VULCAN, Mihai (Flühstrasse 39, Hofstetten, CH-4114, CH)
MATT, Andreas (Glattackerweg 10, Murg, 79730, DE)
VULCAN, Mihai (Flühstrasse 39, Hofstetten, CH-4114, CH)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem durchgehenden Loch versehenen Formteils (FT), bei dem in einem Vorschubschritt ein stangenförmiger Rohling (R) in seiner Längsrichtung durch eine Führung (1) gleicher Querschnittsform wie der Rohling (R) um eine definierte Länge in eine Matrize (2), deren innere Umfangswand den äusseren Umfang des herzustellenden Formteils (FT) festlegt, vorgeschoben und dann festgehalten wird, in mindestens einem Umformungsschritt der sich matrizenseitig ausserhalb der Führung (1) befindliche Endbereich des Rohlings (R) mittels eines Gesenks (3) axial gestaucht und dabei zu einer im Umfang durch die Matrize (2) begrenzten Scheibe (S) umgeformt wird, in einem Durchsetzschritt die in der Matrize (2) befindliche Scheibe (S) mittels eines zur Führung (1) koaxialen Stempels (31) gleicher Querschnittsform wie die Führung (1) durchsetzt und dabei ein mit dem unverformten Teil des Rohlings (R) einstückiger Scheibenkern (Ks) gleicher Querschnittsform aus der Scheibe (S) gestossen, in die Führung (1) hineingeschoben und zusammen mit dem in der Führung (1) befindlichen unverformten Teil des Rohlings (R) entgegen der Vorschubrichtung des Rohlings (R) zurückbewegt wird, in einem Abtrennschritt die durchstossene Scheibe (S) vom Scheibenkern (Ks) getrennt wird, und in einem Entnahmeschritt das fertige Formteil (FT) aus der Matrize (2) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Matrize (2) befindliche Scheibe (S) während des Durchsetzschritts mit einer axialen Druckkraft (FNH) in Scheibenkernausstossrichtung und der Rohling (R) mit einer axialen Gegenkraft (FQ) entgegen der Scheibenkernausstossrichtung beaufschlagt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Abtrennschritts die in der Matrize (2) befindliche Scheibe (S) mit einer axialen Druckkraft (FNH) in Scheibenkernausstossrichtung beaufschlagt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Druckkraft (FNH) und die axiale Gegenkraft (FG) SO gross gewählt werden, dass in der Scheibe (S) ein Spannungszustand erzeugt wird, der die auftretenden Zug- bzw. Scherspannungen zumindest kompensiert. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Druckkraft (FNH) durch ein Niederhalteorgan (32) des Gesenks (3) erzeugt wird. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Durchsetzschritt der Scheibenkern (Ks) nicht vollständig, vorzugsweise nur zu 98-99% seiner Dicke, aus der Scheibe (S) ausgestossen wird. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Abtrennschritt der Rest des Rohlings (R) zusammen mit dem mit ihm einstückigen Scheibenkern (Ks) axial von der in der Matrize (2) stationär festgehaltenen Scheibe (S) wegbewegt wird, so dass der Scheibenkern (Ks) von der Scheibe (S) getrennt wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass im Abtrennschritt die Matrize (2) mit der in ihr befindlichen Scheibe (S) axial vom stationär festgehaltenen Rest des Rohlings (R) und dem mit diesem einstückigen Scheibenkern (Ks) wegbewegt wird, so dass der Scheibenkern (Ks) von der Scheibe (S) getrennt wird. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (R) während des Umformungsschritts, des Durchsetzschritts und des Abtrennschritts mittels einer an seinem Umfang angreifenden Klemmanordnung (4) festgehalten wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Gegenkraft (FQ) die Klemmanordnung (4) beaufschlagt und über diese in den Rohling (R) eingeleitet wird oder dass die axiale Gegenkraft (FQ) durch eine von der Klemmanordnung (4) auf den Rohling wirkende Reibungskraft erzeugt wird. 10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling (R) in einem Reduzierschritt durch Querschnittsverjüngung aus einem Stangenmaterial (RA) grosserer Querschnittsabmessungen erzeugt wird. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Reduzierschritt während des Vorschubschritts erfolgt. 12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Führung (1) für einen Rohling (R), einer Matrize (2), einem beweglichen Gesenk (3) mit einem Stempel (31) zur axialen Stauchung und Umformung eines Endbereichs des Rohlings, Vorschubmitteln (5) für den Rohling und Festhaltemitteln (4) für den Rohling, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesenk (3) ein den Stempel (31) um- schliessendes, relativ zum Stempel bewegliches Niederhalteorgan (32) aufweist, über welches eine in der Matrize (2) befindliche Scheibe (S) mit einer axialen Druckkraft (FNH) beaufschlagbar ist, und die Festhaltemittel eine am Umfang des Rohlings (R) angreifende Klemmanordnung (4) aufweisen, über welche eine axiale Gegenkraft (FG) in den Rohling (R) einleitbar ist. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmanord- nung (4) getrennt von der Führung (1) und der Matrize (2) ausgebildet ist. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmanordnung (4) in Längsrichtung des Rohlings (R) entgegen einer axialen Gegenkraft (FG) verstellbar ist. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Querschnittsreduzieranordnung (7) zur Formung des Rohlings (R) aus einem Stangenmaterial (RA) grosserer Querschnittsabmessungen aufweist. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem durchgehenden Loch versehenen Formteils gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 12.
Ein solches Verfahren ist z.B. aus der DE 31 47 897 Al bekannt. Gemäss diesem Dokument erfolgt die Serienherstellung von identischen ringförmigen Metallteilen ausgehend von einem metallischen, stangenförmigen Rohling durch Stauchung und dadurch bewirkte Verformung eines Endbereichs des Rohlings zu einer Scheibe und durch anschliessendes axiales Durchstossen der Scheibe mittels eines Stempels gleicher Querschnittform wie der (ungestauchte) Rohling und Trennen des vom Stempel durchgestossenen Scheibenkerns von der Scheibe. Der mit dem ungestauch- ten Rohlingsabschnitt einstückige Scheibenkern bildet zusammen mit dem letzteren den Ausgangspunkt für einen weiteren Verfahrenszyklus solange, bis der verbliebene Rohlingsrest nicht mehr für die Bildung weiterer Formteile ausreicht und als Abfall verloren geht.
Beim Durchstossen des Scheibenkerns bildet sich am Umfangsrand des dabei erzeugten durchgehenden Lochs in der Scheibe aufgrund der wirkenden Scher- bzw. Zugspannungen eine unerwünschte Bruchfläche mit Rissen und allenfalls Graten, die eine Nachbearbeitung der Formteile erforderlich machen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, dass die damit erzeugten Formteile keiner oder zumindest einer wesentlich geringeren Nachbearbeitung bedürfen. Insbesondere sollen die Formteile im Bereich ihres erzeugten durchgehenden Lochs keine wesentli- chen Brucherscheinungen, Grate oder sonstige Verformungen aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsge- mässe Vorrichtung gelöst, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 bzw. unabhängigen Anspruch 12 definiert sind. Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweils abhängigen Ansprüchen.
Unter „Stangenmaterial" wird im vorliegenden Zusammenhang jede Materialform mit ausgeprägter Längserstreckung und beliebigem, über die Längserstreckung konstantem Querschnitt verstanden. Insbesondere fallen Stäbe, Stangen und Drähte jeglicher Abmessungen unter diese Definition. Kreisrunde Querschnitte sind die Regel, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Die Bezeichnung „stangenförmig" ist analog zu verstehen. Unter „Scheibe" ist im vorliegenden Zusammenhang jede ge- genüber dem Rohling in den Querschnittsabmessungen erweiterte Körperform zu verstehen. Flache Scheiben mit insbesondere kreisförmiger Aussenkontur sind die Regel, die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt.
