DE102011013127B4 - Method and device for introducing an opening into a workpiece - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Einbringen einer Öffnung (O) in ein Werkstück (W), bei dem
- ein Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) auf eine mit der Öffnung (O) zu versehende Stelle des Werkstücks (W) auf einer ersten Oberfläche (W) des Werkstückes (W) aufgesetzt wird,
- ein von diesem Bearbeitungselement (11) umschlossener Bereich des Werkstücks (W) durch Ausübung einer zum Werkstück (W) hin gerichteten Vorschubkraft aus dem Werkstück freigeschnitten wird, und
- bei dem Verfahren eine Innenwand der Öffnung (O) von einer der ersten Oberfläche (W') des Werkstücks (W) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (W") ausgehend konturiert wird,
- zur Konturierung der Öffnung des Werkstücks (W) ein mit dem Bearbeitungswerkzeug (10) zusammenwirkendes Gegenwerkzeug (20) verwendet wird,
- welches eine Ausnehmung (21) aufweist, die komplementär zum Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) ausgebildet ist, und
- welche von einem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement (22) umgeben ist,
- das Werkstück (W) zwischen das Bearbeitungswerkzeug (10) und das Gegenwerkzeug (20) eingebracht wird,
- eine Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) erzeugt wird, so dass
- die erste Oberfläche (W) des Werkstücks (W) von dem Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) beaufschlagt wird,
- die zweite Oberfläche (W") des Werkstücks (W) auf dem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) aufliegt,
dadurch gekennzeichnet, dass
- durch einen weiteren Vorschub des Bearbeitungselements (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) zunächst ein Eintauchen des messerartigen Bearbeitungselements (22) in das Werkstück (W) von seiner zweiten Oberfläche (W") her bewirkt wird, bis die zweite Oberfläche (W") des Werkstücks (W) auf einer Auflagefläche (23) des Gegenwerkzeugs (20) aufliegt und
- danach durch eine weitere Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) das Bearbeitungswerkzeug (10) von einer ersten Oberfläche (W') des Werkstücks (W) her in dieses eindringt und die Öffnung (O) im Werkstück (W) ausgebildet wird.

Figure DE102011013127B4_0000
Method for introducing an opening (0) into a workpiece (W), in which
- A processing element (11) of the machining tool (10) is placed on a to be provided with the opening (O) point of the workpiece (W) on a first surface (W) of the workpiece (W),
- An area of the workpiece (W) enclosed by this processing element (11) is cut free from the workpiece by exerting a feed force directed towards the workpiece (W), and
in which method an inner wall of the opening (O) is contoured starting from a second surface (W ") opposite the first surface (W ') of the workpiece (W),
for contouring the opening of the workpiece (W) a counter-tool (20) cooperating with the machining tool (10) is used,
- Which has a recess (21) which is complementary to the processing element (11) of the machining tool (10) is formed, and
which is surrounded by a knife-shaped machining element (22),
- the workpiece (W) between the machining tool (10) and the counter-tool (20) is introduced,
- An advancing movement of the machining tool (10) and / or the counter-tool (20) is generated, so that
- The first surface (W) of the workpiece (W) is acted upon by the processing element (11) of the machining tool (10),
- The second surface (W ") of the workpiece (W) rests on the knife-like processing element (22) of the counter tool (20),
characterized in that
by a further advance of the machining element (10) and / or the counter-tool (20) first immersion of the knife-like machining element (22) in the workpiece (W) is effected from its second surface (W ") until the second surface ( W ") of the workpiece (W) on a bearing surface (23) of the counter tool (20) rests and
- Then by a further feed movement of the machining tool (10) and / or the counter tool (20), the machining tool (10) from a first surface (W ') of the workpiece (W) forth penetrates into this and the opening (O) in the workpiece ( W) is formed.
