DE19647963C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Löchern am Umfang von Hohlprofilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Lö­ chern am Umfang eines in einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug befindlichen Hohlprofils gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Löcher gemäß dem Oberbegriff nach Patentanspruch 8.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrich­ tung sind aus der DE 195 06 067 C1 bekannt. Dabei wird die Wan­ dung eines in ein Innenhochdruck-Umformwerkzeug eingelegten Hohlprofiles von einem in das Umformwerkzeug integrierten Stem­ pel von außen gegen einen im Hohlprofil herrschenden Innen­ druck, der geringer als der zur Umformung eines hohlen Rohlings mittels Innenhochdruckumformen übliche Umformdruck ist, beauf­ schlagt. Der tellerförmige ebene Stempel dringt in die Wandung des Hohlprofiles ein, wobei das verdrängte fließfähige Profil­ material sich an der Innenseite des Hohlprofils im wesentlichen gleichmäßig aufhäuft. Durch den Stempel wird somit eine Ein­ stülpung des Hohlprofils erzielt, deren Rand von der Prägekante bzw. dem Umfang des Stempels ausgebildet wird. Dabei erfolgt eine Kaltverfestigung des Hohlprofilmaterials, wonach bei Zu­ rückziehen des Stempels vom nun steigenden Innendruck die Ein­ stülpung wieder nach außen gedrückt wird. Die auf Stempelseite ausgebildete Randkante der Einstülpung bildet hierbei eine hohlprofilmaterialeigene Scherkante für den von dieser umgebe­ nen Boden der Einstülpung. Dadurch wird am Ort der Scherkante eine umlaufende Sollbruchstelle für das Hohlprofil ausgebildet, so daß der Trennvorgang des besagten Bodens bzw. des späteren Lochbutzens schon vor dem eigentlichen Herausschneiden mittels der am Rand der Führungsbohrung des Stempels an der Matrize ausgebildeten Schneidkante beginnt. Das Herausschneiden wird daher durch den vorausgehenden Trennvorgang an einer definier­ ten Stelle erleichtert.

Bei der Ausbildung der Einstülpung und der Sollbruchstelle fällt die Hohlprofilwandung im Bereich des zukünftigen Lochran­ des aufgrund des gegenüber einem Umformdruck geringeren Innen­ hochdruckes durch die Stempelbeaufschlagung nach innen ein. Es wird die Einstülpung zwar durch den steigenden Innendruck im Hohlprofil bis zu einem gewissen Grad herausgedrückt, jedoch verbleiben nach der Locherzeugung noch größere Einfallradien, die in verschiedenen Applikationsfällen, bspw. aufgrund der ge­ ringeren Verteilungsmöglichkeit der Hertz'schen Pressung und der kleineren Auflagefläche bei der Befestigung von Anbauteilen am Hohlprofil, in erheblichen Maße unerwünscht sind. Zur Ver­ meidung dieser Verformung des Außenumfanges des Profiles wäre dabei eine Nachkalibrierung des Hohlprofiles mittels eines Um­ formdruckes notwendig. Infolge des vor dem eigentlichen Aus­ schneiden beginnenden Trennvorganges und des anschließenden endgültigen Ausschneidens des Lochbutzens wird jedoch schon vor einem Nachkalibieren ein Loch erzeugt, wonach ein Druckaus­ gleich zwischen dem Hohlprofilinnenraum und dem an das Loch an­ schließenden Raum außerhalb des Hohlprofiles erfolgt. Eine Ka­ librierung des Hohlprofiles ist somit im Bereich des Loches nicht mehr möglich und die Beseitigung dieser Radien ohne wei­ teres nicht erreichbar. Des weiteren ist eine aufwendige Druck­ steuerung erforderlich, um den geeigneten Prozeßdruck in jeder Phase des Trennverfahrens zu erhalten, da für jede Phase unter­ schiedliche Druckniveaus vorgesehen sind. Weiterhin muß die Schneidkante an der Werkzeugmatrize für ein endgültiges und sauberes Herausschneiden sehr exakt und scharf ausgebildet sein, was bei der Werkzeugherstellung durchaus von erwähnens­ wertem Aufwand ist. Darüber hinaus stumpft die Schneidkante nach einer bestimmten Betriebsdauer des Werkzeugs durch die vielfache Beaufschlagung von Hohlprofilen bei einer Massenfer­ tigung ab, so daß die Schneidkante zum einen in Wartungsinter­ vallen hinsichtlich ihrer Scharfkantigkeit nachgeprüft werden muß, und zum anderen bei unzulässiger Abstumpfung nachgeschlif­ fen muß. Der Wartungsaufwand ist erheblich und teuer, wobei das ohnehin kostspielig hergestellte Umformwerkzeug nach einiger Zeit aufgrund zu großer Abnutzung durch mehrere zuvor erfolgte Abschleifungen unbrauchbar wird. Dabei wird wird der Lochdurch­ messer zwangsläufig größer, was bei engen Toleranzvorgaben bei der Fertigung unerwünscht ist und was die Führung des beauf­ schlagenden Stempels wesentlich beeinträchtigt. Letzteres führt zu einer von Hohlprofil zu Hohlprofil ungleichen Herstellung der Sollbruchstelle, was sich ungünstig auf die Qualität und die exakte Reproduzierbarkeit der Locherzeugung auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend wei­ terzubilden, daß innerhalb des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges am Umfang von Hohlprofilen in einfacher Weise prozeßsicher und mit hoher Standzeit der Vorrichtung Löcher erzeugt werden können, wobei der Formverlauf des Außenumfanges des mit einem Loch zu versehenden Hohlprofiles bestehen bleibt.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Patentanspruches 8 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.

