BESCHREIBUNG:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vor¬ richtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.

Ein Verfahren dieser Art ist nach der DE-OS 29 06 509 bekannt. Dabei werden Strahl ittel, insbesondere Ku¬ geln, in einem Druckstrahl beschleunigt und mit einer Geschwindigkeit von 10 bis ^' 90 m/s auf die Oberfläche von Werkstücken gerichtet, um eine Deformation herbeizuführen, die derjenigen des Biegens überlegen ist. Die einzelnen Kugeln sind innerhalb bestimmter Durchmesserbereiche klassiert und treffen aufgrund ihrer Förderung im Stoffstrahl statistisch verteilt auf die Aufschlagfläche auf. Man kann sie im übrigen auch unter einem Winkel auftreffen lassen und eine sie fördernde Düse in Längsrichtung über beispiels¬ weise einer Blechoberfläche führen, die sich darauf¬ hin quer durchwölbt, so daß man Krümmungen verwirkli¬ chen kann, wie sie zum Beispiel Beplankungsbleche im Flugszeugbau erforderlich machen, übereinstimmend ist es bei dieser Umformtechnik stets, daß die Krümmunσ oder Wölbung nicht, wie beim Tiefziehen, in der Beauf¬ schlagungsrichtung erfolgt, sondern entgegengesetzt zu ihr. Die Beaufschlagung führt dabei grundsätzlich zu einem Fließen in sämtlichen Richtungen des Raumes so daß man gerichtete Krümmungen nur durch die vorste¬ hend genannte Überlagerung einer Vielzahl von Aufschlag¬ stellen herbeiführen kann, so daß sich schließlich be¬ vorzugte Richtungen der Umformung einstellen, wobei die Umformung in den nicht gewünschten Richtungen über¬ deckt wird.

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- 2 - Von dem Stand der Technik ausgehend- liegt der Erfin¬ dung die Aufgabe zugrunde, eine von vorneherein ge¬ zielte Umformung, und zw-ar insbesondere eine gezielte Krümmung, „bei Blechen und Tafeln zu erreichen, ohne die Möglichkeit zur Formgebung des Werkstoffes aufgrund beabsichtigter Umformrichtungen nur begrenzt nutzen zu können. Dadurch soll vor allem eine gesteigerte Ma߬ genauigkeit der Umformung erzielt werden, wobei auch ungewünschte Werkstückdehnungen weitgehend vermieden werden sollen. Die Formänderung soll noch ausgepräg¬ ter in einer Ebene verlaufen, wobei die Voraussetzungen für die Vermeidung oder zumindest die Herabsetzung eine Dickenä nderung der Bleche bzw. Tafeln erfüllt sein sol len. Schließlich soll der erhebliche maschinelle Auf¬ wand, wie er bei der bisherigen Umformung mittels Stoff Strahlung notwendig war, erheblich herabgesetzt werden.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, für den die Vorschläge aus den Unteransprüchen 2 bis 16 vorteil hafte Ausgestaltungen treffen, während sich, die Unteran sprüche 17 bis 24 auf die zweckmäßige Gestaltung ^* einer richtung zur Durchführung des neuen Verfahrens beziehen

Aufgrund des Vorschlages der Erfindung kommt es bei jedem einzelnen, vom Stempel ausgeübten Schlag zu einer geometrisch exakten Beaufschlagung innerhalb eines längl chen Au schlagbereiches , bei welchem die Länge mindeste den dreifachen und zweckmäßig mindestens den sechsfache Wert der Breite besitzt. Somit läßt sich eine gezielte Krümmung in Richtung der schmalen Breite der Aufschlag¬ fläche sicherstellen, weil die Fließwiderstände in die¬ ser Richtung wesentlich kleiner als in Längsrichtung de Beaufschlagungsfläche sind. Eine Umformung des Werk stoffes tritt: In Längsrichtung αer Aufschlagbereiche so mit praktisch nicht ein, so daß nicht