Das Wesen der Erfindung besteht im Folgenden: Bei einem Verfahren zur Herstel- lung eines mit einem durchgehenden Loch versehenen Formteils wird in einem Vorschubschritt ein stangenförmiger Rohling in seiner Längsrichtung durch eine Führung gleicher Querschnittsform wie der Rohling um eine definierte Länge in eine Matrize, deren innere Umfangswand den äusseren Umfang des herzustellenden Formteils festlegt, vorgeschoben und dann festgehalten. In mindestens einem Umformungsschritt wird der sich matrizenseitig ausserhalb der Führung befindliche Endbereich des Rohlings mittels eines Gesenks axial gestaucht und dabei zu einer im Umfang durch die Matrize begrenzten Scheibe umgeformt. In einem Durchsetzschritt wird die in der Matrize befindliche Scheibe mittels eines zur Führung koaxialen Stempels gleicher Querschnittsform wie die Führung durchsetzt und dabei ein mit dem unverformten Teil des Rohlings einstückiger Scheibenkern gleicher
Querschnittsform aus der Scheibe gestossen, in die Führung hineingeschoben und zusammen mit dem in der Führung befindlichen unverformten Teil des Rohlings entgegen der Vorschubrichtung des Rohlings zurückbewegt. In einem Abtrennschritt wird die durchstossene Scheibe vom Scheibenkern getrennt und schliesslich wird in einem Entnahmeschritt das fertige Formteil aus der Matrize entnommen. Erfmdungs- gemäss wird die in der Matrize befindliche Scheibe während des Durchsetzschritts mit einer axialen Druckkraft in Scheibenkernausstossrichtung und der Rohling mit einer axialen Gegenkraft entgegen der Scheibenkernausstossrichtung beaufschlagt. Durch die axiale Druckkraft und die axiale Gegenkraft wird bei geeigneter Bemessung derselben ein Spannungszustand erzeugt, der wesentliche Brucherscheinungen, Grate oder sonstige Verformungen am Umfangsrand des beim Durchstossen erzeugten durchgehenden Lochs in der Scheibe verhindert.
Vorzugsweise wird auch während des Abtrennschritts, wenn also der aus der in der Matrize befindlichen Scheibe ausgestossene Scheibenkern von der Scheibe getrennt wird, eine axiale Druckkraft in Scheibenkernausstossrichtung auf die in der Matrize befindliche Scheibe ausgeübt.
Zur Erzeugung der axialen Druckkraft kann vorzugsweise ein Niederhalteorgan verwendet werden, welches den Stempel des Gesenks umschliesst und relativ zu diesem verschiebbar ist. Ein solches Niederhalteorgan ist vergleichsweise einfach zu realisie- ren.
Vorzugsweise wird der Rohling während des Umformungsschritts, des Durchsetzschritts und des Abtrennschritts mittels einer an seinem Umfang angreifenden Klemmanordnung festgehalten.
Die Gegenkraft wird vorzugsweise mit Hilfe der am äusseren Umfang des Rohlings angreifenden Klemmanordnung in den Rohling eingeleitet. Dabei kann die Gegenkraft entweder an der Klemmanordnung appliziert und von dieser auf den Rohling übertragen werden oder die Gegenkraft wird durch die von der Klemmanordnung auf den Rohling wirkende Reibungskraft erzeugt.
Die axiale Druckkraft und die dagegen wirkende Gegenkraft werden vorzugsweise so bemessen, dass in der Scheibe durch Überlagerung von Druckspannung ein Spannungszustand erreicht wird, der die beim Durchsetzen wirkenden Scher- und Zug- Spannungen in der Scheibe zumindest kompensiert. Dadurch werden Brucherscheinungen, Grate oder sonstige Verformungen am Umfangsrand des erzeugten durchgehenden Lochs optimal vermieden. Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Scheibenkern nicht vollständig aus der Scheibe ausgestossen, sondern vorzugsweise nur bis zu etwa 98-99% seiner Höhe bzw. der Dicke der Scheibe. Anschliessend wird dann der Rohling mit dem mit ihm einstückigen Scheibenkern unter Aufrechterhaltung der genannten axialen Druckkraft auf die in der Matrize befindliche Scheibe axial soweit zurückgezogen bzw. von der in der Matrize befindlichen Scheibe axial wegbewegt, bis der Scheibenkern vom verbleibenden Scheibenring getrennt ist. Auch durch diese Massnahme wird die Ausbildung von unerwünschten Verformungen am inneren Rand des Formteils vermieden und ausserdem verhindert, dass der Stempel am inneren Rand der Matrize anschlägt. Gemäss einer ebenso vorteilhaften alternativen Ausführungsvariante wird der Rohling festgehalten und die Matrize mit der in ihr befindlichen Scheibe vom Rohling wegbewegt.