Dank der Erfindung wird eine Sollbruchstelle in Form einer Dünnstelle geschaffen, die derart bemessen ist, daß beim Zu­ rückziehen des Stempels das von der Dünnstelle umgebene Hohl­ profilmaterial, also der Lochbutzen in einfacher Weise durch den dem Umformdruck beim Innenhochdruck-Umformen entsprechenden Innenhochdruck getrieben herausgerissen wird. Einen anderen An­ teil an dem Trennvorgang des Lochbutzens trägt hierbei das In­ nenhochdruck-Umformwerkzeug nicht und wird dadurch vor einer schädigenden Beaufschlagung durch das Hohlprofil an der Kante der Führungsbohrung des Stempels verschont, wodurch die Stand­ zeit des Werkzeuges keine Einschränkung erleidet. Gleichzeitig wird die Prozeßsicherheit erhöht, da die Führungsbohrung des Stempels hinsichtlich einer Abnutzung an der in die Gravur über­ gehenden Randkante unberührt bleibt und es daher keine Abwei­ chungen bei der Ausbildung der Sollbruchstelle gibt. Die Erzeu­ gung des Loches ist dabei nahezu toleranzfrei und exakt maßhal­ tig reproduzierbar. Lediglich der Stempel unterliegt einer Ab­ nutzung, die jedoch gering ist, da sie nur in das Hohlprofil eindringen und es nicht durchschneiden müssen. Außerdem ist der Stempel ohne weiteres auswechselbar. Dadurch, daß der erfin­ dungsgemäße Locherzeugungsvorgang während der gesamten Prozeß­ dauer unter einem einheitlichen Druckniveau stattfindet, werden nur geringe Anforderungen an eine Drucksteuerung gestellt. Die­ ses Druckniveau entspricht in seiner Höhe dem Innenhochdruck- Umformdruck beim Profilieren eines hohlen Rohlinges oder beim Kalibrieren des Hohlprofiles. Dadurch wird das Hohlprofilmate­ rial um den Rand des zu erzeugenden Loches herum auch beim Ein­ dringen des Stempels stets gegen die Gravurwandung gepreßt, so daß durch ein Eindrücken der Hohlprofilwandung entstehende Ein­ fallradien vermieden werden und somit die äußere Verlaufsform des Hohlprofiles gewahrt bleibt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Querschnitt mit einem in die Gravur des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges eingelegten Hohlprofil und einem mit einer Ringschneide verse­ henen Stempel in Nichtgebrauchslage des Stempels in drucklosem Zustand des Werkzeuges vor der Bearbeitung des Hohlprofiles,

Fig. 2 die Vorrichtung aus Fig. 1 in mit einem Umformdruck be­ aufschlagendem Zustand des Werkzeuges,

Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 1 in Gebrauchslage des Stempels in mit einem Umformdruck beaufschlagendem Zustand des Werkzeu­ ges,

Fig. 4 die Vorrichtung aus Fig. 1 nach der Bearbeitung des Hohlprofiles,

Fig. 5 die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Querschnitt mit einem in die Gravur des Innenhochdruck-Umformwerkzeuges eingelegten Hohlprofil und einem mit einer ringförmigen präge­ fähigen Wandung versehenen Stempel in Gebrauchslage des Stem­ pels in druckbeaufschlagendem Zustand des Werkzeuges,

