DE4401674C2 - Verfahren sowie Vorrichtung zum Lochen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zum Lochen von Werkstücken, d. h. zum Einbringen von Öffnungen in Werkstücke durch fortschreitendes Eindringen eines Lochdornes in das Werkstück, gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 3.

Speziell bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren sowie auf eine verbesserte Vorrichtung zum Lochen von geschmiedeten Werkstücken, welche eine vorgegebene Formgebung mit einem Schaft an einem Ende aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Fertigung von metallischen Produkten mit hohem Schlankheitsgrad verwendet, beispielsweise zum Herstellen von rohr- oder hülsenartigen Produkten mit einem angeformten vergrößerten Abschnitt oder Kopf an einem Ende, beispielsweise Gelenk- oder Kreuzkopfstücke für Gelenkwellen, wie sie in Antriebssträngen bei Fahrzeugen, insbes. Lastkraftwagen Verwendung finden.

Mit der heute üblichen Technik ist es möglich, hohle metallische Produkte, wie beispielsweise die vorerwähnten Kopfstücke in einem Verfahren herzustellen, bei dem ein geschmiedeter Rohling oder ein geschmiedetes Werkstück mit angeformtem Schaft nach dem Abkühlen gebohrt wird, um so einen hohlen Abschnitt oder Schaft mit Bohrung zu schaffen. Dieses bekannte Verfahren weist erhebliche Nachteile insbesondere auch hinsichtlich der Effizienz der Herstellung auf. Aus diesem Grunde wurden bereits Verfahren zum Lochen des heißen Werkstückes vorgeschlagen.

Bekannt ist ein Verfahren zum Lochen eines Werkstückes (US 25 93 730), bei dem das Werkstück mit einem vergrößerten Abschnitt in der unteren Werkzeuganordnung zwischen einem dort als Gesenk ausgeführten Werkzeug und einer Abdeckung angeordnet ist und bei dem am Beginn des Verfahrens gleichzeitig mit dem Lochhub des Lochdornes auf den mittleren Bereich des unteren, den vergrößerten Abschnitt nicht aufweisenden schaftförmigen Endes des Werkstückes über ein sich an diesem Ende abstützendes Gegenwerkzeug ein Gegendruck ausgeübt wird, um so zu erreichen, daß das Material des Werkstückes beim Lochen durch bleibende Verformung zugleich auch die für das fertig gewünschte Werkstück angestrebte und durch das untere Werkzeug vorgegebene Form annimmt. Noch vor dem Erreichen des unteren Totpunktes des Lochhubes muß aber das Gegenwerkzeug zurückbewegt werden, um die gewünschte Öffnung im Werkstück durch den Lochdorn fertig auszuführen und um überflüssiges Material durch Ausstanzen zu entfernen.

Bekannt ist weiterhin ein Verfahren zum Lochen von Werkstücken (JP 03243240 A2), wobei dieses bekannte Verfahren allerdings nur zur Lochung von zylindrischen Körpern bestimmt und geeignet ist.

Da bei bekannten Verfahren zum Lochen von Werkstücken das zu lochende Werkstück entweder lediglich in der unteren Werkzeuganordnung positioniert und abgestützt ist oder aber beim Lochen lediglich im mittleren Bereich des Werkstückes durch das Gegenwerkzeug unterstützt ist, läßt sich bei dem bekannten Verfahren nicht ausschließen, daß das Werkstück im Bereich des vergrößerten Abschnittes in unerwünschter Weise verformt wird, wenn das Lochen von der mit dem vergrößerten Abschnitt versehenen Seite erfolgt, wie dies in der Fig. 6 für die Verformung des dortigen Abschnittes 1a und mit der Einschnürung W angedeutet ist, oder aber es können, wie in den Fig. 7 bei (a) und (b) dargestellt ist, Z-förmige Deformationen oder Einschnürungen W in dem zylindrischen Abschnitt des Werkstückes auftreten. Speziell sind aber die bekannten Verfahren zum Einbringen von Öffnungen mit einem hohen Schlankheitsgrad (Länge im Verhältnis zum Lochdurchmesser) nicht geeignet, da diese Verfahren zu großen Toleranzen bei den hergestellten Werkstücken bedingen. Dies ist nach einer der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnis insbesondere durch die seitliche Verlagerung bzw. durch das seitliche Ausweichen des Lochdornes bedingt. Bekannte Verfahren führen daher zu schlechten Ergebnissen und sehr häufig auch zu einem Brechen oder zu einer Beschädigung des Lochdornes. Aus diesem Grunde wurden bekannte Loch-Verfahren bisher in der Praxis allenfalls nur dort eingesetzt, wo der Schlankheitsgrad der jeweils herzustellenden Öffnung klein ist. Bei Öffnungen mit einem hohen Schlankheitsgrad ist es bisher notwendig, auf Bohrverfahren zurückzugreifen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung aufzuzeigen, welches bzw. welche die vorgenannten Probleme vermeidet und ein verbessertes Lochen von geschmiedeten Werkstücken oder Rohlingen, die einen Schaft mit einem hohen Schlankheitsgrad aufweisen, mit geringen Toleranzen sowie insbesondere auch ohne Fehler oder Deformationen des Werkstückes, wie z. B. Einschnürungen usw. ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 3 ausgebildet.