Figure DE102011013127B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Öffnung in ein Werkstück, bei dem ein Bearbeitungselement eines Bearbeitungswerkzeugs auf eine mit der Öffnung zu versehende Stelle des Werkstücks auf einer ersten Oberfläche desselben aufgesetzt und ein von diesem Bearbeitungselement umschlossener Bereich des Werkstücks durch Ausübung einer zum Werkstück hin gerichteten Vorschubkraft aus dem Werkstück freigeschnitten wird, wobei eine Innenwand der Öffnung von einer der ersten Oberfläche des Werkstücks gegenüberliegenden zweiten Oberfläche ausgehend konturiert wird. Dabei wird zur Konturierung der Öffnung des Werkstückes ein mit dem Bearbeitungswerkzeug zusammenwirkendes Gegenwerkzeug verwendet, welches eine Ausnehmung aufweist, die komplementär zum Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs ausgebildet ist, und welche von einem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement umgeben ist. Das Werkstück wird zwischen das Bearbeitungswerkzeug und das Gegenwerkzeug eingebracht, wobei eine Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs und/oder des Gegenwerkzeugs erzeugt wird, sodass die erste Oberfläche des Werkstücks von dem Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs beaufschlagt und die zweite Oberfläche des Werkstücks auf dem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement des Gegenwerkzeugs aufliegt.The invention relates to a method for introducing an opening into a workpiece, in which a machining element of a machining tool is placed on a first surface of the workpiece to be provided with the opening and a region of the workpiece enclosed by this machining element by exercising towards the workpiece directional feed force is cut free from the workpiece, wherein an inner wall of the opening is contoured starting from a first surface of the workpiece opposite the second surface. In this case, a cooperating with the machining tool counter tool is used to contour the opening of the workpiece, which has a recess which is complementary to the machining element of the machining tool, and which is surrounded by a knife-like processing element. The workpiece is introduced between the machining tool and the counter tool, whereby a feed movement of the machining tool and / or the counter tool is generated, so that the first surface of the workpiece is acted upon by the machining element of the machining tool and the second surface of the workpiece rests on the knife-like machining element of the counter tool ,

Die Erfindung betrifft ferner eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Einbringen einer Öffnung in ein Werkstück, die ein Bearbeitungswerkzeug mit einem Bearbeitungselement aufweist, durch welches das Werkstück von einer ersten Oberfläche her beaufschlagbar ist, und die ein mit dem Bearbeitungswerkzeug zusammenwirkendes Gegenwerkzeug aufweist, durch welches das Werkstück von einer zweiten Oberfläche her beaufschlagbar ist, wobei das Gegenwerkzeug eine Ausnehmung aufweist, die komplementär zum Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs konturiert ist und wobei die Ausnehmung von einem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement des Gegenwerkzeugs umgeben ist.The invention further relates to a device suitable for carrying out the method for introducing an opening into a workpiece, which has a machining tool with a machining element, by which the workpiece can be acted upon by a first surface and which has a counter tool cooperating with the machining tool wherein the workpiece is acted upon by a second surface, wherein the counter tool has a recess which is contoured complementary to the machining element of the machining tool and wherein the recess is surrounded by a knife-like machining element of the counter tool.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der JP 8332529 A bekannt. Zur Herstellung einer Öffnung in einem Werkstück und zu deren Konturierung ist hierbei vorgesehen, dass durch einen Stempel dieses Bearbeitungswerkzeugs zuerst die Öffnung im Werkstück hergestellt wird, indem der Stempel das Werkstück von der ersten Oberfläche her vollständig durchdringt. Das Werkstück liegt dabei mit seiner zweiten Seite auf dem messerartigen Bearbeitungselement des Gegenwerkzeugs auf. Nachdem das Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs das Werkstück vollständig durchdrungen hat, wird das Werkstück durch einen dem Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs in axialer Richtung folgenden verbreiterten Teil desselben beaufschlagt, sodass dieses dann gegen die Wirkung des messerartigen Bearbeitungselement des Gegenwerkzeugs verschoben wird, wodurch dieses in das Werkstück eindringt und die durch das erste Bearbeitungswerkzeugs hergestellte Öffnung konturiert.Such a method and such a device are known from JP 8332529 A known. In order to produce an opening in a workpiece and to contour it, it is provided that the opening in the workpiece is first produced by a stamp of this machining tool by the stamp completely penetrating the workpiece from the first surface. The workpiece rests with its second side on the knife-like processing element of the counter tool. After the machining element of the machining tool has completely penetrated the workpiece, the workpiece is acted upon by a widening part thereof following the machining element of the machining tool in the axial direction, so that this is displaced against the action of the blade-like machining element of the counter tool, whereby this penetrates into the workpiece and contoured the opening made by the first machining tool.

