TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT
Bild 2: Berechneter
Verschleiß
an den Schneidbuchsen
im Halbschnitt
Bild 3: Abrissverlauf
an einem Butzen
Bild 4: Lochform
im Bauteil
mit und ohne Breitenbegrenzung
Bilder: SCHOMÄCKER Federnwerk GmbH
Das Studium
beendete
ich mit meiner Masterarbeit,
die von
Prof. Dr.-Ing. Bernhard Adams, Leiter Labor für Umformtechnik
und Werkzeugmaschinen
(LUW) und seitens
des Schomäcker
Federnwerks
von Dipl.-Ing. Hubert Temmen, Leiter Produkt
und
Prozessentwicklung,
betreut
wurde. In der Masterarbeit
habe
ich mich intensiv
mit dem Thema Werkzeugbelastungen
und
den Möglichkeiten
der Berechnung
mit der Finiten-Elemente
Methode
auseinandergesetzt.
Vorermittlungen
im Schomäcker Federnwerk
im Bereich
der
Warmumformung
haben ergeben,
dass die Werkzeugstandmenge
bei einer Lochoperation
mit gleichzeitigem
Anspiegelprozess
an den hinteren
Lenkerenden
am geringsten
ist. Unter
Anspiegeln
wird dabei ein Prägeprozess
zur Bearbeitung
orthogonal
zur Lochachse
liegender,
koaxialer
Kalibrierflächen
verstanden.
Das herzustellende
Lochbild
mit den Anspiegelflächen
wird an einem Bauteilausschnitt
in Bild 1 dargestellt.
Die
Materialstärke
variiert
bei den verschiedenen
Produktvarianten
von 20 bis 24 mm. Die unterschiedlichen
Materialstärken
werden
im Vorprozess
durch Warmflachwalzen
in fünf bis sechs
Stichen erzeugt.
Um realitätsnahe
Anfangsbedingungen
bezüglich
der Geometrie
und der Temperaturverteilung
in den Simulationen
vorliegen
zu haben,
ist die Prozesskette
vom Flachstabmaterial
bis
zum Lochprozess
ebenfalls
simulativ
berechnet
worden.
UMFORMSIMULATION
Der Loch- und Anspiegelprozess
erfolgt
kurz nacheinander
innerhalb
eines Pressenhubs
in einer hydraulischen
Presse.
Der
Lochprozess
beginnt
mit einem Lochstempel,
der auf die nicht
orthogonal
zur Lochachse
liegende
Walzenauslauffl
äche angreift.
Durch diesen
einseitigen
Kontakt
mit dem Werkstück
wirken
auf den Stempel
Kräfte,
die diesen von der Auswalzfläche
weg nach hinten
biegen.
Im weiteren
Verlauf
bekommen
die
seitlichen
Lochstempel
und der Stempel
im hinteren
Bereich
Werkstückkontakt
und die Biegerichtung
des vorderen
Stempels
ändert
sich. Die Biegung
aller Lochstempel
weist aufgrund
der Materialverdrängung
von der Lochbildmitte
nach außen.
Nach dem Durchlochen
setzen die koaxial
an den Lochstempeln
angeordneten
Anspiegelflächen
auf die Werkstückoberfläche
auf und der Anspiegelprozess
beginnt.
Mit dem Weiterfahren
des Werkzeugs
wird das Material
verdrängt
und speziell
nach außen geschoben.
Die Simulationen
zeigen,
dass die
Lochstempel
diesen Materialquerfluss
behindern,
weshalb
sich
elliptische
Lochformen
bei den seitlich
gelegenen
Löchern und
damit erhöhte
Genauigkeitsabweichungen
ergeben.
Die Anspiegeltiefe
hat einen entscheidenden
Einfluss
auf die Formabweichungen
der Löcher. Die geringste
Anspiegeltiefe
wird
durch die Vorgabe
der vollständigen
Prägung
der Anspiegelungen
limitiert,
die an den äußeren
Rändern
der seitlichen
Löcher
kritisch
ist.
70 massivUMFORMUNG | MÄRZ 2018