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nur eine genau bemessene Krümmung erzielt wird, sondern auch eine Ausdehnung in Längsrichtung, also quer zur Krümmungsrichtung, praktisch ausgeschlossen wird. Die Ausbildung einer geometrisch genau vorherbestimmten Krümmung läßt sich noch erheblich dadurch erleichtern, daß das Werkstück mit zwei sich gegenüberliegenden Kanten zunächst eingespannt und sodann unter Annäherung der Einspannmittel elastisch im Ausmaß der vorgesehe¬ nen Formänderung bzw. Krümmung gebogen wird, woraufhin die dynamische Beaufschlagung der Werkstückoberfläche e folgt. Auf diese Weise gelingt es, die zunächst nur elastische Umformung in eine plastische Umformung zu überführen, so daß man während der Umformung auf eine Rückführung des jeweiligen Umformergebnisses zur lau¬ fenden Steuerung des Prozesses verzichten kann. Es ist dann vielmehr ausreichend, lediglich die bei der Werkst durchbiegung zunächst aufgetretene Spannkraft zu über¬ wachen und die dynamische Belastung der Werkstückober¬ fläche solange vorzunehmen, bis die Spannkraft auf den Wert O zurückgegange ist- In jedem Falle ist somit die erzielte Formänderung praktisch frei von Rückfederu

Der weiteren Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Umfor mung dient die Führung des Stempels über die Werkstück¬ oberfläche in im wesentlichen parallelen Zeilen sowie die Überdeckung der Aufschlagbereiche innerhalb der zei¬ lenweisen Aufschlagspuren in Längsrichtung. Man kann die Querabstände der Zeilen einerseits so regeln, daß sie etwa gleich mit der Breite der Aufschlagspur sind. Wenn man die Formänderung vergrößern, also stärker krümmen will, ist es zweckmäßig, die Aufschlagspuren einander auch quer zu ihrer Längsrichtung zur Uberdeckung zu bringen. In diesem Falle wird der Ab stand der einzel¬ nen Zeilen entsprechend herabgesetzt.

Sehr gute Formänderungen lassen sich mit Stempeln er¬ zielen, bei welchen die Werkzeugfläche eine Breite im Bereich von 1 bis 5 mm aufweist, während man die Länge zweckmäßig mit zunehmender Blechdicke größer wählt. Das Ausmaß der Länge läßt sich durch Interpolation und Extrapolation ermitteln, wenn man von zwei vorteilhaf¬ ten Zuordnungen ausgeht, von denen die eine für Werk¬ stückdicken zwischen 5 bis 8 mm eine Werkzeugfläche von etwa 2 x 12 mm vorsieht, wohingegen die andere bei einer Werkstückdicke von 8 bis 20 mm eine Werkzeug¬ fläche von 2 x 27 mm vorsieht.

Wenngleich sich der oder die Stempel bzw. Werkzeuge unmittelbar für die Schlagbelastung der Werkstückober¬ fläche verwenden lassen, liegt es im Interesse einer verbesserten Steuerung des Formänderungsprozesses, die Werkzeuge selbst auf der Werkstückoberfläche aufliegend zu führen und sie mittels eines Schlagkolbens dynamisch zu belasten. In diesem Falle übertragen die Werkzeuge den Impuls des Schlagkolbens, wobei die Einhaltung der relativen Lage zwischen Werkstückoberfläche und Werkzeu besonders zuverlässig gesichert ist.

Somit wird die kinetische Energie über den Kolben aufgebracht. Dabei ist seine Masse von geringerer Aus¬ wirkung als die Geschwindigkeit, die er beim Aufschlag auf den Stempel besitzt. Letztere wiederum hängt bei Beaufschlagung des Kolbens mit einem unter Druck ste¬ henden Fluid von seiner Beaufschlagungsfläche sowie vom Hub ab. Man erzielt eine befriedigende Formände¬ rung, wenn man den Querschnitt sowie auch den Hub des Kolbens bei Zunahme der Blechdicke proportional ver¬ größert, wobei sich einer Blechdicke von 5 bis 8 irm

2 ein Kolbenquerschnitt von etwa 200 m zuordnen läßt.

Der Kolben ist zweckmäßig innerhalb eines Druckluft-

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Zylinders beidseitig beaufschlagbar, und zwar zweck¬ mäßig mit Druckluft, die im Bereich von 2 bis 10 bar steuerbar ist. Die Länge des Hubes liegt zwischen etwa 40 bis 120 mm..

