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Schneiden Schneidwerkzeuge ohne Führung: -

Messerschneidwerkzeuge: Werkzeug mit Keilwinkel (einseitig angeschrägt), Schneiden von Papier, Kork … Verletzung minimiert durch geringen Pressenhub, Bestandteile: Schneidstempel, Stempelaufnahmeplatte, Aiswerfer, Stempelkopf

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Freischneidwerkzeuge: ungenaue Führung des Werkzeuges (großes Stempelspiel) => große Toleranzen, Bestandteile: Stempelkopf, Druckplatte, Stempelaufnahmeplatte, Schneidstempel, Matrize, Spannring, Werkzeugaufnahmeplatte

Schneidwerkzeuge mit Führung: -

mit Plattenführung: geschlossene Bauform (kaum Verletzungsgefahr, kaum Verschmutzung), geringe Bauhöhe, jedoch: teure Herstellung (mehrere Platten müssen genau gefertigt werden – Abhilfe – ungenauere Fertigung und Ausgießen mit Kunstharzen (jedoch nur bei geringen Seitenkräften), Bestandteile: Einspannzapfen, Kopfplatte, Schneidstempel, Druckplatte, Halteplatte, Führungsplatte, Schneidplatte, Grundplatte

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mit Säulenführung: einwandfreie Führung (Buchsen aus Sonderbronze/Sintermetall/ Gießharz oder Kugellager - Normbauteile), Führungssäulen oberflächengehärtet (wenig verschleiß), Führung unabhängig von Werkzeugform, jedoch: dünne Stempel benötigen Führungsplatten, Bauhöhe begrenzt (Knicken), Bestandteile: Grundplatte, Führungssäule, Schneiplatte, Werkstückführung, Oberteil, Einspannzapfen, Stempel, Abstreifer

Folgeschneidwerkzeug: -

mehrer aufeinander folgende Teilschnitte (jeder Schnitt ein Hub), Werkstück bleibt bis zur letzten Schnittoperation im Streifen, Genauigkeit hängt von Führung und Vorschub ab, Bestandteile: Seitenscheider, Vorlocher, Schneidstempel, Einspannzapfen, Kopfplatte, Suchstifte, Führungsleiste, Einhängestift

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Vorteile: ausreichende Genauigkeit, Kombination mit anderen Arbeitsverfahren, einfacher Werkzeugaufbau, schwierige Arbeitsoperation aufteilbar => leichter zu fertigen, Abfälle/Werkstück kann nach unten durchfallen, einfache Überwachung/Reparatur

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Nachteile: Ungleichmäßigkeiten durch Vorschub/Seitenführung, Gratseiten für Lochen und Ausschneiden auf verschiedenen Seiten, teuer (bei genauer Vorschubregelung, schwere und große Bauweise)

Gesamtschneidwerkzeug: -

Alle Arbeitsoperation laufen parallel ab, genaue Fertigung bei großen Serien

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Vorteile: alle Bauteile deckungsgleich, Maßgenauigkeit nur vom Werkzeug abhängig, bessere Werkzeugausnutzung (kein Seitenschneiden), Grat Ausschneide- und Lochoperation auf einer Seite

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Nachteile: hohe Herstellkosten Werkzeug, Genaues einpassen des Austoßers nötig, Auswurfeinrichtung für Werkstück nötig

FT2 - Zusammenfassung

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Folgeverbundwerkzeuge: -

gleichzeitige Anwendung verschiedener Fertigungsverfahren (Umformen), ein Werkzeug mit mehreren aufeinander folgenden Operationen

Gesamtverbundwerkzeug: -

durch Stößelhub wird das Werkstück auf untereinander liegenden Arbeitsstufen transportiert

Einspannzapfen: -

Lage muss im Schwerpunkt der angreifenden Druckkräfte liegen (kein Kipp- und Biegemoment Bestimmung über o Berechnung über Schneidkräfte (Berücksichtigung von unterschiedliche Werkstoffen, Blechdicken, erhöhter Scherfestigkeit) o Berechnung über Schnittlinien o Zeichnerische Lösung: Seileckverfahren