Die EP 1468794 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anbringen von Öffnungen in Formteilen, die eine Ultraschallquelle aufweist. Die Vorrichtung weist ein Stanzwerkzeug und eine Stanzschneide auf, mittels welcher eine Öffnung im Werkstück einstanzbar ist. Hierbei wird das Stanzwerkzeug gegen ein Gegenlager gedrückt, sodass ein Stanzling ausgestanzt werden kann. Sowohl das Stanzwerkzeug als auch das Gegenlager sind jeweils mit einem Profil versehen, sodass während des Stanzvorgangs die Stanzschneide des Stanzwerkzeugs benachbart zum Profil des Gegenlagers in das Werkstück eindringt, wodurch der Stanzling erzeugt wird. Damit eine Konusform im Bereich der Innenseite des Werkstücks erzeugt werden kann, ist das Profil des Gegenwerkzeugs an der Außenseite mit einer Konusfläche versehen. Aufgrund der in das Stanzwerkzeug eingeleiteten Ultraschallschwingungen der Ultraschallquelle kommt es im Bereich der Stanzschneide zu Vibrationen im Mikrometerbereich, welche das Werkstück im Bereich des Rands um den Stanzling um die zuvorkommende Öffnung lokal erwärmen und formbar machen.The EP 1468794 A1 describes an apparatus and method for attaching apertures in moldings having an ultrasonic source. The device has a punching tool and a punching blade, by means of which an opening in the workpiece is punched. Here, the punch is pressed against an abutment so that a diecut can be punched out. Both the punching tool and the anvil are each provided with a profile, so that during the punching process, the punching blade of the punching tool penetrates adjacent to the profile of the counter bearing in the workpiece, whereby the punched product is generated. So that a conical shape can be generated in the region of the inside of the workpiece, the profile of the counter-tool is provided on the outside with a conical surface. Due to the ultrasound oscillations of the ultrasound source introduced into the punching tool, vibrations in the micrometer range occur in the area of the punching blade, which locally heat and make the workpiece locally pliable around the stamped part around the stamped opening in the region of the edge.

Aus der DE 10 2005 002 014 der Anmelderin ist es bekannt, dass nach dem Einbringen der Öffnung in das Werkstück von dessen erster Oberfläche her in einem diesem Schritt nachfolgenden zweiten Bearbeitungsschritt die Innenwand der derart hergestellten Öffnung im Bereich der zweiten Oberfläche konturiert wird, indem von dieser Seite des Werkstücks her die Innenwand der Öffnung mit einer thermischen oder mechanischen Schneideinrichtung beaufschlagt und derart die Innenwand der Öffnung in diesem Bereich konturiert wird. Es sind also hier zwei getrennte Verfahrensschritte erforderlich, um die Öffnung in das Werkstück einzubringen und danach diese zu konturieren.From the DE 10 2005 002 014 It is known to the Applicant that after introducing the opening into the workpiece from its first surface in a second processing step subsequent to this step, the inner wall of the opening thus produced is contoured in the region of the second surface by the inner wall from this side of the workpiece the opening is acted upon by a thermal or mechanical cutting device and thus the inner wall of the opening is contoured in this area. So there are two separate process steps required to introduce the opening in the workpiece and then to contour them.