Bei dem in der angeführten DE 31 47 897 Al beschriebenen Verfahren wird der Roh- ling zwischen zwei Gesenken gehalten, welche den Vorschub des Rohlings und die Stauchung desselben bewirken. Dadurch ist die Länge des Rohlings und damit die Anzahl der mit einem Rohling herstellbaren Formteile begrenzt und die nicht verwendbaren Reststücke der Rohlinge gehen als Abfall verloren. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens wird dieses Problem dadurch vermieden, dass zur Stützung des Rohlings und zu seiner lagemässigen Fixierung während des Umformungsschritts und vorzugsweise auch während des Durchsetzschritts und während des Abtrennschritts eine Klemmanordnung eingesetzt wird, welche am Umfang des Rohlings angreift. Diese Klemmanordnung kann z.B. in Vorschubrichtung kurz vor der Führung angeordnet sein. Auf diese Weise wird die Länge der Rohlinge nicht durch ein zweites Gesenk begrenzt, so dass auch lange
Stangen oder quasi endloses Rohlingsmaterial, das z.B. auf Spulen aufgewickelt vorliegt, verarbeitet werden kann und dementsprechend praktisch kein nennenswerter Abfall mehr entsteht.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Rohling in einem Reduzierschritt durch Querschnittsverjüngung aus einem Stangenmaterial grosserer Querschnittsabmessungen erzeugt. Das heisst, dass als Ausgangsmaterial ein Stangenmaterial verwendet wird, das grossere Querschnitts- abmessungen als der für die Herstellung der Formteile benötigte Rohling aufweist, und dieses Stangenmaterial auf die für den Rohling bzw. die daraus herzustellenden Formteile benötigten Querschnittsabmessungen verjüngt wird. Die Verjüngung kann z.B. in an sich bekannter Weise mittels einer vorgesetzten Reduziermatrize erfolgen, durch welche das Stangenmaterial während des Vorschubs des Rohlings im Vorschubschritt oder in einem vorgelagerten Umformschritt gepresst und/oder gezogen wird. Auf diese Weise müssen die Abmessungen des Stangenmaterials nicht mit denjenigen des Rohlings übereinstimmen und es können mit ein und demselben Stangenmaterial Formteile unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden. Dadurch vereinfacht sich u.a. die Beschaffung und Lagerhaltung des Stangenmaterials erheblich.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung umfasst eine Führung für einen Rohling, eine Matrize, ein bewegliches Gesenk mit einem Stempel zur axialen Stauchung und Umformung eines Endbereichs des Rohlings, Vorschubmittel für den Rohling und Festhaltemittel für den Rohling. Erfϊn- dungsgemäss weist das Gesenk ein den Stempel umschliessendes, relativ zum Stempel bewegliches Niederhalteorgan auf, über welches eine in der Matrize befindliche Scheibe mit einer axialen Druckkraft beaufschlagbar ist, und weisen die Festhaltemittel eine am Umfang des Rohlings angreifende Klemmanordnung auf, über welche eine axiale Gegenkraft in den Rohling einleitbar ist. Durch die Klemmanordnung ist ausserdem die Verarbeitung von vergleichsweise sehr langem bzw. quasi endlosem Stangenmaterial möglich.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Klemmanordnung getrennt von der Führung und der Matrize ausgebildet und vorzugsweise in Längsrichtung des Rohlings verstellbar.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Querschnittsreduzieranordnung zur Formung des Rohlings aus einem Stangenmaterial grosserer Querschnittsabmessungen auf. Diese ermöglicht die Herstellung unterschiedlich dimensionierter Formteile aus einem begrenzten Satz von unterschiedlichen Stangenmaterialien. Das erfϊndungsgemässe Verfahren und die erfmdungsgemässe Vorrichtung sind in der Kalt- bis Warmumformung im gesamten Temperaturbereich einsetzbar.