Schnittstreifenführung -

verhindert seitliches Verschieben o feste Ausführung: Führung durch zwei Streifen und Auflageblech o federnde Ausführung : Ausgleich von Breitenschwankungen des Blechstreifens)

Vorschubbegrenzung -

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Anschneideanschläge: Abschneiden ohne Abfall Anlagestifte, -platten, -winkel: einfach und billig, ausreichende Genauigkeit, für große Schnittteile, Werkstückstreifen muss fürs Weiterschieben angehoben werden, Höhe: 0.8 mal Blechdicke Suchstifte: Berichtigung der Streifenlage in Folgeschneidwerkzeugen, korrigieren kleine Vorschubungenauigkeiten und gleichen Spiel in der Seitenführung aus, Starre oder federnde Ausführung Seitenschneider: sehr genaue Vorschub- und Seitenführung, Werkstoffverlust (Streifenbreite muss größer sein), Gratbildung durch Aussparungen oder Vorschneidenasen zu vermeiden, hohe Kosten (Werkstoffverluste) Vorschubapparat: nur in Großserien, bei automatisierten Anlagen die über Coils gespeist werden – sehr hohe Kosten

Ausnutzungsgrad: -

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Teilung: Abstand zwischen der gleichen Kante zweier aufeinander folgenden Werkstücken Mindestwerte für Steg- und Randbreiten beachten (Tabelle) Steigerung des Ausnutzungsgrad durch Parallellegen von Werkstücken möglich (mehr als drei Reihen: kaum Verbesserungen zu erzielen, da Werkzeugkosten, Gewicht und Störanfälligkeit stark ansteigen) Wendeschneiden: jedes 2. Werkstücke werden jeweils um 180° versetzt ausgeschnitten (möglich: Wendeschneiden oder Mehrfachschneiden)

Abfallverwertung: -

Einschmelzen, Herstellung von PM-Werkstoffen

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Nachschneiden: -

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hohe Form- und Maßgenauigkeit, glatte Schnittkanten Durchführung mit Schaben vergleichbar (bis 8 mm Blechstärke), Werkstück muss abgestützt werden, sonst vorzeitiges Abbrechen des Span => unsaubere Schnittfläche Repassierschaben: höhere Oberflächengüte durch oszillierende Schabbewegung, bis 30 mm Blechdicke Vorteile: o Hohe Form-, Maß- und Lagegenauigkeit o Hohe Oberflächengüte (geringe Rauhtiefe) o Für sehr viele Werkstoffe anwendbar o Relativ einfache Werkzeuge o Hohe Wirtschaftlichkeit gegenüber spanender Bearbeitung o Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten: bei Präge-, Fließpress, Schmiedeteile o Geringer Kraftbedarf o Integration in Folgeschneidwerkzeug möglich Nachteile: o Zusätzliches Werkzeug mit hoher Genauigkeit o Mindestens ein weiterer Arbeitsschritt nötig o Besondere Maschinen nötig, da hohe Genauigkeit

Feinschneiden: -

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Schneiden mit sehr engem Schneidspalt, kleiner Schnittgeschwindigkeit, allseitiger Einspannung => seht hohe Oberflächengüte Verwendung von Ringzacken: Verhindert das Nachfließen des umliegenden Werkstoffes (Ringzackenhöhe: spröde Werkstoffe (0.17 Blechdicke), zähe Werkstoffe (0.33 Blechdicke), über 4 mm Blechdicke: Ringzacke auf Schneid- und Pressplatte; Ringzackenverlauf soll möglichst genau der Schnittkontur folgen Rand- und Stegbreiten sind größer als beim Stanzen Vorteile: o Hohe Form-, Maß- und Lagetoleranz, Oberflächengüte o Nur ein Arbeitsgang o Nur ein Werkzeug Nachteile: o Große Kräfte (kleiner Schneidspalt) => großer Verschleiß (Werkzeug, Presse) o Teures Werkzeug (wegen Ringzacke) o Spezialpressen (starr, kräftig) erforderlich o Nur Ausschneiden, da sonst Ringzacke auf dem Werkstück o Nicht möglich für Einlegeteile (Stanz-, Fließpressteile)