Bei der Erfindung wird das Lochen des Werkstückes bzw. des langgestreckten Abschnittes oder Schaftes des Werkstückes mit hohem Schlankheitsgrad mit geringen Toleranzen und in einem einzigen Arbeitshub des Lochdornes ermöglicht, wodurch ein Arbeiten mit hoher Effizienz möglich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Lochen des Werkstückes, welches in der unteren Werkzeuganordnung angeordnet ist, durch Nachunten-Bewegen des an einer oberen Werkzeuganordnung vorgesehenen Lochdornes und ausgehend von dem größeren Abschnitt des geschmiedeten Werkstückes mit vorbestimmter Form und mit angeformtem Schaft. Eine an der oberen Werkzeuganordnung vorgesehene Halteführung oder ein Niederhalter wird vor dem Lochen auf die untere Werkzeuganordnung abgesenkt. Das Lochen des heißen Werkstückes erfolgt dann durch die Abwärtsbewegung des Lochdornes, der hierbei durch eine Öffnung der Halteführung hindurchtritt. Diese Öffnung der Halteführung dient zur Führung des Lochdornes und verhindert ein seitliches Ausweichen dieses Dornes. Weiterhin wird beim Lochhub ein nach oben gerichteter Gegendruck auf das Werkstück am unteren Ende ausgeübt, und zwar durch ein Gegenwerkzeug, welches so ausgebildet ist, daß das freie Ende des Lochdornes in einer Öffnung dieses Gegenwerkzeuges eintreten kann, und zwar im Bereich der unteren Hubstellung des Lochdornes, d. h. dann, wenn dieser Lochdorn seine untere Stellung erreicht hat oder sich in einer dieser unteren Hubstellung benachbarten Position befindet. Der Niederhalter hält einen größeren Abschnitt des Werkstückes auf der unteren Werkzeuganordnung, wenn die Halteführung auf die untere Werkstückanordnung abgesenkt ist.

Bei der Erfindung ist der Lochdorn somit in der Öffnung der Halteführung geführt, so daß jedes seitliche Ausweichen des Lochdornes verhindert ist und damit auch ein Lochen eines Werkstückes mit hohem Schlankheitsgrad mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Durch die Anwendung des Gegendruckes auf das Werkstück wird verhindert, daß sich dieses verformt, d. h. es werden Fehler, wie beispielsweise Einschnürungen usw. vermieden. Dadurch, daß eine seitliche Verlagerung oder ein seitliches Ausweichen des Lochdornes verhindert ist, ist es bei der Erfindung auch möglich, daß das freie Ende des Lochdornes in die Öffnung des Gegenwerkzeuges mit einem geeigneten Spiel eintreten kann, wodurch bei optimaler Aufbringung eines Gegendruckes auf das untere Ende des Werkstückes während des gesamten Lochhubes eine durchgehende Öffnung im Werkstück in einem Arbeitshub erreicht wird.