Im Folgenden werden das erfmdungsgemässe Verfahren und die erfmdungsgemässe Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von zwei Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1-6 - die wesentlichen Teile eines ersten Ausfuhrungsbeispiels der erfin- dungsgemässen Vorrichtung in sechs typischen Verfahrensphasen;
Fig. 4a - ein Detail A aus Fig. 4 in vergrösserter Darstellung;
Fig. 7-12 - die wesentlichen Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfin- dungsgemässen Vorrichtung in sechs typischen Verfahrensphasen und
Fig. 10a - ein Detail B aus Fig. 10 in vergrösserter Darstellung.
Die folgenden Ausführungen beschreiben rein beispielsweise die Herstellung von fla- chen, kreisringförmigen Formteilen, wobei Stangenmaterial bzw. Rohlinge mit kreisförmigem Querschnitt zum Einsatz kommen.
Die Figuren 1-6 illustrieren ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile der Vorrichtung dargestellt sind. Man erkennt eine Führung 1, eine darüber angeordnete Matrize 2, ein Gesenk 3 und eine Klemmanordnung 4 und nur durch einen Pfeil symbolisierte Vorschubmittel 5 bzw. 50 für einen stangenförmigen Rohling R mit kreisförmigem Querschnitt, für die Klemmanordnung 4 und für das Gesenk 3. Die Führung 1, die Matrize 2, das Gesenk 3 und die Klemmanordnung 4 sind koaxial zu einander ausgerichtet. Das Gesenk 3 umfasst einen Stempel 31 und ein diesen umschliessendes, im Wesentlichen hülsen- bzw. ringförmiges Niederhalteorgan 32. Die Führung 1 und die Matrize 2 sind stationär, während das Gesenk 3 und die Klemmanordnung 4 axial beweglich angeordnet sind. Die Führung 1, die Matrize 2, das Gesenk 3, die Klemmanordnung 4 und die Vorschubmittel 5, 50 sind Teile einer Umformmaschine, welche in an sich bekannter Weise Antriebsmittel für die Realisierung der noch zu beschreibenden Bewegungsabläufe der erwähnten Vorrichtungsteile sowie für die Erzeugung der erforderlichen Kräfte aufweist. Der Fachmann bedarf dazu keiner näheren Erläuterung.
Die stationäre Führung 1 besitzt eine durchgehende, hier im Beispiel zylindrische Führungsöffnung 11 mit im Wesentlichen derselben Querschnittsform wie der zum Einsatz kommende Rohling R. Die ebenfalls stationäre Matrize 2 weist einen zylindrischen Innenraum 21 auf, dessen Durchmesser grösser ist als der Durchmesser des Rohlings R bzw. der Führungsöffnung 11. Der Stempel 31 des Gesenks 3 ist zylindrisch ausgebildet und besitzt im Wesentlichen dieselbe Querschnittsform wie der Rohling R. Das Niederhalteorgan 32 des Gesenks 3 hat die Form eines zylindrischen Rohrs, wobei sein Aussendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Matrize 2 entspricht. Der Stempel 31 und das Niederhalteorgan 32 weisen hier ebene Stirnflächen 31a bzw. 32a auf. Die Klemmanordnung 4 weist beispielsweise zwei gegenüberliegende Klemmbacken 41 und 42 auf, die an die äussere Form des Rohlings R angepasst sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren läuft in einem sich wiederholenden Zyklus ab. In einem Vorschubschritt wird der Rohling R mittels der mit einem Vorschubmittel 5 versehenen Klemmanordnung 4 durch die Führung 1 und die Matrize 2 soweit in seiner Längsrichtung vorgeschoben, bis das benötigte Materialvolumen für die Umformung zur Verfügung steht. Dann wird der Stempel 31 vorgeschoben, bis seine Stirnfläche 31a die in Fig. 1 gezeigte Stellung des Umformbeginns erreicht. Der sich von der Führung 1 bis zum Gesenk 3 erstreckende Abschnitt des Rohlings wird im Folgenden als Endbereich bezeichnet.