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Umformtechnik Grundlagen: -

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es gilt immer konstantes Volumen man unterscheidet: o absolute Formänderung o bezogene Formänderung o Formänderungsverhältnis o Umformgrad (logarithmisch) Formänderungsfestigkeit k f: Beanspruchung beim Umformen liegt zwischen Fließgrenze und Trennfestigkeit, messtechnisch über Kegelstauchversuch zu ermitteln; Einflussgrößen: Werkstoff, Umformgrad Umformgeschwindigkeit, Temperatur ideelle Umformkraft: ohne Reibungsverluste Anisotropiewert r: durch Anisotropie (Walzen .. ) unterscheiden sich Längen- und Breitenausdehnung, Korrektur mit r-Faktor

Biegeumformen: -

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plastische Verformung durch Biegebeanspruchung Biegen des Bewegten Werkstücks: Werkstück wird durch Reibschluss durch mehrere Rollen geführt und so Verformt (vor allem für große Bleche – Schiffsbau) Biegen mit gerader Werkstückbewegung (Abwärtsbiegen): o Freies V-Biegen: Werkstück wird durch Stempel in eine Matrize gepresst o Formschlüssiges V-Biegen: Werkstück wird über einen speziell geformten Stempel in eine Matrize gepresst o U-Biegen ohne Gegenhalter: relativ große Toleranzen o U-Biegen mit Gegenhalter; engere Toleranzen möglich Werkstoff zwischen Innenradius und Schwerpunkslinie wird gestaucht, der äußere Bereich gedehnt (beachte Volumenkonstanz) – Außenradius verformt sich konkav, Innenradius konvex Durch Entlastung: die Randschichten ändern ihr Belastungsvorzeichen: Innenradius (Zugbeanspruchung) – Außenradius (Druckbeanspruchung) Abwicklungslänge: Verhältnis von Radius und Blechdicke beachten Nach dem Biegen gibt es eine Rückfederung: Abhängig von Streckgrenze, bezogener Biegeradius r/s, Biegeart