Entsprechend der Erfindung weist die obere Werkzeuganordnung der Vorrichtung ein Halteelement mit einer Halteführung sowie auch ein Lagerelement für den Lochdorn auf. Das Lagerelement ist für eine Auf- und Abbewegung auch relativ zu dem Halteelement ausgebildet und auch oberhalb des Halteelementes vorgesehen, wobei beim Abwärtsbewegen des Halteelementes kurz vor dem Arbeits- bzw. Lochhub die Halteführung den vergrößerten Abschnitt des Werkstückes festklemmt oder einspannt, worauf anschließend der Lochdorn sich nach unten bewegt, und zwar zusammen mit dem Lagerelement, um das Lochen durchzuführen, wobei sich der Dorn durch die durchgehende Öffnung der Halteführung hindurchbewegt. Bei dem Lochhub wird der Gegendruck auf das Werkstück im unteren Ende dieses Werkstückes aufgebracht. Die durchgehende Öffnung der Halteführung verhindert hierbei, daß der Lochdorn seitlich ausweicht, so daß die Spitze bzw. das Ende des Dornes in die durchgehende Öffnung des Gegenwerkzeuges eintreten kann, und zwar am unteren Ende oder unteren Totpunkt der Hubbewegung des Dornes oder an einer benachbarten Position des Hubes, womit in einem Hub eine durchgehende Öffnung im Werkstück erzeugt wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine mögliche Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lochen oder Einbringen einer Öffnung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Hauptteil der Vorrichtung bzw. einen Verfahrensschritt der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, welches als Beispiel die Abhängigkeit zwischen der Dornlast bzw. -belastung und dem Gegendruck während des Lochverfahrens wiedergibt;

Fig. 4 als Beispiel einen Schnitt durch einen Rohling, der entsprechend der Erfindung gelocht wurde;

Fig. 5 im Schnitt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung, die bei dem Lochverfahren gemäß der Erfindung verwendet werden kann;

Fig. 6 im Teilschnitt einen Verfahrensschritt bei einem Lochverfahren nach dem Stand der Technik; und

Fig. 7a und 7b Schnitte, die jeweils einen Rohling zeigen, der entsprechend dem Stand der Technik gelocht wurde.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt die Hauptelemente einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Lochverfahrens nach der Erfindung geeignet ist. Die Vorrichtung besteht aus einer oberen Gesenk- bzw. Werkzeuganordnung 3, die mit einem Lochdorn 2 versehen ist, sowie aus einer unteren Gesenk- bzw. Werkzeuganordnung 4, die im wesentlichen zur Aufnahme oder Abstützung eines zu lochenden Werkstückes oder Rohling 1 dient. Die obere Werkzeuganordnung 3 besitzt eine Halteführung 5, die ein seitliches Ausweichen des Lochdornes 2 verhindert. In der unteren Werkzeuganordnung 4 ist in vertikaler Richtung bewegbar ein Matrize oder ein Aufnahmewerkzeug 6 vorgesehen, um ein vollständiges Lochen bzw. Abtrennen oder Ausstanzen des Reststückes von dem Rohling zu ermöglichen, wie dies nachste­ hend noch näher erläutert wird. Die Halteführung 5 ist mit einer mittleren, durchgehenden Bohrung 5a versehen, durch die der Dorn 2 hindurchreicht. Als zu lochendes bzw. mit einer Öffnung zu versehendes Werkstück 1 oder als entsprechender Rohling wird ein heißer Rohling verwendet, der durch Schmie­ den mit einer vorbestimmten äußeren Form und mit einem Schaft an einem Ende dieses Werkstückes hergestellt wurde.

Beim Lochen wird die Halteführung oder der Niederhalter 5 auf die untere Werkzeuganordnung 4 abgesenkt, und zwar unmittel­ bar vor dem Arbeits- oder Lochungshub des Lochdornes 2. Danach bewegt sich der Lochdorn 2 nach unten, um das Werk­ stück 1 zu lochen, wobei der Lochdorn 2 sich durch die Öffnung 5a des Niederhalters bzw. der Führung 5 hindurchbe­ wegt. Gleichzeitig hiermit wird ein nach oben wirkender Gegendruck auf das untere Ende des Werkstückes ausgeübt, und zwar durch die Matrize oder das Aufnahmewerkzeug 6. Da der Lochdorn 2 während des Lochens durch die durchgehende Bohrung 5a in der Führung 5 geführt ist, ist jedes seitliche Auswei­ chen des Lochdornes verhindert. Das Aufnahmewerkzeug 6 besitzt eine mittlere durchgehende Bohrung 6a, die axial in diesem Werkzeug vorgesehen ist. Der Lochdorn 2 ist so angepaßt, daß er in die Öffnung oder Bohrung 6a eintritt, um so ein Lochen bzw. ein Abschneiden oder Ausstanzen des Restes zu bewirken, wenn der Lochdorn 2 sich nach unten in die untere Hubstellung oder in eine Position bewegt, die dieser unteren Hubstellung benachbart ist.