Im darauffolgenden Umformungsschritt wird die mit einer Klemmkraft F K beaufschlagte Klemmanordnung 4 stationär gehalten und der Rohling R axial fixiert. An- schliessend wird das Gesenk 3 als Ganzes axial gegen den Endbereich des Rohlings R gepresst, wobei der Stempel 31 und das Niederhalteorgan 32 mit einer Stempelkraft Fst bzw. einer Niederhaltekraft F NH beaufschlagt werden. Durch die Vorschubbewegung des Gesenks 3 wird der Endbereich des Rohlings gestaucht und - in die Matrize hinein - umgeformt, wobei zunächst eine wulstartige Verformung W entsteht, die insbesondere die Eckbereiche der Matrize 2 noch nicht ausfüllt (Fig. 2). Durch weiteres axiales Vorschieben des Gesenks 3 wird die wulstartige Verformung W in eine Scheibe S umgeformt, welche die Matrize 2 ausfüllt und die definitive äussere Form des herzustellenden Formteils aufweist (Fig. 3).
Die äussere Gestalt des herzustellenden Formteils ist nach diesen beiden Verfahrensschritten bereits erreicht. Nun folgt ein Durchsetzschritt, in welchem die zentrale Ringöffnung des herzustellenden Formteils erzeugt wird. Dazu wird (nur) der Stem- pel 31 des Gesenks 3 durch Beaufschlagung mit einer axialen Stempelkraft Fs t axial durch die Scheibe S gepresst. Dabei wird der immer noch in der Klemmanordnung 4 gehaltene Rohling R zusammen mit dieser entgegen einer definierten, axial auf die Klemmanordnung 4 wirkenden Gegenkraft F G von der Führung 1 wegbewegt. Auf diese Weise wird durch den Stempel 31 ein mit dem Rohling einstückiger Scheiben- kern Ks aus der Scheibe S herausgedrückt und in die Führung 1 verschoben (Fig. 4). Während dieses Schritts hält das Niederhalteorgan 32 die in der Matrize 2 befindliche Scheibe S fest und beaufschlagt diese mit einer axialen Druckkraft F NH - Gleichzeitig wirkt die beschriebene Gegenkraft FQ axial auf den Rohling und die Scheibe S. Die axiale Druckkraft F NH und die axiale Gegenkraft FQ erzeugen eine Druckspannung in der Scheibe S, welche die beim Durchsetzen der Scheibe auftretenden Scher- und Zugspannungen überlagert und kompensiert oder sogar überkompensiert. Der beschriebene Durchsetzvorgang wird beendet, bevor der Scheibenkern Ks vollständig durchgestossen ist. In der Praxis heisst das, dass der Scheibenkern Ks zu etwa 98- 99% durchgestossen wird bzw. mit etwa 1 -2% seiner Höhe, welche der Dicke der Scheibe S entspricht, noch innerhalb der Scheibe S liegt. Die vergrösserte Detaildarstellung der Fig. 4a verdeutlicht dies.
Als nächstes folgt ein Abtrennschritt. Auch während dieses Schritts hält das Niederhalteorgan 32 die in der Matrize 2 befindliche Scheibe S fest und beaufschlagt diese mit einer axialen Druckkraft F N H- Der nach wie vor in der Klemmanordnung 4 festgehaltene Rohling R wird in diesem Schritt zusammen mit der Klemmanordnung 4 unter der Wirkung einer Lösekraft F L entgegen der Vorschubrichtung des Rohlings um eine kurze Wegstrecke von der stationären Führung 1 bzw. der stationären Matri- ze 2 wegbewegt, in der Fig. 5 also nach unten. Der mit dem Rohling einstückige Scheibenkern Ks wird dabei von der Scheibe S getrennt, womit die Scheibe S nun ein durchgehendes zentrales Loch aufweist und das somit fertiggestellte Formteil die gewünschte Form aufweist. Durch die Beaufschlagung der in der Matrize festgehaltenen Scheibe S mit der axialen Druckkraft F NH über das Niederhalteorgan 32 werden bei geeigneter Bemessung der axialen Druckkraft F NH und der Gegenkraft F G die beim Durchsetzen der Scheibe und beim Abtrennen des Scheibenkerns Ks auftretenden Scher- und Zugspannungen durch Überlagerung von Druckspannung kompensiert oder überkompensiert und dadurch die Ausbildung von Brucherscheinungen, Graten oder sonstigen Verformungen am Umfangsrand des erzeugten durchgehenden Lochs in der Scheibe verhindert.