Die US 4362078 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anbringen von Öffnungen in Formteilen, bei denen keinerlei Konturierung der Öffnung stattfindet. Dabei ist auf beiden Seiten des Werkstückes ein jeweils in einer Führungs-Matrizen geführter Stanzstempel vorhanden, von denen zunächst zumindest einer oder gar beide mit ihrer messerartigen Umfangskontur in das Werkstück eindringen und danach das eine der beiden Stanzwerkzeuge weiter vorwärts bewegt wird und den Stanzling aus dem Werkstück ausstanzt und gegen die Kraft des anderen Stanzwerkzeuges vorwärts bewegt aus dem Werkstück heraus.The US 4362078 describes an apparatus and a method for attaching openings in moldings where no contouring of the opening takes place. In this case, on both sides of the workpiece a guided respectively in a die matrices punching punch is present, of which at least one or both penetrate with their knife-like peripheral contour in the workpiece and then the one of the two punching tools is further moved forward and the punched out of the Punching out the workpiece and against the force of other punch moves forward out of the workpiece.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass in einem einzigen Arbeitsschritt in das Werkstück von einer ersten Oberfläche her eine Öffnung eingebracht und an der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche konturiert werden kann.It is an object of the present invention to further develop a method and a device of the type mentioned above such that an opening can be introduced into the workpiece from a first surface in a single working step and contoured on the opposite second surface.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass durch einen weiteren Vorschub des Bearbeitungselement und/oder des Gegenwerkzeugs ein eintauchen des messerartigen Bearbeitungselement in das Werkstück von seiner zweiten Oberfläche eher bewirkt wird, bis die zweite Oberfläche des Werkstücks auf eine Auflagefläche des Gegenwerkzeugs aufliegt, und das durch eine weitere Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs und/oder des Gegenwerkzeugs das Bearbeitungswerkzeugs von einer ersten Oberfläche des Werkstücks her in dieses eindringt und die Öffnung im Werkstück ausgebildet wird.To achieve this object, the method according to the invention provides that a further advance of the processing element and / or the counter tool immersion of the knife-like processing element is rather effected in the workpiece from its second surface until the second surface of the workpiece rests on a support surface of the counter tool , And that by a further advancing movement of the machining tool and / or the counter tool, the machining tool penetrates from a first surface of the workpiece forth in this and the opening is formed in the workpiece.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen einer Öffnung in ein Werkstück sieht zur Lösung dieser Aufgabe vor, dass die Wirkfläche des messerartigen Bearbeitungselement des Gegenwerkzeugs gleich der oder kleiner als die Wirkfläche des Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs ist, dass das Gegenwerkzeugs eine Auflagefläche aufweist, deren Wirkfläche größer als die Wirkfläche des Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeugs ist, und dass das Bearbeitungswerkzeugs und das Gegenwerkzeugs zueinander relativ beweglich sind.The device according to the invention for introducing an opening into a workpiece provides for solving this problem, that the effective surface of the blade-like machining element of the counter tool is equal to or smaller than the effective surface of the machining element of the machining tool, that the counter tool has a support surface whose effective area is greater than that Working surface of the machining element of the machining tool is, and that the machining tool and the counter tool to each other are relatively movable.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in vorteilhafter Art und Weise eine Vorrichtung und Verfahren geschaffen, welche sich dadurch auszeichnen, dass mit einem einzigen Arbeitsgang eine Öffnung in ein Werkstück eingebracht und gleichzeitig zumindest eine Oberseite konturiert werden kann. Eine derartige Maßnahme führt in vorteilhafter Art und Weise zu besonders maßhaltigen Werkstücken, da der gesamte Fertigungsprozess in einer einzigen Aufspannung durchgeführt werden kann.The inventive measures an apparatus and method is provided in an advantageous manner, which are characterized in that introduced with a single operation, an opening in a workpiece and at the same time can be contoured at least one top. Such a measure leads in an advantageous manner to particularly dimensionally stable workpieces, since the entire manufacturing process can be performed in a single setup.