Fig. 6 die Vorrichtung aus Fig. 5 in Nicht-Gebrauchlage des Stempels nach Bearbeitung des Hohlprofiles,

Fig. 7 die Vorrichtung aus Fig. 5 in Nicht-Gebrauchlage des Stempels nach Bearbeitung des Hohlprofiles beim Verklemmen des Lochbutzens im Loch in drucklosem Zustand des Werkzeuges,

Fig. 8 die Vorrichtung aus Fig. 5 in geöffnetem Zustand des Werkzeuges beim Herausnehmen des fertigbearbeiteten Profiles.

In Fig. 1 ist ein zweigeteiltes Innenhochdruck-Umformwerkzeug 1 dargestellt, welches aus einem Oberwerkzeug 2 und einem Unter­ werkzeug 3 besteht, die die beiden Hälften des Werkzeuges 1 bilden. Die Teilungsfläche 21 der von Ober- und Unterwerkzeug 2, 3 ist horizontal ausgerichtet. In der vom Ober- und Unterwerk­ zeug 2, 3 ausgebildeten Gravur 4 ist ein rohrförmiges Hohlprofil 5 mit kreisrundem Querschnitt eingesetzt. Hierbei sind jedoch auch andere Querschnittsgeometrien des Hohlprofiles 5 und ent­ sprechende Formen der Gravur 4 denkbar. Auch kann das Hohlpro­ fil 5 über seine Länge hinweg ein- oder mehrfach gebogen sein.

Unter einem Winkel von etwa 45° zur Hohlprofilachse ist in das Unterwerkzeug 3 eine feinbearbeitete Führungsbohrung 6 eingear­ beitet, die radial zur Gravur 4 ausgerichtet ist und in dieser ausmündet. In der Führungsbohrung 6 ist ein Schneidestempel 7 verschiebbar geführt. Der Schneidestempel 7 liegt mit nur ge­ ringem Spiel an der Wandung der Führungsbohrung 6 an, wobei diese und/oder der Stempelumfang zur Verminderung von Ver­ schleiß und zur Reibungsreduzierung der beiden Reibungspartner Stempel 7 und Führungsbohrungswandung mit einer Verschleiß­ schutzschicht versehen sein kann, die die Gleiteigenschaften des Stempels 7 in der Führungsbohrung 6 erhöht. Die Führungs­ bohrung 6 kann auch unter anderen Winkeln gelegen und muß nicht zwangsweise radial ausgerichtet sein. Die radiale Ausrichtung ist jedoch für eine einfache Ausbildung des Stempels 7 bei ei­ nem rohrförmigen Hohlprofil 5 günstig.

Der Stempel 7 ist zylindrisch mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet. An seiner der Gravur 4 zugewandten Stirnseite 8 weist der Stempel 7 eine mit der Außenseite 34 mit dem Umfang des Stempels 7 fluchtende Ringschneide 9 auf, die in der aus der Fig. 1 ersichtlichen Nicht-Gebrauchsstellung des Stempels 7 an der Außenseite 10 des Hohlprofiles 5 durchgängig anliegt und dabei umlaufend bündig mit der Gravur 4 abschließt. Die Ring­ schneide 9 begrenze eine Mulde 11, deren Grund von der Stirn­ seite 8 gebildet wird. Die Mulde 11 und gleichzeitig auch die Stirnseite 8 ist von ihrer Form dahingehend ausgebildet, daß das später vom Stempel 7 beaufschlagte Wandungsstück des Hohl­ profiles 5 nahezu gänzlich aufgenommen werden kann.

Der Stempel 7 weist eine axiale Bohrung 12 auf, in der ein Stö­ ßel 13 mit geringem Spiel geführt ist. Der Stößel 13 ist durch einen Haltebolzen 14 gesichert, der in eine Querbohrung 15 des Stempels 7 eingepreßt ist. Zur Ermöglichung einer Verschiebung weist der Stößel 13 ein axial verlaufendes Langloch 16 auf, dessen Enden 17, 18 die Anschläge am Haltebolzen 14 bilden. Der Stößel 13 ist auf rückwärtiger Seite 19 von einer Druckfeder 20 abgestützt bzw. wird von dieser zur Gravur 4 hin getrieben. Die Abstützung sowie der Antrieb des Stößels 13 kann jedoch auch hydraulisch, pneumatisch oder durch ein Schieberglied mecha­ nisch erfolgen. Der Stößel 13 liegt ebenfalls mit seiner Stirn­ seite 35 in Nicht-Gebrauchslage des Stempels 7 am Hohlprofil 5 an, wobei das Ende 18 des Langloches 16 am Haltebolzen 14 an­ liegt. In diesem Stadium herrscht im Hohlprofil 5 ein Druck, der geringer ist als ein Druck, der das Hohlprofil 5 nach außen aufweiten würde, bspw. Atmosphärendruck.

