken einen adiabatischen Zustand mittels einer Hubbewegung zu erzeugen, die so präzise einstellbar ist, dass keine bzw. kaum eine Nachbearbeitung notwendig ist.
Des weiteren kann vorgesehen werden, dass das Lochen auch von der gewölbten Oberfläche aus erfolgt.
Dabei hat es sich erwiesen, dass werkstoffabhängig auch bei Hubbewegungsgeschwindigkeiten kleiner 10 m/s ein adiabatischer Zustand erzeugt wird.
Dies steht im Gegensatz zur Aussage oben genannter Druckschrift.
Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Hubbewegungsgeschwindigkeit 6 m/s bis 8 m/s, bevorzugt 7 m/s beträgt.
Da dieses Durchgangsloch vorzugsweise als Schraubenloch dienen soll, ist es vorteilhaft, wenn das Durchgangsloch mit einem Innengewinde versehen wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Querschnitt des metallischen Körpers dreieckförmig ist, mindestens eine abgerundete Ecke aufweist und die Durchgangsbohrung von der mindestens einen gewölbten Ecke aus quer zur Verbindungslinie der beiden übrigen Ecken verläuft.
Dieses neue erfinderische Verfahren zur Herstellung von Durchgangslöchern ist bei erhöhten bzw. gewölbten Materialien vielseitig anwendbar.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieses Verfahren zur Herstellung von Nutensteinen verwandt wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich der Nutenstein auch noch mit einem Sackloch nach einem der Verfahren zur Herstellung von Sacklöchern gemäß DE 10 2013 001 918 versehen wird. In dieses Sackloch kommt dann später eine federbelastete Kugel, die selbstverständlich am Einstiegsrand verstemmt wird, damit sie in dem Sackloch gehalten werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Beschreibung anhand der Herstellung eines Nutensteins erfolgt, allerdings in keiner Weise darauf beschränkt ist. Es zeigen:

1 zwei Querschnitte eines mit einem Durchgangsloch versehenen Nutensteins; und
2 ein Ablaufschema zur Herstellung des Durchgangslochs sowie eine weitere Endbearbeitung für einen Nutenstein mit Sackloch.

Anhand der 1 und 2 wird nunmehr die Herstellung bzw. das Verfahren zur Erzeugung eines Durchgangsloches 10 in einem in diesem Fall metallischen Nutenstein 12, der naturgemäß eine gewölbte Oberfläche aufweist, beschrieben. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass die Beschreibung eines Nutensteins lediglich beispielsweise ist, da dieses erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auch für andere metallische Körper mit gewölbten Oberflächen verwandt werden kann.
Wie sich aus der 2 schematisch ergibt, wird dieses Durchgangsloch 10 mit Hilfe einer Hubbewegung eines Stempels 11 durchgeführt, wobei es sich hierbei um ein Hochgeschwindigkeitsscherschneiden, ausgehend von der höchsten Erhebung der gewölbten Oberfläche des Nutensteins 12, handelt.
Das ausgestanzte Material wird danach einer Sammelstelle zugeführt.
Das Durchgangsloch 10 kann mit einem Loch-Durchmesser D von 6,9 mm bis 7,5 mm und einer Materialstärke s von ebenfalls 6,9 mm bis 7,5 mm durchgeführt werden.
Bei diesem Verfahren wurde bei einer Materialstärke s von 7,3 mm ein Loch-Durchmesser D von 7,4 mm erzeugt.
Dies ist ein D/s Verhältnis bei einer adiabatischen Erzeugung von ungefähr 1.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde auch eine Hubgeschwindigkeit von kleiner 10 m/s, bevorzugt von 7 m/s verwandt.
Da das Durchgangsloch bei einem Nutenstein 12 selbstverständlich dazu dient, ein Schraubgewinde aufzunehmen, wird auch dieses Durchgangsloch 10 mit einem Innengewinde versehen.
Da ein Nutenstein 12 für eine bequemere Montage auch noch eine federbelastete Kugel am Ort der höchsten Auswölbung aufweisen kann, ist es selbstverständlich auch noch möglich, diesen Nutenstein mit einem sogenannten Sackloch zu versehen. Auch das geschieht mit einem adiabatischen Zustand erzeugenden Verfahren, das in der DE 10 2013 001 918 offenbart ist.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nunmehr möglich, in einer viel geringeren Zeit ein metallisches Werkstück oder einen Nutenstein mit einem Durchgangsloch zu versehen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Durchgangslochs (10) in einem metallischen Körper (12), der mindestens eine gewölbte Oberfläche aufweist, mittels einer Hubbewegung, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchgangsloch (10) mittels Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) erfolgt, und dass das Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) mit einem Verhältnis eines Lochdurchmessers (D) zu einer Materialstärke (s) von kleiner 1,5 durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochen auch von der gewölbten Oberfläche aus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochgeschwindigkeitsscherschneiden (HGSS) mit einem derartigen Lochdurchmesser (D) von 6,9 mm bis 7,5 mm bei einer derartigen Materialstärke (s) von ebenfalls 6,9 mm bis 7,5 mm durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass werkstoffabhängig auch bei Hubbewegungsgeschwindigkeiten kleiner 10m/s ein adiabatischer Zustand erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegungsgeschwindigkeit 6 m/s bis 8 m/s, bevorzugt 7 m/s beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das Durchgangsloch (10) ein Innengewinde erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des metallischen Körpers (12) dreieckförmig ist, mindestens eine abgerundete Ecke (14) aufweist und die Durchgangsbohrung (16) von der mindestens einen abgerundeten Ecke aus quer zur Verbindungslinie der beiden übrigen Ecken verläuft.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Nutensteinen (18).