DE3231673A1 - Verfahren zur formaenderung eines plattenfoermigen werkstuecks - Google Patents
Verfahren zur formaenderung eines plattenfoermigen werkstuecksInfo
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Description
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Verfahren zur Formänderung eines plattenförmigen Werkstücks
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Formänderung eines plattenförmigen Werkstücks der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Bekannte Formänderungsverfahren dieser Art, bei denen das Werkstück in den beaufschlagten, oberflächenseitigen
Randzonen unter plastischer Verformung örtlich gestreckt wird, so daß es sich entgegen der Beaufschlagungsrichtung
konvex gewölbt ausbildet, arbeiten entweder nach der Kugelstrahlmethode oder gemäß der älteren,
nicht-vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 31 11 148.3 mit einem durch einen pulsierend betätigten
Schlagkolben periodisch beaufschlagten Schlagstempel
mit einer länglichen Wirkfläche, der längs einer Schlagspur richtungsstabil über die Werkstückoberfläche
geführt wird, wobei der Schlagstempelmethode wegen der erzielbaren gerichteten Verformungswirkung vor allem bei
der Herstellung einfach gekrümmter Werkstücke der Vorzug gebührt. Wenn das zu verformende Werkstück eine sich
ändernde Wanddicke aufweist und/oder unterschiedlich starke Krümmungen erhalten soll, muß bei diese Verfahren
an den entsprechenden Flächenbereichen des Werkstücks die Verformungswirkung des oder der Schlagkörper in umständlicher
Weise verändert werden, sei es durch Änderung des diesen erteilten Bewegungsimpulses oder der Aufschlagdichte,
also etwa der Vorschubgeschwindigkeit, was eine baulich komplizierte Schlagkörper-Steuerung erfordert
und die praktische Durchführung dieser Verfahren stark erschwert oder gar in Frage stellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß in einfacher
Weise eine sich über die Bearbeitungsfläche ändernde Schlagkörper-Verformungswirkung erreicht
wird, so daß mit geringem Aufwand und hoher Genauigkeit auch Werkstücke mit einem ungleichförmigen Wanddicken- und/oder Krümmungsverlauf geformt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind in den Ünteransprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß wird der auf die Werkstückoberfläche
einwirkende Verformungsstoß des Schlagkörpers in vorgegebener Weise dadurch variabel gesteuert", daß zwisehen
dem Schlagstempel und der Werkstückoberfläche eine je nach der geforderten Verformungswirkung örtlich
unterschiedlich stark stoßmindernd wirkende Dämmschicht angeordnet wird, deren Elastizitäts- und Dämpfungscharakteristik sich entsprechend den vorhandenen Wand-
dicken- und gewünschten Krümmungsverlauf des Werkstücks ändernd ausgebildet ist und die einen jeweils genau dosierten
Teil des Bewegungsimpulses des Schlagkörpers
als örtlichen Verformungsstoß an die Werkstückoberfläche durchläßt, was eine genaue Einhaltung einer über
die Bearbeitungsfläche des Werkstücks variablen Randzonen-Verformung
garaniert, so daß es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstmals möglich ist, auch kompliziertere
Werkstücke ohne zusätzliche aufwendige Steuergeräte nach der Schlagkörpermethode mit hoher
Genauigkeit kostengünstig zu formen.
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Gemäß Anspruch 2 ist die Dämmschicht vorzugsweise eine
Elastomerschicht mit einer an den Stellen geringerer Wanddicke und/oder Krümmung des Werkstücks größeren
Schichtdicke, was sich in einfacher Weise durch
einen Elastomerlack, der als entsprechend flächig abgestufte Mehrfachlackierung auf die Werkstückoberfläche aufgetragen wird, erreichen läßt. Vor allem bei
größeren Stückzahlen empfiehlt es sich, die Dämmschicht als wiederverwendbare Elastomerbeschichtung auszubilden, also etwa aus mehreren, abgestuft zugeschnittenen, übereinandergeklebten Dämmfolien, so daß mehrere Werkstücke nacheinander mit ein und derselben Dämmschicht bearbeitet werden können.
einen Elastomerlack, der als entsprechend flächig abgestufte Mehrfachlackierung auf die Werkstückoberfläche aufgetragen wird, erreichen läßt. Vor allem bei
größeren Stückzahlen empfiehlt es sich, die Dämmschicht als wiederverwendbare Elastomerbeschichtung auszubilden, also etwa aus mehreren, abgestuft zugeschnittenen, übereinandergeklebten Dämmfolien, so daß mehrere Werkstücke nacheinander mit ein und derselben Dämmschicht bearbeitet werden können.