Wird der Druck auf einen Umformdruck von etwa 2000 bar erhöht, beginnt sich das Hohlprofil 5 in die Mulde 11 des noch immer in Nicht-Gebrauchsstellung befindlichen Stempels 7 aufzuweiten (Fig. 2). Dabei wird der Stößel 13 zu seinem anderen Anschlag, also zur Anlage seines Langlochendes 17 am Haltebolzen 14 gegen die Kraft der Druckfeder 20 verschoben, welche in einen vorge­ spannten Zustand übergeht. Der Stößel 13 wirkt hierbei quasi als Gegenhalter, wie er auch von der Ausbildung von T-Stücken durch Innenhochdruck-Umformen her bekannt ist. Es bildet sich eine Beule 22 am Hohlprofil 5 aus, wobei beim Fließen des Hohl­ profilmaterials in die Mulde 11 hinein dieses im Randbereich 23 der Führungsbohrung 6 am Übergang zur Gravur 4 durch Ziehen des Materials über den Führungsbohrungsrand ausgedünnt wird. Die Stirnseite 35 des Stößels 13 bildet dann in seiner Nicht-Ge­ brauchsstellung zusammen mit der Stirnseite 8 des Stempels 7 den Grund der Aufweitmulde 11.

Danach wird der Stempel 7 zur Gravur 4 hin entgegen dem unver­ mindert hohen Innenhochdruck mittels einer Hochdruck erzeugende als Antriebsmittel wirkende Hydraulik verschoben, bis daß die Ringschneide 9 in die Hohlprofilwandung 24 in Form eines Ein­ stechens einschneidet. Das Einschneiden läßt eine Dünnstelle 25 in der Hohlprofilwandung 24 entstehen, wobei gleichzeitig die Beule 22 des zukünftigen Lochbutzens 26 durch die Stempelbewe­ gung etwas in Richtung des Innenraumes 27 des Hohlprofiles 5 zurückgedrängt wird (Fig. 3). Die Erzeugung der Dünnstelle 25 wird durch das vorhergehende Ausdünnen des Hohlprofilmaterials im Randbereich 23 durch das Aufweiten des Hohlprofils 5 unter­ stützt, wobei das Einschneiden dann mit nur geringerer Ein­ dringtiefe erfolgen muß als das Einschneiden ohne vorheriges Ausdünnen. Dabei wird auch die Ringschneide 9 hinsichtlich ih­ rer verschleißbedingten Abnutzung etwas geschont.

Nach dem Erzeugen der Dünnstelle 25 wird der Stempel 7 schlag- oder ruckartig in die Nicht-Gebrauchsstellung zurückgezogen, worauf die Dünnstelle 25 umlaufend reißt. Die Wandstärke der Dünnstelle 25 ist dabei derart bemessen bzw. derart labil, daß der Lochbutzen 26 ohne weiteres aus der Hohlprofilwandung 24 herausgerissen wird. Aufgrund des sauberen Schnittes durch die Ringschneide 9 ist der Rand 28 des erzeugten Loches 29 zur Au­ ßenseite 10 des Hohlprofiles 5 hin eben und scharfkantig. Die Außenseite 10 bleibt durch den stetigen Andruck des Innenhoch­ druckes an die Gravur 4 auch im Bereich des Lochrandes 28 un­ verformt, so daß der Formverlauf des Hohlprofiles 5 nach der Lochung gewahrt bleibt. Durch das ruckartige Zurückfahren des Stempels 7 wird in vorteilhafterweise die Massenträgheit des noch in der Hohlprofilwandung 24 befindlichen Lochbutzens 26 und der kurzeitig zwischen der Außenseite 10 des Hohlprofiles 5 und dem Stempel 7 entstehende Unterdruck zum Reißen ausgenutzt, so daß der Lochbutzen 26 ebenfalls schlagartig - ohne Kontakt zum Stempel 7 zu besitzen - allein durch die Beaufschlagung mit dem Innenhochdruck herausgerissen wird.