Der Lochdorn 2 ist in vertikaler Richtung relativ zu der Führung 5 bewegbar und aus diesem Grunde ist die Führung 5 an einem Halteelement befestigt, welches an der oberen Werk­ zeuganordnung 3 vorgesehen ist, während der Lochdorn 2 an einem Lager- oder Haltekörper befestigt ist, der an der oberen Werkzeuganordnung vorgesehen ist. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sind sowohl das Halteelement (für die Führung 5) als auch das Lagerelement (für den Lochdorn 2) bewegbar, wobei ersteres von einer unteren Platte 7 und letzteres über der unteren Platte 7 angeordnet ist und von einer oberen Platte 8 gebildet ist, die in vertikaler Richtung relativ zu der Platte 7 bewegbar ist. Die untere und obere Platte 7 und 8 sind an einer geeigneten Zahl von Führungsstangen 9 vorgesehen, um eine relative Bewegung der Platten zueinander in einer gemeinsamen Achsrichtung, nämlich in Richtung der Längsachse des Lochdornes 2 zu ermöglichen. Mit 10 sind Verbindungsstangen bezeichnet, die die untere Platte 7 mit einer Betätigungseinrichtung verbinden.

Die Halteführung 5 ist an einem oberen Werkzeug oder Gesenk 11 befestigt, welches an der unteren Platte 7 gehalten ist. Die Führung 5 ist ebenfalls lösbar an der Platte 7 befestigt, und zwar beispielsweise dadurch, daß das erwähnte obere Werkzeug 11 mit Halteschrauben 12 gehalten ist. Eine derarti­ ge lösbare Montage der Führung 5 hat den Vorteil, daß diese leicht ausgetauscht werden kann. Der Schaftabschnitt 1b des Werkstückes 1 paßt in die zentrale Öffnung eines unteren Gesenks oder Werkzeuges 13, welches an der unteren Werkzeug­ anordnung 4 montiert ist, und zwar derart, daß das Werkzeug 13 bzw. dessen mittige Ausnehmung achsgleich mit der Achse des Lochdornes 2 liegt.

Der Lochdorn 2 ist weiterhin achsgleich mit der Bohrung 5a der Führung 5 und mit der Bohrung oder Öffnung 6a des Aufnahmewerkzeuges 6 angeordnet. Weiterhin befindet sich das Aufnahmewerkzeug 6 unterhalb des unteren Werkzeuges 13 und ist in vertikaler Richtung bewegbar in einer zentralen Öffnung der unteren Werkzeuganordnung 4 vorgesehen. Das Aufnahmewerkzeug 6 kann mit einer nach oben gerichteten Kraft beaufschlagt werden, und zwar durch eine eine Gegenkraft erzeugende Einrichtung 15 über ein rohrförmiges Element 14, um so eine nach oben gerichtete Gegenkraft auf das Werkstück auszuüben, so daß sich das Werkstück mit seinem unteren Ende an dem Aufnahmewerkzeug 6 abstützen kann.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sind die Betätigungselemente für die untere Platte 7 und die obere Platte 8 weggelassen. Diese Betätigungselemente sind aber bevorzugt Hydraulik- oder Ölzylinder, die vorzugsweise als Betätigungselemente verwendet werden, da sie bei verein­ fachter Konstruktion eine einfache Steuerung des Druckes ermöglichen. Diese Betätigungseinrichtungen werden dann beispielsweise in einer vorgegebenen zeitlichen Beziehung zueinander gesteuert. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß die obere und untere Platte 7 bzw. 8 durch eine gemeinsame Betätigungseinrichtung angetrieben werden. Weiterhin wird bevorzugt auch für die den Gegendruck erzeugende Einrichtung 15 ein Öl- oder Hydraulikzylinder verwendet.