Für den Fall, daß die Formänderung mit einem Schlagstempel
durchgeführt wird, der mit einer länglichen
Wirkfläche versehen ist, die mit Hilfe einer Stempelführung in Richtung des Stempelvorschubs geführt werden
muß, wird gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise die
Stempelführung rollend auf der Dämmschicht abgeäützt, wodurch beim Stempelvorschub ein Verklemmen der Stempelführung an der Werkstückoberfläche und vor allem
der Dämmschicht, insbesondere an den Stellen zunehmender Dämmschichtdicke, verhindert und ein sehr leichtgängiger, ruhiger Stempelvorschub erzielbar wird.
Stempelführung rollend auf der Dämmschicht abgeäützt, wodurch beim Stempelvorschub ein Verklemmen der Stempelführung an der Werkstückoberfläche und vor allem
der Dämmschicht, insbesondere an den Stellen zunehmender Dämmschichtdicke, verhindert und ein sehr leichtgängiger, ruhiger Stempelvorschub erzielbar wird.
Aus dem gleichen Grund wird der Schlagstempel gemäß
Anspruch 4 -vorzugsweise federnd in eine von der Farkstück-bzw. Dämmschichtoberfläche abgehobene Lage gedrückt, so daß er nur kurzzeitig für die Dauer des Verformungsstoßes entgegen der Federkraft mit dem Werk-
Anspruch 4 -vorzugsweise federnd in eine von der Farkstück-bzw. Dämmschichtoberfläche abgehobene Lage gedrückt, so daß er nur kurzzeitig für die Dauer des Verformungsstoßes entgegen der Federkraft mit dem Werk-
stück bzw. der Dämmschicht in Berührung kommt und somit - anders als bei einer ständigen gleitenden Auflage
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des Schlagstempels - die Gefahr eines Verklemmens des Schlagstempels oder einer Beschädigung der Dämmschicht
weitgehend unterbunden wird.
Der dem Schlagstempel erteilte Bewegungsimpuls muß/ wie
bereits erwähnt, während dsr Bearbeitung nicht verändert
werden, er wird aber vorzugsweise auf den an den Stellen größter Verformungswirkung erforderlichen Maximalwert
voreingestellt, so daß diese Stellen größter Wanddicke bzw. stärkster Krümmung des Werkstücks unbeschichtet
bleiben können und die Dämmschicht lediglich nach Maßgabe der erforderlichen Schwankungsbreite der Verformungsstöße
bemessen werden muß. Diese Vorwahl des dem Schlagstempel geweils durch einen Schlagkolben erteilten
Bewegungsimpulses erfolgt gemäß Anspruch 5 vorzugsweise
dadurch, daß die Stempelführung vom Führungszylinder des Schlagkolbens einen veränderlichen Abstand
aufweist, der um so größer vorgewählt wird, je größer die maximal erforderliche Verformungswirkung des
Schlagstempels ist, was gegenüber der sonst zur Vorwahl des Bewegungsimpulses üblichen Arbeitsdruck- oder
-hubeinstellung des Schlagkolbens eine weitere wesentliche Vereinfachung erbringt.
Die Erfindung wird nunmehr in Verbindung mit den Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein plattenförmiges, mit einer Dämmschicht
versehenes Werkstück während der Bearbeitung mit einem Schlagstempel in teilweise gebrochener, perspektivischer
Darstellung;
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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der zugehörigen Bearbeitungsmaschine; und
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des Schlagstempels und der Schlagstempelführung
der in Fig. 2 gezeigten Bearbeitungsmaschine .
Das zu verformende Werkstück 2 ist eine zunächst ebene Blechplatte, die auf der Oberseite durch einen hammerschlagartig
repetierend einwirkenden, länglichen Schlagstempel 4 bearbeitet wird, welcher mit gleichförmiger
Vorschubgeschwindigkeit quer zur gewünschten Verformungsrichtung der Blechplatte 2 über die Werkstückoberfläche
hin- und herbewegt wird, wobei die Blechplatte 2 nach jedem Durchlauf des Schlagstempels
4 quer zu dessen Vorschubrichtung um einen Bewegungsschritt weitergerückt wird, so daß die in Figur 1 in
gestrichelten Linien angedeutete, zellenförmige Schlagspur entsteht, deren Schlagstoßdichte in Bewegungsrichtung
des Schlagstempels 4 bei konstanter Schlagfrequenz
durch die gewählte Vorschubgeschwindigkeit des Schlagstempels 4 und deren Zeilenabstand durch die Größe des
quer zur Schlagstempel-Vorschubrichtung verlaufenden Bewegungsschritts des Werkstücks 2 'uf einen veränderlich
einstellbaren, während der Bearbeitung aber konstant bleibenden Wert gebracht wird. Auch der dem
Schlagstempel 4 für jeden Aufschlagstoß erteilte Bewegungsimpuls
bleibt während des Bearbeitungsvorgangs auf einem vorgewählten Konstantwert.