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Tiefziehen: -

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fortschreitende Zug-Druckumformen ohne Abstützung mit/ohne Niederhalter (radiale Zug- und tangentiale Druckbeanspruchung) Faltenbildung/Verlängerung der Mantelhöhe durch charakteristische Dreiecke – Verbesserung mit Niederhalter => Zipfelbildung an Rand des Napfes Ziehverhältnis: D0/d1 – Abhängig von : Werkstoff, Blechdicke, Oberflächengüte Werkzeug, Stempelform, -größe, -radius, Zeihspaltweite, Niederhaltekraft, Ziehgeschwindigkeit, Schmierung Niederhalterkraft: zu gering => Faltenbildung; zu groß => Bodenreißer Durch zu hohe Ziehgeschwindigkeiten => Verfestigung => Ziehverhältnis sinkt Werkzeugausführung: zu kleiner Stempelradius => Bodenreißer; zu großer Ziehringradius => Faltenbildung Modifizierung des Ziehrings: schräger Einlauf bzw. Tractrix-Kurve (hyperbolisch) => Verbesserung des Ziehverhältnisses und Herabsetzen der Ziehkraft Schmierung: Verringerung der Reibung, geringerer Werkzeugverschleiß, gute Werkstückoberfläche, Verhindern von Kaltschweißungen, Kühlung Werkzeug/Blech, Erhöhung des Grenzziehverhältnisses Anforderungen an die Schmiermittel: homogener Schmierfilm, Druckbeständig, kein Eintrocknen, gute Haftung, gleichmäßige Verteilung, leicht zu entfernen (Werkstück), keine mech./chem. Reaktionen, chemisch beständig, nicht gesundheitsschädlich – Am besten sind Zusatzstoffe wie Kreide, Graphit, Talkum zu viel Schmierung => hohe Schmiermittelkosten, hohe Reinigungskosten => lokales Einspritzen in Werkzeuge Tiefziehen mit starrem Werkzeug: starrer Stempel, starre Matrize/Ziehring Tiefziehen mit nachgiebigem Werkzeug: starre Matrize mit nachgiebigem Stempel oder starrem Stempel mit nachgiebigem Kissen Tiefzeihen mit Wirkmedien (Kraftgebundene Wirkung): Wirkmedien, die Träger statische Kraftwirkung sind (Gasdruck, Flüssigkeitsdruck – mit/ohne Membrane), Fluidzellpressen/Flexpressen: 2000 bar, mit Öl, hoher und gleichmäßig verteilter Druck => leichte Hinterschneidungen möglich, enge Toleranzen Tiefziehen mit Wirkmedien (Energiegebundene Wirkung): Wirkmedien, die Träger kinetischer Energie sind (Druckstoß – Explosion, Funkenentladung, Expansion) Tiefziehen mit Wirkenergie: Einwirkung eines Energiefeldes mit starrem Werkzeug (Magnetfeld) Stülpziehen: Tiefziehen mit Weiterzug in entgegengesetzter Richtung (günstiges Hintereinanderschalten von Zügen in einem Hub, günstigeres Ziehverhältnis, geringere Faltenbildung, Fertigung von leicht geneigten Kegelstümpfen und gekrümmten Böden möglich) Gummistempel- und Gummikissen Tiefziehen: Flugzeugbau (großflächige Hohlteile) Hochleistungsumformen: o Detonationsumformen: Explosion von Sprengstoff – sehr billig, hohe Kräfte – Kraftübertragung über Luft, Wasser, Sand – geringer Wirkungsgrad – hochfeste Werkstoffe können umgeformt werden, geringer Energiebedarf – jedoch: lange Rüstzeit, Unfallgefahr o Hydro-Elektrische Umformen (Funkenentladung): Unter Wasser wird durch Funkenentladung das Wasser schlagartig verdampft => plötzliche Volumenausdehnung und Verformung – kurze Rüstzeiten – jedoch: nur kleine Bauteile, nur für Rohre geeignet o Elektromagnetische Umformen: Schlagartiges Entladen eine Kondensators über eine Spule => Induzierung von hohen Strömen im Werkstück => etgegengesetztes Magnetfeld entsteht => Abstoßung und Verformung – Aufweiten von Magnetischen Rohren

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Abstreck-Gleitziehen: -

fortschreitendes Zug-Druck-Umformen hohler Werkstücke, wobei durch Stempel und Ziehring die Blechdicke verändert wird (Innendurchmesser bleibt gleich) Einfach- und Mehrfachwerkzeuge (bis 20% mehr Umformgrad) sind einsetzbar Kombination mit anderen Umformverfahren in Verbundwerkzeugen möglich Anwendung: Dosenherstellung, hohle Werkstücke

Streckziehen (Tiefen): -

Tiefziehen mit starrem Stempel und Werkstückeinspannung am Rand => durch Bewegung des Stempels wird das Werkstück gestreckt Vorteil: Formklotz (Stempel) aus billigen Materialien (z.B. Holz, Gusseisen…) Tangential-Streckziehen: Werkstück wird am Rand eingespannt und mit einer tangential angreifenden Kraft über den Formklotz (fest und starr) gezogen Anwendung: Karosserie- und Flugzeugbau (große Bauteile, geringe Stückzahlen)