Der Gegendruck Pb, der auf das Werkstück durch das Aufnahme- oder Abstützwerkzeug 6 ausgeübt wird, und zwar entgegenge­ setzt zu der Dornlast Pp, ist kleiner als die Last Pp, wobei die Last Pp die Summe aus dem Gegendruck und der Gegenkraft des Werkstückes, die sich aus der Fließgrenze oder Fließkraft des Werkstückes ergibt, nicht übersteigen sollte, um ein Brechen oder Reißen sowie ein Einschnüren des Werkstückes während des Lochens bzw. des Arbeitshubes zu vermeiden. Bezeichnet T die Belastbarkeit des Werkstückes, so ist die Beziehung zwischen Pp, P_B und T durch die nachfolgend angegeben Gleichung bestimmt, d. h. es ist ein Gegendruck Pb zu verwenden, der durch die nachfolgende Beziehung begrenzt ist.

Pp < P_B < Pp - T

Fig. 3 zeigt als Beispiel den Zusammenhang zwischen der Dornlast Pp und dem Gegendruck Pb. Wie dargestellt, sind die Last Pp und der Druck P_B vorzugsweise nahezu proportional zueinander. In vielen Fällen, bei denen das Verhältnis des Lochdurchmessers d0 des Werkstückes (Lochungsdurchmesser) zu dem Durchmesser d1 des Schaftabschnittes des Werkstückes, nämlich das Verhältnis d0/d1 den Wert 0,35 übersteigt, tritt eine plastische Verformung am Schaftabschnitt des Werkstückes auf, wenn eine fortschreitende Aufdornung oder Lochung von vorne ohne die Anwendung eines Gegendruckes ausgeführt wird. Dann, wenn das erwähnte Verhältnis den Wert 0,35 übersteigt, ist daher die Anwendung eines Gegendruckes speziell nützlich, und ein Lochverfahren mit einem Verhältnis d0/d1 kleiner oder gleich 0,9 kann ohne weiteres unter Anwendung und Steuerung des Gegendruckes durchgeführt werden.

Beim Arbeiten der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung beginnen die obere Platte 7 und die untere Platte 8 gleich­ zeitig mit ihrer Bewegung nach unten, wobei die untere Platte 7 zuerst auf das untere Werkzeug 13 der unteren Werkzeugan­ ordnung 4 abgesenkt wird, wie dies mit unterbrochenen Linien in der Fig. 1 dargestellt ist, und zwar unmittelbar vor dem Lochhub (Arbeitshub), so daß das obere Werkzeug 11 passend auf dem unteren Werkzeug 13 aufsitzt und gleichzeitig hiermit der Niederhalter bzw. die Führung 5 den vergrößerten Ab­ schnitt 1a des Werkstückes festhält bzw. einspannt. Die Unterseite der Führung 5 ist hierbei vorzugsweise passend mit dem vergrößerten Abschnitt des Werkstückes geformt. Ist dies nicht der Fall, so kann die Unterseite den vergrößerten Abschnitt des Werkstückes durch Preßformen formen.

Obwohl die untere Platte 7 an der gewünschten Position in ihrer Bewegung gestoppt wird, bewegt sich der Lochdorn 2 für das Lochen weiter nach unten. Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, tritt der Lochdorn 2 durch die Öffnung 5a der Führung 5 hindurch und bewegt sich durch die Öffnung 5a nach unten, wobei der Lochdorn in der Öffnung 5a gegen seitliches Ausweichen gesichert ist, womit auch eine Deformation bzw. eine Verformung des Lochdornes 2 in Form eines Verbiegens oder Krümmens verhindert oder zumindest minimiert ist, so daß sich eine hohe Arbeitsgenauigkeit ergibt. Das Spiel zwischen dem Lochdorn 2 und der Öffnung 5a der Führung 5 ist so gering wie möglich, d. h. gerade noch so groß, daß sich der Dorn 2 hindurchbewegen kann, womit der Querschnitt der Öffnung 5a geringfügig größer ist als der Querschnitt des Domes 2.