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Bearbeitungswerkzeug und/oder das Gegenwerkzeug ultraschallbeaufschlagt sind, wobei vorzugsweise die Amplitude der das Bearbeitungswerkzeug und/oder das Gegenwerkzeug beaufschlagenden Ultraschallschwingungen derart gewählt ist, dass beim Einbringen der Öffnung in das Werkstück nur ein oberflächliches Erweichen oder Anschmelzen des das Bearbeitungswerkzeug und/oder das Gegenwerkzeug umgebenden, die herzustellende Öffnung begrenzenden Materialbereichs des Werkstücks erfolgt. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, dass mit ihm in vorteilhafter Art und Weise eine besonders maßhaltige Öffnung in das Werkstück eingebracht werden können und/oder eine verbesserte Oberflächenqualität der Stanzfläche erzielt wird. Die Ultraschallbeaufschlagung des Bearbeitungswerkzeugs und/oder des Gegenwerkzeugs erlaubt des weiteren in vorteilhafter Art und Weise eine Anformung einer Radiusgeometrie auf der entsprechenden Oberfläche des Werkstücks, da auf eine großflächige Erweichung oder ein großflächiges Anschmelzen des Werkstücks im Bereich der herzustellenden Öffnung verzichtet wird.An advantageous development of the invention provides that the machining tool and / or the counter tool are subjected to ultrasound, wherein preferably the amplitude of the machining tool and / or the counter tool acting ultrasonic vibrations is chosen such that when introducing the opening in the workpiece only a superficial softening or Melting of the machining tool and / or the counter tool surrounding, the produced opening limiting material region of the workpiece takes place. Such a measure has the advantage that with it in a favorable manner a particularly dimensionally stable opening can be introduced into the workpiece and / or an improved surface quality of the punching surface is achieved. The application of ultrasound to the machining tool and / or the counter tool also advantageously permits molding of a radius geometry on the corresponding surface of the workpiece, since large-area softening or large-scale melting of the workpiece in the region of the opening to be produced is dispensed with.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung, und
  • 2 bis 4: eine schematische Darstellung der Funktionsweise der Vorrichtung.
Further details and advantages of the invention can be taken from the exemplary embodiment, which will be described below with reference to the figures. Show it:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the device, and
  • 2 to 4 : a schematic representation of the operation of the device.

In 1 ist nun ein Werkstück W dargestellt, in das mittels einer hier nur schematisch dargestellten Vorrichtung 1 einer Öffnung O eingebracht werden soll. Die Vorrichtung 1 weist ein Bearbeitungswerkzeug 10 mit einem Bearbeitungselement 11 auf, das im hier gezeigten Fall als ein Stanz- oder Schneidwerkzeug 11' ausgebildet ist. Das Bearbeitungswerkzeug 10 ist - wie in den 2 bis 4 durch einen die Vorschubrichtung V des Bearbeitungswerkzeugs 10 charakterisierenden Pfeil angedeutet - von einer nicht gezeigten Vorschubeinheit vorschiebbar und weist eine - vorzugsweise plane - Bearbeitungsfläche 12 (siehe 2 bis 4) mit einer Wirkfläche F1 auf, mit der eine erste Oberfläche W' des Werkstücks W beaufschlagbar ist. Diesem Bearbeitungswerkzeug 10 gegenüberliegend ist ein Gegenwerkzeug 20 angeordnet, welches eine Ausnehmung 21 besitzt, die komplementär zur Außenkontur des Bearbeitungselements 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10 ausgebildet; also derart konturiert ist, dass das Bearbeitungselement 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10 in diese Ausnehmung - wie aus der 4 ersichtlich - eintauchen kann. Die Ausnehmung 21 wird von einer über eine Auflagefläche 23 des Gegenwerkzeugs 20 messartig hinausragendes Bearbeitungselement 22, welches als Schneid- oder Stanzkante 22' ausgebildet ist, begrenzt.In 1 is now a workpiece W shown in the means of a device shown only schematically here 1 an opening O should be introduced. The device 1 has a machining tool 10 with a processing element 11 in the case shown here as a punching or cutting tool 11 ' is trained. The editing tool 10 is - as in the 2 to 4 by a feed direction V of the machining tool 10 Characterizing arrow indicated - can be advanced by a feed unit, not shown, and has a - preferably plane - working surface 12 (please refer 2 to 4 ) with an effective surface F 1 on, with a first surface W ' of the workpiece W can be acted upon. This editing tool 10 Opposite is a counter-tool 20 arranged, which is a recess 21 has, which is complementary to the outer contour of the machining element 11 of the machining tool 10 educated; So contoured that the processing element 11 of the machining tool 10 in this recess - as from the 4 visible - can dive. The recess 21 is from one over a support surface 23 of the counter tool 20 messy protruding machining element 22 , which as a cutting or punching edge 22 ' is formed, limited.