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Hingegen hat die zu verformende Blechplatte 2 eine Sich ändernde Wanddicke und wird mit unterschiedlich
starken Krümmungen verformt, wie dies in Figur 1 durch das Werkstück-Flächensegment A erhöhter Wanddicke sowie
durch das Flächensegment B, für das ein kleinerer Krümmungsradius R. als für die Restfläche des Werkstücks
2 (Krümmungsradius R2) vorgesehen ist, dargestellt
ist. Demgemäß ist die notwendige örtliche Verformungswirkung, also die durch die stoßartige Beaufschlagung
durch den Schlagstempel 4 bewirkte, örtliche Streckung der oberen Randzonen des Werkstücks 2, in
dem Überlappungsbereich der beiden Flächensegmente A und B, also an der Teilfläche C mit der größten Wanddicke und der stärksten Krümmung, am höchsten, während
im Restteil des Flächensegments A, wo die Wanddicke zwar noch gleichgroß, die Krümmung aber geringer ist,
sowie im restlichen, zwar stark gekrümmten, aber dünnwandigen Teil des Flächensegments B eine schwächere
örtliche Verformungswirkung und in allen anderen Flächenbereichen des Werkstücks 2 ,wo sowohl die vorhandene
Wanddicke als auch die geforderte Krümmung am kleinsten sind, die niedrigste örtliche Verformungswirkung aufgebracht werden muß.
Um die örtliche Verformungswirkung derart veränderlich zu steuern, ohne daß der Vorschub des Schlagstempels 4
oder der diesem erteilte Bewegungsimpuls während des Bearbeitungsvorgangs verändert werden muß, wird das
Werkstück 2 vor der Bearbeitung mit einer in den verschiedenen Flächensegmenten nach Maßgabe der jeweils
erforderlichen örtlichen Verformungswirkung unterschiedlich stark stoßmindernd ausgebildeten Dämmschicht
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belegt, etwa mit einer Elastomerlackschicht, deren
Schichtdicke in der gezeigten Weise gegenläufig zur geforderten örtlichen Verformungswirkung abnimmt,
wobei die am stärksten zu krümmenden Flächenbereiche mit der zugleich größten Wanddicke, also der Flächenbereich
C des Werkstücks 2, unbeschichtet bleiben. Ein solcher Aufbau der Dämmschicht 6 läßt sich am einfachsten
durch eine Mehrfachlackierung erreichen, bei der vor den einzelnen Lackiergängen jeweils Abdeckmasken
entsprechenden Zuschnitts auf die nicht mehr dicker zu beschichtenden Flächenbereiche des Werkstücks
2 bzw. der Dämmschicht 6 aufgebracht werden. Wahlweise kann die Dämmschicht 6 auch aus entsprechend
abgestuft zugeschnittenen, mehrlagig übereinander geklebten Einzelfolien aufgebaut werden, so daß sie sich
nach der Bearbeitung von der Werkstückoberfläche entfernen und nochmals für weitere Werkstücke verwenden
läßt.
Aufgrund der sich ändernden Schichtdicke der Dämmschicht 6 wird der Aufschlag des Schlagstempels 4 mehr
oder weniger stark gedämpft und abgefedert, so daß die Größe des auf die Werkstückoberfläche einwirkenden Verformungsstoßes
mit Hife der Dämmschicht 6 während der Bearbeitung in vorgegebener Weise variabel gesteuert
wird. Die Wanddicke und die Dickenverhältnisse der Dämmschicht β sind ebenso wie die Krümmungsradien des
Werkstücks 2 in den Figuren der Deutlichkeit halber stark übertrieben dargestellt.
Auf der Unterseite wird das Werkstück 2 mit einem nachgiebigen Material, das die Wandstärkenunterschiede ausgleicht,
zum Beispiel Hartschaum-Platten 8, vollflächig ausgefüttert und während der Bearbeitung unterhalb
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der Vorschubbahn des Schlagstempels 4 an einem rohrförmigen Stützkörper 10 zur Auflage gebracht.
Die in den Figuren 2 und 3 gezeiate Bearbeitungsmaschine
enthält neben dem Schlagstempel als Hauptbestandteile einen Werkzeugschlitten 12, der auf Führungen
14 in Vorschubrichtung des Schlagstempels 4 hin- und herlaufend angetrieben wird, einen über
Führungsbolzen 16 und Elastomerfedern 18 am Werkzeugschlitten 12 senkrecht . verschieblich gelagerten Schlagzylinder
20 einschließlich einer Druckluftzufuhr 2 2 und eines nach Art eines Niethammers mit konstanter
Schlagfrequenz periodisch betätigten Schlagkolbens 24,
sowie einen mit Rollen 26 versehenen Führungsschuh 28,
über den die Schlagkolben - Zylindereinheit 20, 24 auf
der Werkstückoberfläche bzw. der Dämmschicht 6 abgestützt
wird. In einer schlitzförmigen Ausnehmung 30 des Führungsschuhs 28 ist der Schlagstempel 4 verdrehsicher
senkrecht verschieblich geführt. Er enthält eine längliche, ballig ausgebildete Wirkfläche 32, deren
Krümmung vom Mittelpunkt sowohl zu den Längs- als auch zu den Schmalseiten der Wirkfläche 32 hin zunimmt.