Die auf den Rohling wirkende Gegenkraft FQ kann gemäss einer alternativen Verfahrensvariante auch durch Reibung erzeugt werden. Dabei wird die Klemmanordnung 4 stationär gehalten und die Klemmkraft F K etwas niedriger so eingestellt, dass sich der Rohling R entgegen dem durch die Klemmwirkung erzeugten Reibungswiderstand durch die Klemmanordnung 4 bewegen kann. Der Reibungswiderstand entspricht dabei der genannten Gegenkraft.
Der Abtrennschritt kann gemäss einer weiteren Verfahrensvariante auch so durchgeführt werden, dass nicht der Rohling von der Matrize wegbewegt wird, sondern der Rohling R in der Klemmanordnung 4 festgehalten und die Matrize 2 mit der in ihr befindlichen Scheibe S, ggf. zusammen mit der Führung 1, vom Rohling wegbewegt wird. Die dafür erforderliche, auf die Matrize 2 bzw. die Führung 1 einwirkende Lö- sekraft ist in Fig. 5 durch den Pfeil F La symbolisiert.
Das nach diesen Verfahrensschritten in der Matrize 2 befindliche fertige Formteil ist mit FT bezeichnet und wird nun in einem Entnahmeschritt aus der Vorrichtung entnommen, wobei dies vorzugsweise durch ein Ausstossen des Formteils FT mit einem hier nicht dargestellten Auswerfer erfolgt. Dazu wird das Gesenk 3 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung verfahren und dabei gleichzeitig der Stempel 31 in das Niederhalteorgan 32 eingezogen, bis ihre Stirnflächen wieder in einer Ebene liegen. Eine nur durch einen Pfeil symbolisierte Greifeinrichtung 6 ergreift das fertige Formteil FT und führt es z.B. einem nicht dargestellten Auffangbehältnis oder einer weiteren Verarbeitungsstation zu. Abschliessend werden das Gesenk 3 und die Klemmanordnung 4 wieder in ihre in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellungen gebracht, und ein weiterer Verfahrenszyklus kann beginnen.
Die Figuren 7-12 illustrieren ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches sich vom Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 1-6 im Wesentlichen nur dadurch unterscheidet, dass in Vorschubrichtung des Rohlings R vor der Klemmanordnung 4 koaxial zu dieser eine Querschnittsreduzieranordnung in Form einer Reduziermatrize 7 angeordnet ist. Die Reduziermatrize 7 ist in fixem Abstand zur Klemmanordnung angeordnet und mit der letzteren mitbewegbar.
Bei dieser Verfahrensvariante wird als Ausgangsmaterial ein Stangenmaterial R A verwendet, das grossere Querschnittsabmessungen als der für die Herstellung der Formteile benötigte eigentliche Rohling R aufweist, und der eigentliche Rohling R wird aus diesem dickeren Stangenmaterial R A in einem Reduzierschritt gebildet. In anderen Worten ausgedrückt, werden die Querschnittsabmessungen des Rohlings R vor Erreichen der Klemmanordnung 4 bzw. der Führung 1 auf das gewünschte bzw. benötigte Mass reduziert. Diese Querschnitts- bzw. Dickenverjüngung wird vorteil- hafterweise im Rahmen des Vorschubschritts des Verfahrens durchgeführt, kann aber auch in einem vorgelagerten Schritt erfolgen. Durch die Querschnitts Verjüngung im Zuge des übrigen Verfahrensablaufs müssen die Abmessungen des Stangenmaterials nicht mit denjenigen des Rohlings übereinstimmen und es können mit ein und demselben Stangenmaterial Formteile unterschiedlicher Abmessungen hergestellt werden.
Alle übrigen Teile der in den Figuren 7-12 gezeigten Vorrichtung entsprechen voll und ganz der Vorrichtung der Figuren 1-6, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Mit Ausnahme des zusätzlichen Reduzier- bzw. Verjün- gungsschritts sind alle Verfahrensschritte und Bewegungsabläufe die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1-6, so dass sich eine nähere Erläuterung erübrigt. Weiters gelten die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläu- terten Verfahrensvarianten sinngemäss auch für das Ausführungsbeispiel gemäss den Figuren 7-12.