Zur Herstellung der Öffnung O wird - wie die 2 zeigt - das Bearbeitungswerkzeug 10 entlang der Vorschubsrichtung V von der Vorschubeinheit vorgeschoben, bis es die erste Oberfläche W' des Werkstücks W beaufschlagt. Das Werkstück W liegt dabei - wie aus 2 ersichtlich - auf dem Bearbeitungselement 22, hier also auf der messerartigen Schneid- oder Stanzkante 22' des Gegenwerkzeugs 20 auf, welche aufgrund ihrer messerartigen Ausbildung nur eine geringe Wirkfläche F2 aufweist. Da die Wirkfläche F2 des Bearbeitungselements 22 und hier der Schneid- und Stanzkante 22' gleich der oder geringer - vorzugsweise deutlicher geringer - als die Wirkfläche F1 des Bearbeitungselements 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10 ist, übt das Bearbeitungselement 22 des Gegenwerkzeugs 20 - bei einer vorgegebenen Vorschubkraft - einen größeren Druck auf die zweite Oberfläche W" des Werkstücks W auf als das Bearbeitungselement 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10. Die Schneid- und Stanzkante 22' des Gegenwerkzeugs 20 kann somit leichter ins Werkstück W eindringen als das Bearbeitungselement 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10. Dies bewirkt, dass bei einem weiteren Vorschub des Bearbeitungswerkzeugs 10 das Bearbeitungselement 22, hier also die messerartige Schneid- und Stanzkante 22', von der zweiten Oberfläche W" des Werkstücks W her in dieses eindringt, während das Werkstück W durch seine Beaufschlagung durch das Bearbeitungselement 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10 in Richtung der Auflagefläche 23 des Gegenwerkzeugs 20 vorgeschoben wird.To make the opening O will - like the 2 shows - the editing tool 10 along the feed direction V advanced from the feed unit until it is the first surface W ' of the workpiece W applied. The workpiece W lies there - like out 2 visible - on the processing element 22 , here on the knife-like cutting or punching edge 22 ' of the counter tool 20 due to their knife-like training only a small effective area F 2 having. Because the effective area F 2 of the editing element 22 and here the cutting and punching edge 22 ' equal to or less than, preferably significantly less than, the effective area F 1 of the editing element 11 of the machining tool 10 is, practices the editing element 22 of the counter tool 20 - At a given feed force - a greater pressure on the second surface W " of the workpiece W on as the editing element 11 of the machining tool 10 , The cutting and punching edge 22 ' of the counter tool 20 can thus easier into the workpiece W penetrate as the processing element 11 of the machining tool 10 , This causes a further feed of the machining tool 10 the processing element 22 , here's the knife-like cutting and punching edge 22 ' , from the second O berfläche W " of the workpiece W penetrates into this while the workpiece W by being acted upon by the processing element 11 of the machining tool 10 in the direction of the support surface 23 of the counter tool 20 is advanced.