Die Einheit 15 wird gleichzeitig mit dem Beginn des Lochhubes aktiviert und der Gegendruck wird hierbei auf das Werkstück 1 über den rohrförmigen Körper 14 und das Aufnahme- oder Abstützwerkzeug 6 übertragen. Mit fortschreitendem Lochhub wird das Aufnahmewerkzeug 6 abgesenkt. Fig. 2 zeigt einen Zustand, der etwa der Hälfte des Lochhubes entspricht. Wenn sich der Lochdorn 2 nach unten in die untere Hubstellung oder in eine Position benachbart dieser unteren Hubstellung bewegt, und zwar über die Position der Fig. 2 hinaus, tritt das untere Ende des Lochdornes 2 in die Öffnung 6a des Aufnahmewerkzeuges 6 ein und trennt damit das verbleibende Stück bzw. den verbleibenden Rest 20 ab, um so das Werkstück vollständig bzw. durchgehend zu lochen. Um eine durchgehende Lochung zu bewirken, sollte das Spiel zwischen der durchge­ henden Öffnung 6a des Aufnahmewerkzeuges 6 und dem Lochdorn 2 ein geeignetes Maß aufweisen.

Entsprechend den später noch wiedergegebenen Daten (Tabelle 1) beträgt das Spiel beispielsweise 0,5 mm, wobei dieses Spiel aber im Bereich zwischen etwa 0,1-0,8 mm liegen kann. Beträgt das Spiel weniger als 0,1 mm, so tritt eine ganz erhebliche Abnutzung oder aber Zerstörung der Werkzeugöffnung 6a und des Lochdornes 2 auf, während ein Spiel größer als 0,8 mm zu einem unvollständigen Abtrennen oder Ausstanzen des Reststückes führt, so daß ein Durchlochen mit guter Qualität hierbei nicht erreicht werden kann. Der Grund dafür, daß das Ende des Dornes am Ende des Hubes in die Öffnung 6a des Aufnahmewerkzeuges 6 mit einem geeigneten Spiel eintreten kann, besteht darin, daß der Lochdorn in der oben beschriebe­ nen Weise in der Öffnung 5a des Niederhalters bzw. der Führung 5 geführt ist und hierdurch eine seitliche Verlage­ rung (Verbiegen) des Dornes 2 minimiert ist.

Als Beispiel wurde als heißes Werkstück ein geschmiedeter Gabelkopf mit Hülse verwendet, wie er bei einer Antriebswelle in Lastkraftwagen verwendet wird. Die Lochung wurde mit Hilfe einer 600 Tonnen Arbeitspresse ausgeführt. Die relevanten Daten sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Im Vergleich zu herkömmlichen bzw. üblichen Werten, betrug beispielsweise die maximale Abweichung in der Dicke (maximale Dicke - minimale Dicke) weniger als 1,0 mm, während bei herkömmlichen Verfah­ ren diese Abweichung 2,0 mm oder größer ist. Das Ausweichen der Achse des Lochdornes betrug weniger als 0,5 mm, während bei der herkömmlichen Methode dieser Abweichung 1,0 mm oder größer ist. Auch das Auftreten von Verengungen und Unter­ schiede in der Länge war wesentlich geringer als bei her­ kömmlich hergestellten Werkstücken. Weiterhin war auch eine Verformung des Maules oder der Gabel (vergrößerter Abschnitt) der Gabelhülse auf Werte kleiner als 0,1 mm reduziert. Ein Beispiel für eine gelochte Gabelhülse, die mit dem Lochver­ fahren gemäß der Erfindung hergestellt wurde, ist in der Fig. 4 dargestellt.

Die Fig. 5 zeigt als weitere Ausführungsform oder als weiteres Beispiel eine Vorrichtung für die Durchführung des Lochverfahrens gemäß der Erfindung. In dieser Vorrichtung ist das untere Werkzeug 13 in die Werkzeuganordnung 4 integriert und der Niederhalter bzw. die Führung 5 in das Halteelement 7 integriert. Öl- oder Hydraulikzylinder sind als Betätigungs­ einrichtungen verwendet, und zwar derart, daß der Lochdorn 2 und das zugehörige Halteelement 8 an dem unteren Ende des Betätigungsteils bzw. Kolbens des Ölzylinders 16 befestigt sind. Das Halteelement 7 kann durch zwei Hydraulik- oder Ölzylinder 17 auf- und abbewegt werden. Ein weiterer Hydrau­ lik- oder Ölzylinder ist als Einrichtung 15 zur Erzeugung des Gegendruckes vorgesehen. Diese genannten Elemente und Einheiten sind innerhalb eines Rahmens 18 angeordnet.