Unter den beschriebenen Bedingungen kann mit unter¬ schiedlichen Kolbeng.eschwindigkeiten gearbeitet werden, die im allgemeinen kleiner als die Geschwindigkeiten der beim Strahlen mit Kugeln ^' auftretenden Kugelge¬ schwindigkeiten sind. Für die Kolben kann man mit Ge¬ schwindigkeiten zwischen 0,5 bis 15 m/s rechnen, in welchem Bereich die niedrigeren Geschwindigkeiten den dickeren Werkstücken und die höheren Geschwindigkeiten den dünneren Werkstücken zugeordnet sind.

Die ^* erfindungsgemäße Vorrichtung weist insbesondere einen Stempel mit einem zylindrischen Schaft auf, der geführt ist.und durch einen Kolben in an sich bekannter Weise beaufschlagt werden kann. An seinem der Beauf¬ schlagung gegenüberliegenden Ende ist dieser Schaft als Werkzeugfläche ausgebildet. Letztere ist mit Vor¬ teil an einen sich verbreiternden Sockel des Schaftes ausgeführt sowie rechteckig mit angerundeten Eckengestal Anstelle der angerundeten Ecken können auch schmal¬ seitig angesetzte Halbkreisflächen treten. Von beson¬ derem Vorteil ist es, die Werkzeugfläche unmittelbar durch eine Saumfläche zu umgeben, deren Ebene in der Beaufschlagungsrichtung gegenüber der Ebene der Werk¬ zeugfläche um etwa- 0,05 bis 0,5 mm zurückgesetzt ist. Diese Art der zurückgesetzten Saumfläche führt dann, wenn die WerkzeugflMche in das Material eindringen sollte, dazu, daß sich bei einer Eindringtiefe von mehr als 0,05 bis 0,5 mm die Saumfläche andie Werk¬ stückoberfläche anlegt. Damit geht sofort die spezi¬ fische Flächenbelastung zurück, so daß ein weiteres

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Eindringen in das Werkstück verhindert wird. Dies ist unter dem bereits behandelten Gesichtspunkt der Vermei¬ dung großer Rauhtiefen im ^{" " '} Werkstück ^{' *} von erheblich Bedeutung. Die Saumfläche ist daher zweckmäßig auf jede Längsseite der Werkzeugfläche ausgebildet undbesitztdo jeweils etwa die gleiche Breite wie die Werkzeugfläche.

Die Werkzeugfläche bzw. die Saumfläche geht weiterhin zweckmäßig über eine angerundete Kante in den Stempel bzw. in dessen Sockel über. Somit läßt sich mit Sicher¬ heit die Ausbildung scharfkantiger Oberflächenstörungen vermeiden. Der übergangsber ich im Anschluß an die Werk zeugfläche bzw. die Saumfläche verbreitert sich im übri gen zweckmäßig trapezförmig in Richtung auf den breiter So ^{^} ckel des Stempels.

Zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung wird auf d schematischen Zeichnungen Bezug genommen. -Darin zeigen:

Figur 1 ein Werkstück mit einer erfindungsgemäß vorgenommenen Formänderung,

Figur 2 die zeilenweise Beaufschlagung eines Wer stückes nach der Erfindung und

Figur 3 einen erfindungsgemäß gestalteten Stempe

Figur 1 zeigt ein ^* Blech 1, das in seiner Längsrichtung mit einem Stempel dynamisch belastet wurde, indem diese Stempel entlang der Längsrichtung 2 geführt wurde. Er wurde weiterhin in mehreren, hierzu parallelen ^' Bahnen geführt.

Als Ergebnis dieser dynamischen Belastung ist es zu ein Krümmung gemäß der Krümmungslinie 3 gekommen, die sich über die gesamte Länge des Bleches 1 gleichmäßig herste len ließ.