Wie am besten aus der 4 ersichtlich ist, bewirkt das messerartig ausgebildete Bearbeitungselement 22 des Gegenwerkzeugs 20 eine Konturierung der Innenwand der später vom ersten Bearbeitungselement 11 des Bearbeitungswerkzeugs 10 vollständig ausgebildeten Öffnung O im Werkstück W. Bei der beschriebenen Vorgangsweise erfolgt somit die Konturierung der herzustellenden Öffnung O im Werkstück W - ausgehend von dessen zweiten Oberfläche W" - bereits bevor die Öffnung insgesamt hergestellt ist. Das unterscheidet die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren von der bekannten Vorgehensweise, bei der zuerst eine Öffnung insgesamt fertiggestellt und dann erst von der zweiten Oberfläche W" des Werkstücks W her eine Kontur hergestellt wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, dass das Herstellen der Öffnung und ihre Konturierung an einer identischen Position durchgeführt werden kann, wobei in vorteilhafter Art und Weise die Bearbeitungszeit dieser beiden Schritte parallel ist. Man braucht also nicht - wie bei der bekannten Vorgehensweise - eine zweite Bearbeitungsstation, wodurch sich die Maschinen- und somit Herstellungskosten reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist eine weitgehende span- und flusenfreie Bestandsqualität.How best of the 4 can be seen causes the knife-like processing element 22 of the counter tool 20 a contouring of the inner wall of the later of the first processing element 11 of the machining tool 10 fully formed opening O in the workpiece W , In the procedure described thus the contouring of the opening to be produced takes place O in the workpiece W - Starting from the second surface W " - even before the opening is made in total. This distinguishes the described apparatus and method from the known approach, in which first one opening is completed and then only from the second surface W " of the workpiece W a contour is made. In this way, it is achieved in an advantageous manner that the production of the opening and its contouring can be carried out at an identical position, wherein the processing time of these two steps is parallel in an advantageous manner. So you do not need - as in the known procedure - a second processing station, which reduce the machine and thus manufacturing costs. Another advantage is an extensive chip and lint-free inventory quality.

Durch eine geeignete Wahl der Kontur des messerartig ausgebildeten zweiten Bearbeitungselements 22 kann die Form der Konturierung der Öffnung O des Werkstücks W im Bereich seiner zweiten Oberfläche W" entsprechend gewählt werden. So kann z. B. durch eine Änderung des Flankenwinkels des zweiten Bearbeitungselements 22 eine steilere oder flachere Anfasung der Öffnung des Werkstücks W im Bereich seiner zweiten Oberfläche W" bewirkt werden.By a suitable choice of the contour of the knife-like second processing element 22 can be the shape of the contour of the opening O of the workpiece W in the area of its second surface W " be selected accordingly. So z. B. by a change in the edge angle of the second processing element 22 a steeper or shallower chamfer of the opening of the workpiece W in the area of its second surface W " be effected.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Gegenwerkzeug 20 im Übergangsbereich zwischen dem messerartigen Bearbeitungselement 22 und der Auflagefläche 23 eine umlaufende Aussparung 24 aufweist, welche dazu dient, dass das Material des Werkstücks W beim Bearbeitungsvorgang in diese eintauchen kann.It is preferably provided that the counter tool 20 in the transition region between the knife-like processing element 22 and the bearing surface 23 a circumferential recess 24 which serves that the material of the workpiece W can dive into it during the machining process.

Diese Vorschubbewegung wird nur solange fortgesetzt, bis - wie aus 3 ersichtlich - das Werkstück W mit seiner zweiten Oberfläche W" auf der Auflagefläche 23 des Gegenwerkzeugs 20 aufliegt. Es kann somit nicht mehr weiter vorgeschoben werden und der Flächendruck, welchen die Auflagefläche 23 des Gegenwerkzeugs 20 auf die zweite Oberfläche W" des Werkstücks W ausübt, ist kleiner als der Flächendruck des Bearbeitungselements 11, so dass dieses dann von der ersten Oberfläche W' des Werkstücks W in dieses eindringt und derart die im Werkstück W herzustellende Öffnung O ausbildet. Das Bearbeitungswerkzeug 11 wird dabei - wie aus 4 ersichtlich - solange vorgeschoben, bis es in die Ausnehmung 21 des Gegenwerkzeugs 20 eindringt. Das aus dem Bearbeitungswerkzeug 10 aus dem Werkstück W herausgetrennte Materialstück M wird dann auf eine geeignete Art und Weise aus der Matrize 20 und somit aus der Vorrichtung 1 abgeführt.This feed movement is only continued until - as out 3 visible - the workpiece W with its second surface W " on the support surface 23 of the counter tool 20 rests. It can therefore no longer be advanced and the surface pressure, which the bearing surface 23 of the counter tool 20 on the second surface W " of the workpiece W is less than the surface pressure of the processing element 11 so that this then from the first surface W ' of the workpiece W penetrates into this and so in the workpiece W to be made opening O formed. The editing tool 11 will be there - like out 4 visible - as long as it advanced into the recess 21 of the counter tool 20 penetrates. That from the editing tool 10 from the workpiece W separated piece of material M is then in a suitable manner from the die 20 and thus from the device 1 dissipated.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Bearbeitungswerkzeug 10 im Bereich seines Übergangs zwischen dem Bearbeitungselement 11 und seiner Grundfläche 13 konturiert ausgebildet ist, so dass hierdurch auch die Öffnung im Bereich der ersten Oberfläche W' des Werkstücks W konturiert ausgebildet werden kann.It is preferably provided that the first machining tool 10 in the area of its transition between the processing element 11 and its base 13 is formed contoured, so that thereby also the opening in the region of the first surface W ' of the workpiece W can be formed contoured.