Zwischen einem Ringbund 34 des Schlagstempels 4 und dem Führungsschuh 28 sitzt eine Rückholfeder 36, die
den Schlagstempel 4 in die gezeigte, von der Werkstückobei£Läche
bzw. der Dämmschicht 6 abgehobene Rückhubposition drückt.
Die gezeigte Bearbeitungsmaschine bietet eine einfache Möglichkeit einer veränderlichen Vorwahl des dem
Schlagstempel 4 vom Schlagkolben 24 jeweils erteilten Bewegungsimpulses, um verschiedenartige Werkstücke,
die unterschiedlich große Maximalwerte der Verformungs-
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stoße, also ■ - an den unbeschichteten Flächensegmenten
verschieden große Verformungswirkungen verlangen, bearbeiten zu können. Zu diesem Zweck ist zwischen
dem Zylinder 20 und dem Führungsschuh 28 eine höhenverstellbare Langloch-Schraubverbindung 38 vorgesehen, durch
die sich der Abstand zwischen dem Schlagzylinder 20 und dem Führungsschuh 28 vor der Bearbeitung veränderlich
einstellen läßt. Wird dieser Abstand größer vorgewählt, so vergrößert sich die Freiflugstrecke des Schlagkolbens
24 zwischen dessen voller Rückhublage und dem Auftreffen auf den Schlagstempel 4 und dementsprechend auch der
diesem bei jedem Arbeitstakt des Schlagkolbens 24 erteilte Bewegungsimpuls. Umgekehrt nimmt der Bewegungsimpuls, mit dem der Schlagstempel 4 gegen die Werkstück-
oberfläche bzw. die Dämmschicht 6 läuft, ab, wenn ein kleinerer Abstand zwischen dem Schlagzylinder 20 und
dem.Führungsschuh 28 vorgewählt wird.
In der Praxis wird mit dem beschriebenen Verfahren ein großflächiges Bauteil, das auf der Unterseite vielfach
abgestuft ist und große relative Wanddickenänderungen aufweist, in eine einfach gekrümmte Kontur gebracht,
wobei nach dem Entfernen der Dämmschicht 6 auf der Werkstückoberseite eine zwar deutlich sichtbare, gewünschtenfalls
aber leicht abschleifbare Bearbeitungsspur verbleibt.
L e e r se i t e
Claims (3)
1. Verfahren zur Formänderung eines plattenförmigen Werkstücks
, insbesondere eines Blechteils, bei dem das Werkstück einseitig mit einem oder mehrenen, jeweils
stoßartig örtlich begrenzt auf die Werkstückoberfläche einwirkenden Schlagkörpern beaufschlagt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Werkstück vor der Beaufschlagung mit einer nach Maßgabe der gewünschten
örtlichen Verformung aesScnlagkörpers unterschiedlich stark stoßmindernd ausgebildeten Dämmschicht belegt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Dämmschicht eine Elastomerschicht
in einer nach Maßgabe der gewünschten, örtlichen Verformungswirkung bemessenen Schichtdicke aufgetragen wird,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Schlagkörper
ein periodisch beaufschlagter Schlagstempel mit einer länglichen Wirkfläche längs einer Schlagspur
richtungsstabil über die Werkstückoberfläche geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stempelführung rollend auf der Dämmschicht abgestützt
wird. - 2 -
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Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagstempel durch eine
zwischen Stempel und Führung wirkende Federkraft entgegen der Beaufschlagungsrichtung in eine von der
Werkstückoberfläche bzw. Dämmschicht abgehobene Rückhublage gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Schlagstempel durch einen pulsierend betätigten Schlagkolben
periodisch beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorwahl des dem Schlagstempel
jeweils vom Schlagkolben erteilten Bewegungsimpulses
die Schlagstempelführung und der Führungszylinder des
Schlagkolbens zueinander veränderlich einstellbar auf Abstand gehalten werden.
— ^^. —
Priority Applications (4)
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DE19823231673 DE3231673A1 (de) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Verfahren zur formaenderung eines plattenfoermigen werkstuecks |
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DE19823231673 DE3231673A1 (de) | 1982-08-26 | 1982-08-26 | Verfahren zur formaenderung eines plattenfoermigen werkstuecks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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