Die zeilenweise Beaufschlagung des Bleches 1 entlang seiner Längsrichtung 2 zeigt Figur 2. Man erkennt die einzelnen Beaufschlagungsflächen 4, deren eine im oberen Teil der Figur 2 schraffiert dargestellt ist. Diese Beaufschlagungsflächen überdecken sich in der Längsrichtung 2 mit Abschnitten, die durch gestrichel¬ te Darstellung erkennbar sind. Sie haben eine Länge 5, die von der Geschwindigkeit des Vorschubes sowie von der Schlagfrequenz abhängig ist. Je nach Länge der Überdeckung ist die Formänderung mehr oder weniger - stark ausgeprägt.

Die einzelne Beaufschlagungsfläche besitzt eine Breite 6 sowie eine sich in Längsrichtung 2 erstreckende Län¬ ge 7, weichletztere vorzugsweise von der sechsfachen Breite ist. Die einander überdeckenden Aufschlagflächen bilden Aufschlagspuren 8, 9 aus, deren.Ab¬ stand 10 voneinander bei der Darstellung in Figur 2 von etwa gleicher Breite wie die Breite 6 der Aufschlag¬ fläche bzw. der Aufschlagspur 8 ist. Man kann indes auch die einzelnen Aufschlagspuren einander annähern und sich garüberdecken lassen, desgleichen läßt sich bei nur sehr schwacher Formänderung der Vorschub vergrößern bzw. die Schlagfrequenz verringern, so daß die einzelnen Auf¬ schlagflächen 4 einander schließlich nicht mehr über¬ decken.

Den Stempel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt Fi¬ gur 3. Man erkennt zunächst einen zylindrischen Schaft 11 dessen unteres Ende als Werkzeugfläche 12 ausgeführt ist, welchletztere im unteren Teil der Figur 3 in Draufsicht wiedergegeben wurde. Die Werkzeugfläche 12 ist an dem sich verbreiternden Sockel 13 des Schaftes 11 ausgebil¬ det und von im wesentlichen rechteckiger Gestalt. Ihre

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Länge 7 erfüllt die Bedingung, etwa sechsmal so groß wie die Breite 5 zu sein. An die schmalen Seiten der Werkzeugfläche 12 sind Halbkreisflächen 14 angesetzt. Die Werkzeugfläche 12 ist unmittelbar von einer Saum¬ fläche 15 umgeben, die parallel zur Ebene der Werkzeug fläche 12 entgegengesetzt zur Schlagrichtung 16 ver- setzt ist. Das Ausmaß 17 dieser Versetzung liegt zwi¬ schen 0,05 bis 0,5 mm. Die Saumfläche erstreckt sich zu beiden Längsseiten der Werkzeugfläche 12 und ist dort von einer Breite 18, die etwa der Breite 5 der Werkzeugfläche 12 gleich ist. Somit kommt es bei zu starker Deformation in Schlagrichtung 16 zu der dop¬ pelten Vergrößerung der Aufschlagfläche, woraufhin die spezifische Belastung stark herabgesetzt wird, so daß eine weitere Verformung in der Schlagrichtung 16, die senkrecht zur Richtung 3 verläuft, unterbleibt.

Wenngleich die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Möglich keiten der Schlagumformung denjenigen der bekannt ge¬ wesenen Stoffstrahlen überlegen sind, so schließt dies nicht aus, die erfindungsgemäße Schlagumformung für bestimmte Umformungen mit den Stoffstrahlen zu kombini Sofern zum Beispiel bei einem Werkstück dünne Bereiche die aus Gründen der Materialersparnis häufig mit rück¬ seitigen Verstärkungsrippen ausgebildet sind, umzuform sind, kann dies noch mit den genannten Stoffstrahlen g schehen, wohingegen beim gleichen Werkstück vorhandene dickere Bereiche in vorteilhafter Weise nach der vorli genden Erfindung- eine Schlagumformung erhalten.

Während der Umformung wird allgemein zu beachten sein, daß die der Beaufschlagung gegenüberliegende Rückseite der Werkstücke keine Belastung erfahren, die derjenige ihrer Beaufschlagung von der Oberfläche her vergleichb ist. Demnach kann ein Werkstück durchaus großflächig a weichem, nachgebenden Material, wie Schumstoff oder de gleichen, während der erfindungsgemäßen Behandlung auf liegen.