Bei dieser Vorrichtung werden die beiden Ölzylinder 17 betätigt, um das Halteelement 7 auf die untere Werkzeuganord­ nung 4 abzusenken. Ein vergrößerter Abschnitt des Werkstückes ist dann durch den Niederhalter bzw. die Führung an dem Halteelement eingespannt. Im Anschluß daran bewegt sich der Dorn 2 durch das Aktivieren des Ölzylinders 16 nach unten, um das Lochen des Werkstückes 1 vorzunehmen. Gleichzeitig mit dem Lochungshub wird auf das Werkstück der Gegendruck ausgeübt. Der Lochdorn 2 wird in gleicher Weise in der Öffnung 5a des Haltelementes 7 geführt. Am unteren Endpunkt des Hubes tritt der Dorn 2 in die Öffnung 6a des Aufnahme­ werkzeuges 6 ein, welches in der unteren Werkzeuganordnung 4 vorgesehen ist, um in der oben beschriebenen Weise das Reststück abzutrennen.

In diesem Lochverfahren können Werkstücke aus Eisen oder aus einem Nicht-Eisenmaterial, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer usw. gelocht werden. Das Lochverfahren der Erfindung basiert auf einem Heißlochen, wobei die Arbeitstemperatur im Bereich zwischen der üblichen Schmiedetemperatur und einer Temperatur liegt, die etwa um die Hälfte niedriger liegt.

Dementsprechend kann ein heißes Werkstück nach dem Schmieden gelocht werden, und zwar unter Verwendung der noch vorhande­ nen Wärme des Werkstückes, um so Wärmeenergie zu sparen.

Wie oben erwähnt wurde, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, lange, axiale Öffnungen mit einem hohen Schlankheitsgrad von fünf oder mehr in einem Werkstück mit hoher Genauigkeit durch Lochen herzustellen, da der Lochdorn in der durchgehenden Öffnung 5a des Niederhalters oder der Halteführung 5 geführt ist und hierdurch ein seitliches Ausweichen oder Verlaufen des Dornes minimiert ist. Dies führt zu einem großen Vorteil. Weiterhin verhindert die Anwendung des Gegendruckes das Auftreten von Einschnürungen, Verengungen oder anderen Deformationen. Da der Lochdorn am unteren Ende des Arbeitshubes in die Öffnung des Aufnahme­ werkzeuges eintritt und hierdurch den Rest des Werkstückes abtrennt, ist das Lochen einer durchgehenden Öffnung in einem Arbeitsschritt möglich, wodurch die Produktivität ganz erheblich verbessert wird.

Weiterhin reduziert dieses Lochverfahren auch den Anteil an Ausschuß-Werkstücken, und zwar im Vergleich mit anderen Verfahren sowie insbesondere auch mit Verfahren, bei denen das Einbringen der Öffnungen durch Bohrungen erfolgt. Schließlich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur kreisförmige Öffnungen, sondern auch quadratische oder polygonale Öffnungen herstellen.

Tabelle 1

• 1. Abmessungen des Werkstückes (in mm)
  • 1. Gesamtlänge (L1) : 216
    Länge des zylindrischen Abschnittes (L2) : 150
    Länge des Kopfabschnittes (L3) : 66
  • 2. Größerer Durchmesser des zylindrischen Abschnittes
    (R1) : 55
    Innendurchmesser des zylindrischen Abschnittes
    (R2) : 33
    l/d (= L2/R2)
• 2. Abmessungen der Hauptelemente der Arbeitsmaschine (in mm)
  Außendurchmesser des oberen Werkzeugs : 300
  Außendurchmesser des unteren Werkzeugs : 220
  Außendurchmesser der Halteführung : 180
  Innendurchmesser des unteren Aufnahmewerkzeugs : 34
  Außendurchmesser des Lochdornes : 33
• 3. Bewegungen der Arbeitsmaschine (in mm)
  Klemm- bzw. Einspannhub : 360
  Lochhub : 250
  Gesamthub : 610
  Hub des unteren Aufnahmewerkzeugs : 35
• 4. Material des Werkstückes : S35C
• 5. Arbeitstemperatur: 700-1 100°C