Beim Erzeugen mehrerer Löcher 29 durch Heraustrennen von Loch­ butzen 26 von innen nach außen tritt im allgemeinen das bekann­ te Problem auf, daß beim Heraustrennen eines ersten Lochbutzens 26 aufgrund der nach außen nicht erreichbaren völligen Abdich­ tung gegenüber dem Hochdruck ein starker Druckabfall entsteht, worauf die Folgelöcher nicht oder nur unzureichend mit unmaß­ haltigen Lochmaßen und Verformungen des Hohlprofiles 5 im Loch­ randbereich in der Art von plastischen Eindrückungen erzeugt werden können. Insbesondere tritt dies dann auf, wenn die zu erzeugenden Löcher 29 von unterschiedlich großer Querschnitts­ fläche sind, wobei sich das Loch 29 mit der vergleichsweise größten Querschnittsfläche als erstes aufgrund der an der Hohl­ profilwandung 24 angreifenden größten Scherkraft des Innenhoch­ druckes ausbildet. Um dies zu vermeiden bzw. die für eine wei­ tere maßhaltige Lochfertigung im Innenhochdruck-Umformwerkzeug 1 schädlichen Folgen zumindest zu vermindern werden nach der Erfindung in vorteilhafter Weise die Eindringtiefe des Stempels 7 mit seiner Ringschneide 9 in die Hohlprofilwandung 24 für je­ des zu erzeugende Loch 29 individuell festgelegt, so daß sich für die Erzeugung nach dem Eindringen des Stempels 7 eine auf die Querschnittsfläche des betreffenden Loches 29 abgestimmte Dünnstelle 25 ausbildet. Die Wandung 24 des Hohlprofils 5 zur Herstellung eines Loches 29 von kleinerer Querschnittsfläche wird hierbei stärker geschwächt als zur Herstellung eines Lo­ ches 29 größerer Querschnittsfläche. Die Festlegung bzw. die Abstimmung ist derart ausgebildet, daß die Löcher 29 praktisch gleichzeitig entstehen. Ist bei bestimmten Löchern 29 die Her­ austrennung der Lochbutzen 26 nicht ganz vollständig geschehen, so hängen diese höchstens noch an einem dünnen Wandungsfaden 30 (Fig. 4), der später nach der Entnahme des gelochten Hohlprofi­ les 5 aus dem Umformwerkzeug 1 gekappt werden kann. Der dabei eventuell entstehende Grat ist für die Fertigungsqualität des Hohlprofiles 5 von niederrangiger Bedeutung, da sich der Grat aufgrund des vorhergehenden Einschneidens durch die Ringschnei­ de 9 des Stempels 7 nicht im Bereich der Außenseite 10 des Hohlprofiles 5 befindet. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind in einfacher Weise die verschiedensten Lochgeometrien aus­ bildbar, wobei lediglich der Stempel 7 an seiner Stirnseite 8 und dessen Führungsbohrung 6 entsprechend ausgebildet sein müs­ sen.

Der Stempel 7 kann in Nicht-Gebrauchsstellung derart in der Führungsbohrung 6 angeordnet sein, daß der von der Hohlprofil­ wandung 24 getrennte Lochbutzen 26 nur zum Teil das Hohlprofil 5 verlassen kann. Der Lochbutzen 26 befindet sich dabei zu etwa 3/10-5/10 der Wandstärke der Hohlprofilwandung 24 noch im Loch 29. Der Trennungsvorgang der Lochbutzens 26 aus der Hohl­ profilwandung 24 ist damit abgeschlossen. Danach wird der In­ nenhochdruck innerhalb des Hohlprofilinnenraumes 27 vorzugswei­ se auf Atmosphärendruck abgesenkt, wonach der Stößel 13 auf den Lochbutzen 26 verfahren wird. Dieser wird vom Stößel 13 gänz­ lich in das Loch 29 zurückgedrückt, so daß ein Überstand des Lochbutzens 26 über der Außenseite 10 des Hohlprofiles 5 ver­ mieden wird. Aufgrund der Materialrückfederung des gelochten Hohlprofiles 5 am Lochrand 28 wird immer sichergestellt, daß der Lochbutzen 26 im Loch 29 festklemmt.