Kaltstauchen: -

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umschließendes Druckumformen massiver, rotationssymmetrischer Körper ohne Trennen der Werkstofffasern mögliche Stauchdurchmesser (Ausgangswerkstück): 1.6 bis 16 mm (auf Knickung achten) Die Formänderungsfestigkeit hängt ab von: o Reibwert o Durchmesser o Höhe Vorteile: o Geringer Werkstoffabfall (hohe Wirtschaftlichkeit) o Keine unterbrochene Faser (Festigkeit) o Größere Dauerfestigkeit Nachteil: o sehr hoher Verschleiß (daher: Hartmetallmatrizen mit Einsätzen) o hohe Anlagenkosten o nur für gut kaltumformbahre Werkstoffe möglich Werkstoffe: mit hohem Formänderungsgrad, Stähle (C-arm), ferritische Stähle, Alu, Kupfer – schlechte Legierungselemente: Schwefel, Phosphor, Blei (Gefahr: Oberflächenanrisse) Minimierung der Reibung: Gleitschicht aus Kupfer, Kalk, Stereate Anwendung: Schrauben, Muttern, Bolzen

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Kalteinsenken: -

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Herstellung von Innenformen mit einem gehärteten Stempel genauer Ausßenform mit geringer Pressgeschwindigkeit in einen geeigneten Werkstoff Vorteile: o Einfache Herstellung von Hohlformen o Kein unterbrochener Faserverlauf o Hohe Oberflächengüte/Maßgenauigkeit o Billige Herstellung Werkzeug Nachteile: o Keine Hinterschneidungen o Begrenzte Senktiefe o Keine exakt parallele Wände möglich o Großer Kraftbedarf – teure Maschinen o Nur gut umformbare Werkstoffe möglich o Kleine Senkgeschwindigkeiten Werkstoffe Einsenkstempel: unlegierte/legierte Werkzeugstähle, Umformwerkstoffe: Einsatzstähle, Vergütungsstähle, Werkzeugstähle Anwendung: o Prägen von Münzen, Abzeichen, Schmuck o Gesenke (niedrig beansprucht) für Schmiedeteile o Niedrig beanspruchte Werkzeuge für Umformtechnik o Gussformen für Kupfer- und Leichtmetalllegierungen o Formen für Kunststoffverarbeitung

Prägen: -

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Umformen unter hohem Druck Hohlprägen: Werkstoffdicke annähernd konstant o Kfz-Nummernschild, Versteifungssicke Luftfilter o Chassis von Rundfunk-, Fernseh- und Messgeräten o Schmuckware Massivprägen: Werkstoffdicke unterschiedlich, Entstehung von Grat möglich o Münzen, Besteck o Bauteile Feinwerktechnik Maßprägen/Kalibrieren: Verbesserung Maßgenauigkeit von Schmiede-, Sinter- oder Stanzteilen Glattprägen: Richten verzogener Teile Werkstoffe Werkzeuge: Werkzeugstähle Werkstückwerkstoffe: Stähle, Alu, Kupfer, Alu-/Kupferlegierungen Durch dünneres Blech wir der Formänderungswiderstand größer (weniger Rückfederung und Nachgiebigkeit) Vorteile: o Kaltverfestigung o Kein unterbrochener Faserverlauf o Materialersparnis (gegenüber spanender Bearbeitung) o Kurze Fertigungszeit o Hohe Genauigkeit und Oberflächengüte Nachteile: o Nur bei großen Losgrößen wirtschaftlich (teure Maschinen/Werkzeuge) o Nur gut umformbare Werkstoffe geeignet