Claims (9)

1. Verfahren zum Lochen eines heißen, in einer unteren Werkzeuganordnung aufgenommen Werkstücks durch Nachunten-Bewegen eines an einer oberen Werkzeuganordnung vorgesehen Lochdornes (2) in einem Lochhub, wobei das Werkstück durch Schmieden mit einer gewünschten äußeren Formgebung mit einem Schaft an einem Ende des Werkstückes hergestellt ist und wobei gleichzeitig mit dem Lochhub auf das untere Ende des Werkstückes ein Gegendruck oder eine Gegenkraft durch ein Gegenwerkzeug ausgeübt wird, auf welches sich das untere Ende des Werkstückes abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der oberen Werkzeuganordnung (3) vorgesehener Niederhalter (5), unmittelbar vor dem Lochen auf die untere Werkzeuganordnung (4) abgesenkt wird, daß der Lochdorn (2) während des Lochhubes durch eine Öffnung (5a) der Halteanordnung (5) hindurchtritt und hierdurch die Öffnung (5a) in der Halteführung (5) als Führung für den Lochdorn dient, um ein seitliches Ausweichen des Lochdornes zu verhindern, und daß sich das freie Ende des Lochdornes (2) im Bereich eines unteren Totpunktes des Lochhubes in eine durchgehende Öffnung (6a) des Gegenwerkzeuges (6) hineinbewegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) einen größeren Abschnitt des Werkstückes hält, wenn er auf die untere Werkzeuganordnung abgesenkt ist.

3. Vorrichtung zum Lochen eines heißen Werkstücks (1), wobei das geschmiedete Werkstück eine vorbestimmte äußere Formgebung mit einem Schaft an einem Ende aufweist, mit einer unteren Werkzeuganordnung zur Aufnahme und Abstützung des Werkstückes, mit einer oberen Werkzeuganordnung, die über der unteren Werkzeuganordnung angeordnet ist und einen Lochdorn (2) zum Lochen des Werkstückes (1) sowie ein Lagerelement (8) besitzt, an welchem der Lochdorn (2) befestigt ist und welches durch Betätigungsmittel in der Achsrichtung des Lochdornes (2) auf- und abbewegbar ist, sowie mit unter der unteren Werkzeuganordnung (4) vorgesehenen Mitteln zum Erzeugen eines Gegendruckes auf das Werkstück (1) während des Lochhubes über ein Gegenwerkzeug (6), welches für eine Auf- und Abwärtsbewegung in der Achsrichtung in der unteren Werkzeuganordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Werkzeuganordnung (3) ein Halteelement (7) mit Niederhalter (5) zum Halten des oberen vergrößerten Abschnittes des Werkstückes (1) zwischen der oberen und der unteren Werkzeuganordnung aufweist, daß der Niederhalter (5) mit einer Öffnung (5a) versehen ist, durch welche sich der Lochdorn (2) hindurchbewegt und die einen Querschnitt besitzt, der geringfügig größer ist als der Querschnitt des Lochdornes (2), um den Lochdorn (2) zu führen und ein seitliches Ausweichen des Lochdornes (2) zu verhindern, und daß das Gegenwerkzeug (6) eine durchgehende Öffnung (6a) besitzt, die achsgleich mit der Öffnung (5a) des Niederhalters (5) angeordnet ist, so daß der Lochdorn im Bereich eines unteren Totpunktes des Lochhubes in die Öffnung (6a) des Gegenwerkzeuges (6a) eintritt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter (5) abnehmbar am Halteelement (7) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederhalter Bestandteil des von einer Platte gebildeten Halteelementes (7) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel für die obere Werkzeuganordnung wenigstens ein Betätigungselement für das Lagerelement sowie wenigstens ein Betätigungselement für den Niederhalter aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel oder die diese bildenden Betätigungselemente Hydraulikzylinder sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung des Gegendruckes von wenigstens einem Hydraulikzylinder (15) gebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen der Öffnung (6a) des Gegenwerkzeuges (6) und dem Lochdorn (2) in der Größenordnung von etwa 0,1-0,8 mm liegt.