Anschließend wird bei Atmosphärendruck das Umformwerkzeug 1 ge­ öffnet, wonach das Hohlprofil 5 diesem entnommen werden kann. Nach der Hohlprofilentnahme kann nun der Lochbutzen 26 mit Hil­ fe einer einfachen Vorrichtung konventionell aus dem Hohlprofil 5 herausgedrückt werden, ohne daß es zu Verformungen des Hohl­ profiles 5 im Bereich des Lochrandes 28 kommt. Das Heraus­ drücken kann beispielsweise während des Prüfvorgangs bei der Qualitätsprüfung erfolgen, wobei in einer in das Hohlprofil 5 einschiebbaren Vorrichtung verschiebbare Abstecker angeordnet sind, die zur Kontrolle der Lochungen mit den Lochbutzen 26 durch die Löcher 29 herausgedrückt werden. Bei gebogenen Hohl­ profilen 5, bei denen derartige Vorrichtungen nicht einschieb­ bar sind, ist es denkbar, die Lochbutzen 26 nach der Hohlpro­ filentnahme in den Hohlprofilinnenraum 27 zu drücken und dann dies Lochbutzen 26 aus diesem durch Herausspülen mittels einer Flüssigkeit zu entfernen. Durch diese Anordnung des Stempels 7 und die Zurückdrängfunktion des Stößels 13 für den Lochbutzen 26 kann in einfacher Weise vermieden werden, daß dieser mit großem Aufwand aus dem Umformwerkzeug 1 entfernt werden muß. Dies ist wichtig für eine störungsfreie, verfahrensökonomische Automatisierung der Fertigung gelochter Hohlprofile 5.

Natürlich ist es auch denkbar, daß der Lochbutzen 26 vollstän­ dig aus der Hohlprofilwandung 24 herausgerissen wird und daß danach der Lochbutzen 26 vom Stößel 13 wieder in das Loch 29 zurückgedrückt wird. Dies ist jedoch durch den aufgrund der Materialrückfederung im Bereich des Lochrandes 28 kleineren Querschnitt des Loches 29 im Vergleich zu dem Querschnitt des herausgetrennten Lochbutzens 26 schwierig.

Alternativ zu der Herstellung der Dünnstelle 25 nach den Fig. 1-4 durch die Ringschneide 9 kann ein Prägestempel 36 einge­ setzt werden, der an seiner Stirnseite 8 anstelle der Ring­ schneide 9 als Eindringmittel eine ringförmige Wandung 31 auf­ weist, die im Querschnitt rechteckig ist und mit ihrer Außen­ seite 32 mit dem Stempelumfang bündig abschließt, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Hier befindet sich der Stempel 36 schon in Gebrauchsstellung, wobei er - angetrieben über eine hochdruck­ erzeugende Hydraulik - mittels der ringförmigen Wandung 31 in die Hohlprofilwandung 24 eingedrungen ist und durch die Einprä­ gung eine die Dünnstelle 25 bildende, entsprechend der Form der Wandung 32 umlaufende Wandungsschwächung erzeugt.

Beim Einprägen wird - im Unterschied zum vorhergehenden Ausfüh­ rungsbeispiel, bei dem die Hohlprofilwandung 24 durch Einste­ chen mittels der Ringschneide 9 unter Ausbildung eines Schnit­ tes getrennt wird - Hohlprofilmaterial der Hohlprofilwandung 24 verdrängt. Das verdrängte Hohlprofilmaterial fließt in eine Mulde 33 hinein, die in der Stirnseite 8 des Stempels 36 ausge­ bildet ist und die von der ringförmigen Wandung 31 begrenzt wird. Die Mulde 33 wird im Gegensatz zur Mulde 11 vollständig vom fließenden Hohlprofilmaterial ausgefüllt. Dieser gezielte Materialabfluß in eine dafür vorgesehene Mulde 33 hinein ermög­ licht erst die Ausbildung der gewünschten Dünnstelle 25. Mit einer ebenen tellerförmigen Ausbildung der Stempelstirnseite 8, wie sie aus der gattungsbildenden Schrift zu entnehmen ist, ist dies nicht möglich.

In Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel wirkt beim Einprägen der Dünnstelle 25 im Innenraum 27 des Hohlprofi­ les 5 ein Hochdruck im Bereich von etwa 2000 bar. Ebenfalls bei diesem Druck erfolgt vor dem Einprägen ein Aufweiten des Hohl­ profiles 5, das sich hier in die Mulde 33 hinein aufweitet. Nach dem Einprägen wird der Stempel 36 in gleicher Weise zu­ rückgezogen, worauf die Dünnstelle 25 umlaufend reißt (Fig. 6). Der Stößel 13 drückt bei vorzugsweise Atmosphärendruck den er­ zeugten Lochbutzen 26 in das Loch 29 zurück (Fig. 7). Nach der Verklemmung des Lochbutzens 26 im Loch 29 wird der Druck im In­ nenraum 27 des Hohlprofiles 5 völlig entspannt und dann das Um­ formwerkzeug 1 geöffnet. Die Öffnung erfolgt hier durch Anheben des Oberwerkzeuges 2, wonach das bearbeitete Hohlprofil 5 ent­ nommen werden kann. Die Lochungsachse verläuft dabei in der Teilungsfläche 21 von Ober- und Unterwerkzeug 2, 3 (Fig. 8). Für die Erzeugung mehrerer Löcher 29 gilt das beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel Gesagte im entsprechend übertragenen Sinne.

Das Erzeugen der Löcher 29 kann sowohl bei Hohlprofilen 5 er­ folgen, die in anderen Werkzeugen hergestellt wurden, als auch bei Hohlprofilen 5 stattfinden, die zuerst durch Innenhoch­ druck-Umformen aus einem im Umformwerkzeug 1 eingebrachten hoh­ len Rohling hergestellt und anschließend kalibriert werden. Das Hohlprofil 5 kann aus zusammengefügten, vorzugsweisen ge­ schweißten Halbschalen oder auch Strangpreßprofilen bestehen.

Im übrigen können die Löcher 29 auch dadurch erzeugt werden, daß das Hohlprofil 5 nach Einlegen in das Umformwerkzeug 1 durch Innenhochdruck aufgeweitet wird und das sich aufweitende Hohlprofil 5 einen in die Gravur 4 des Umformwerkzeuges 1 hin­ einstehenden rückwärtig abgestützten Stempel 7, bzw. 36 beauf­ schlagt, wodurch die Dünnstelle 25 der Hohlprofilwandung 24 ausgebildet wird. Nach abgeschlossener Aufweitung wird der Stempel 7, bzw. 36 zurückgezogen, wonach die Dünnstelle 25 un­ ter Einwirkung des Innenhochdruckes reißt und der entstehende Lochbutzen 26 nach außen gerissen wird.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung von Löchern am Umfang eines in ei­ nem Innenhochdruck-Umformwerkzeug befindlichen Hohlprofils, wo­ bei am Hohlprofil durch Beaufschlagung eines in das Umformwerk­ zeug integrierten Stempels eine der Randkontur der beaufschla­ genden Stirnfläche des Stempels folgende Sollbruchstelle aus­ gebildet wird und wobei nach Zurückziehen des Stempels das von der Sollbruchstelle umgebene Hohlprofilmaterial innenhoch­ druckbeaufschlagt aus dem Hohlprofil von innen nach außen unter Bildung eines Loches herausgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Eindringen des Stempels (7, 36) in die Wandung (24) des Hohlprofiles (5) bei einem Innenhochdruck, der einem Umformdruck zum Umformen eines hohlen, in das Umformwerkzeug (1) eingebrachten Rohlings entspricht, die Wandung (24) des Hohlprofiles (5) unter Ausbildung einer labilen, die Sollbruch­ stelle bildenden Dünnstelle (25) geschwächt wird, und daß beim Zurückziehen des Stempels (7, 36) allein durch die Einwirkung des Innenhochdruckes das vor der Dünnstelle (25) umgebene Hohl­ profilmaterial aus dem Hohlprofil (5) in Rückzugsrichtung des Stempels (7, 36) herausgerissen wird, wodurch das Loch (29) er­ zeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von mehreren Löchern (29) unterschied­ licher Querschnittsfläche am gleichen Hohlprofil (5) die Wan­ dung (24) des Hohlprofils (5) zur Herstellung eines Loches (29) von kleinerer Querschnittsfläche stärker geschwächt wird als zur Herstellung eines Loches (29) größerer Querschnittsfläche.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stempel (7, 36) beaufschlagte Hohlprofilmaterial in eine Mulde (11, 33) an seiner Stirnfläche (8) hineinverdrängt wird, wobei die Wandungsschwächung durch Einprägen des Stempels (36) in die Hohlprofilwandung (24) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Stempel (7, 36) beaufschlagte Hohlprofilmaterial in eine Mulde (11, 33) an seiner Stirnfläche (8) hineinverdrängt wird, wobei die Wandungsschwächung durch Einstechen eines mit einer Ringschneide (9) versehenen Stempels (7) in das Hohlpro­ filmaterial erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beaufschlagung des Hohlprofiles (5) durch den Stem­ pel (7, 36) durch Aufweiten des Hohlprofiles (5) mittels des In­ nenhochdruckes in eine in der Stirnfläche (8) des Stempels (7, 36) eingearbeitete Aufweitmulde (11, 33) Hohlprofilmaterial aus dem Bereich der zu bildenden Sollbruchstelle in die Auf­ weitmulde (11, 33) hineinverdrängt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Dünnstelle (25) umgebene Hohlprofilmaterial nach einem ruckartigen Zurückziehen des Stempels (7, 36) aus der Hohlprofilwandung (24) herausgerissen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (5) durch Innenhochdruck aufgeweitet wird und daß die Dünnstelle (25) der Hohlprofilwandung (24) dadurch ausgebildet wird, daß das sich aufweitende Hohlprofil (5) einen in die Gravur (4) des Umformwerkzeuges (1) hineinstehenden Stempel (7, 36) beaufschlagt.