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Gewindewalzen: -

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Kaltumformung durch profilierte Rollen, die ein Profil auf das runde Werkstück profilieren Nicht jedes Gewinde ist rollbar (keine Hinterschneidungen und senkrechten Wände) Einstechverfahren: Steigungswinkel Rollenprofil = Steigungswinkel Werkstück; entgegengesetzte Drallrichtung; Rollendurchmesser muss ein ganzes Vielfaches des Werkstückdurchmessers sein; Rollenachsen sind parallel Durchlaufverfahren (Rillenrollen): Rollenprofil (steigungslose Rillen); Unabhängige Durchmesserverhältnis; Verhältnis Durchmesser unabhängig; Rollachsen werden um den Steigungswinkel angestellt; Anwendung: lange Gewinde o hohe Wirtschaftlichkeit o hohe Verformungsgeschwindigkeit o lange Gewinde in kürzester Zeit o flexibel: gleich Gewindesteigung bei unterschiedlichen Gewindedurchmessern Kombiniertes Durchlaufverfahren: Profilrollen haben geringe Steigungswinkel; leichtes Einschwenken der Profilachsen; => axialer Vorschub o Große Umformungen bei großen Steigungswinkel möglich o Gute Steigungsgenauigkeit Durchlaufverfahren (korrigierte Steigungsrollen): Profilrollen haben geringern Steigungswinkel; kein Ausgleich der Winkeldifferenz durch einschwenken der Achsen Kleine Innendruchmesser werden durch Furchen hergestellt Vorteile: o Festigkeitssteigerung (bis +50%), Härte, Verschleißfertigkeit o Geringe Kerbempfindlichkeit o Hohe Wechselfestigkeit o Hohe Form- und Maßgenauigkeiten, hohe Oberflächengüte o Werkstoffeinsparung Nachteile: o Teure Werkzeuge/Maschinen o Nur bei größeren Stückzahlen wirtschaftlich o Nur bestimmte Werkstoffe o Außengewinde auch Rohre nur bedingt möglich Rollbarkeit (Bruchdehnung A5): o > 12%: gute Rollbarkeit (Bau-, Einsatz-, Vergütungsstähle, Ni, Al, Cu) o 8 – 12%: mäßige Rollbarkeit (Automaten-, Werkzeugstähle, Zinnbronze) o < 8%: ungeeignet (Rissbildung) (lamellare Grauguss)

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Fließpressen: -

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Durchdrückverfahren, bei dem ein Rohling mit einem Stempel durch ein offenes Werkzeug (Matrize) unter hohem gepresst wird (vgl. doppelter Stauchvorgang) Kaltfließpressen: unter Rekristallisationstemperatur Warmfließpressen: über Rekristallisationstemperatur Vorwärtsfließpressen (Gleichfließ.): Fließen in Richtung Stempelbewegung Rückwertsfließpressen (Gegenfließ.): Fließen gegen die Stempelbewegung Gemischtfließpressen: Fließen in und gegen Stempelbewegung Querfließpressen: Fließen quer/schräg zur Stempelbewegung Fertigung von rotationssymmetrischen Voll-/Hohlkörpern Werkstoffe: niedrige Streckgrenze und Zugfestigkeit, großes A 5 und Z; Stähle (C „endlose“ Profilstangen bei möglichst hohen Temperaturen Unmittelbares Strangpressen (vorwärts) Mittelbares Strangpressen (rückwärts): relativ selten Pressgeschwindigkeit hängt ab von: o Blockgeometrie o Zähigkeit o Wärmeleitfähigkeit o Werkzeugbauform o Umformgrad o Warmfließverhalten o Profilform Strangpressprofile o Vollprofile o Winkelprofile o Hohlprofile o Profilrohre der profilumfassende Kreis ist ausschlaggebend für Kosten und Pressengröße durch spezielle Verbindungstechniken, die beim Strangpressen eingebaut werden können, können herkömmliche Fügeverfahren umgangen werden

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2003

Drücken: -

Fertigung von Hohlteilen aus Ronden oder vorgefertigter Blechteile – eine oder mehrer rotierende Rollen drücken eine drehende Ronde/Blechzylinder auf eine Form Anwendung: Profilringe, Abdeckungen, Flaschen, Kannen, Bremszylinder, Tanks, Felgen, Triebwerksteile, Präzisionsrohre Konstante Wanddicke

Drückwalzen: -

Herstellung rotationssymmetrische Hohlkörper durch nichtahngetriebe Drückwalzrollen Blechstärke verändert sich Vorteile: o Hohe Werkstoffausnutzung o Große Präzision o Festigkeitssteigerung des Werkstoffes o Geringer Werkzeugaufwand

Strangziehen: -

Fertigung langer Profilstangen durch ziehe durch eine Matrize Vollstrangziehen: Vollprofil => hoher Verschleiß (Abhilfe: schlanker...