8. Vorrichtung zum Herstellen von Löchern am Umfang vor Hohl­ profilen zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Innenhochdruck-Umformwerkzeug, in dessen Gravur das Hohlprofil zur Herstellung des jeweiligen Loches aufgenommen ist, und mit einem Stempel, der in einer von der Gravur des Umformwerkzeuges ausgehenden Führungsbohrung durch Antriebsmittel verschiebbar aufgenommen ist, wobei der Stempel in einer Gebrauchsstellung mit seiner der Gravur zugewandten Stirnseite aus der Führungsbohrung herausragt und das Hohlpro­ fil zur Ausbildung einer der Randkontur des Stempels entspre­ chend folgenden Sollbruchstelle beaufschlagt und in einer Nicht-Gebrauchsstellung völlig in die Führungsbohrung zurückge­ zogen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Hohlprofil (5) zugewandten Stirnseite (8) des Stempels (7, 36) im Randbereich ein von dieser abragendes mit einer dem zu erzeugenden Loch (29) angepaßten Geometrie ausgebilde­ tes Eindringmittel (9, 31) angeordnet ist, mit dem eine die Wan­ dung (24) des Hohlprofiles (5) schwächende Sollbruchstelle her­ stellbar ist, und daß durch das Antriebsmittel der Stempel (7, 36) gegen einen im Hohlprofil (5) erzeugten, einem Um­ formdruck zum Umformen eines hohlen, in das Umformwerkzeug (1) eingebrachten Rohlings entsprechenden Innenhochdruck in der Ge­ brauchsstellung abgestützt ist, wobei in dieser die Eindring­ tiefe des Eindringmittels (9, 31) in der Wandung (24) des Hohl­ profiles (5) derart bemessen ist, daß in der Hohlprofilwandung (24) eine labile, die Sollbruchstelle bildende Dünnstelle (25) entsteht, die beim Zurückziehen des Stempels (7, 36) durch al­ leinige Beaufschlagung mit dem Innenhochdruck allseits reißt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringmittel (31) eine ringförmige Wandung ist, die im Querschnitt rechteckig ist und mit ihrer Außenseite (32) mit dem Stempelumfang bündig abschließt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindringmittel (9) eine Ringschneide ist, deren Außen­ seite (34) mit dem Stempelumfang fluchtet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (7, 36) an seiner Stirnseite (8) eine Mulde (11, 33) aufweist, die vom Eindringmittel (9, 31) begrenzt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel eine hochdruckerzeugende Hydraulik ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (7, 36) eine axiale Bohrung (12) aufweist, in der ein Stößel (13) geführt ist, durch welchen das aus der Hohlprofilwandung (24) herausgerissene, einen Lochbutzen (26) bildende Material aus der Führungsbohrung (6) des Stempels (7, 36) herausdrückbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Hohlprofil (5) zugewandte Stirnseite (35) des Stö­ ßels (13) in dessen Nicht-Gebrauchslage den Grund einer Auf­ weitmulde (11, 33) in der Stirnseite (8) des Stempels (7, 36) bildet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (13) bis zur Anlage an das Hohlprofil (5) ver­ schiebbar ist.