Bei der vorstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass ausschließlich das Bearbeitungswerkzeug 10 in der Vorschubrichtung V bewegt wird. Es ist natürlich auch möglich, dass das Bearbeitungswerkzeug 10 stationär angeordnet ist und das Gegenwerkzeug 20 die Bewegung durchführt, welche bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel durch das Bearbeitungswerkzeug 10 durchgeführt wird. Auch eine Kombination dieser beiden Maßnahmen, nämlich, dass sich sowohl das Bearbeitungswerkzeug 10 als auch das Gegenwerkzeug 20 bewegen, ist möglich. Wesentlich ist also hier nur, dass eine Relativbewegung zwischen dem Bearbeitungswerkzeug 10 und dem Gegenwerkzeug 20 stattfindet, so dass das zweite Bearbeitungselement 22 von der zweiten Oberfläche W" des Werkstücks her und das erste Bearbeitungswerkzeug 10 von der ersten Oberfläche W' des Werkstücks W her in dieses eindringen.In the above description, it is assumed that only the machining tool 10 in the feed direction V is moved. Of course it is also possible that the editing tool 10 is arranged stationary and the counter tool 20 performs the movement, which in the described embodiment by the machining tool 10 is carried out. Also, a combination of these two measures, namely, that both the machining tool 10 as well as the counter tool 20 move is possible. It is therefore essential only that a relative movement between the machining tool 10 and the counter tool 20 takes place, so that the second processing element 22 from the second surface W " of the workpiece and the first machining tool 10 from the first surface W ' of the workpiece W get in this.

Der vorstehend beschriebene Vorgang zur Herstellung und Konturierung der Öffnung im Werkstück W kann in vorteilhafter Art und Weise dadurch unterstützt werden, dass das Bearbeitungswerkzeug 10 und/oder das Gegenwerkzeug 20 als Ultraschall-Bearbeitungswerkzeuge ausgeführt werden, d. h., dass das Bearbeitungswerkzeug 10 und/oder das Gegenwerkzeug 20 derart mit Ultraschall beaufschlagt werden, dass ein Ultraschall-Stanzen oder -Schneiden der Öffnung durchgeführt wird. Bevorzugt wird hierbei, dass die Amplitude der das Bearbeitungswerkzeug 10 und/oder das Gegenwerkzeug 20 beaufschlagenden Ultraschallschwingungen derart gewählt wird, dass beim Einbringvorgang der Öffnung O in das Werkstück W nur ein oberflächliches Erweichen oder Anschmelzen eines das Bearbeitungswerkzeug 10 und/oder das Gegenwerkzeug 20 umgebenden, die herzustellende Öffnung begrenzenden Materialbereichs des Werkstücks W erfolgt. Bevorzugt wird hierbei, dass die Amplitude der Ultraschallschwingungen kleiner als 50 µm ist, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 15 µm bis 25 µm liegt. Die Ultraschallschwingungen werden hierbei von einer in der Figur nicht gezeigten Ultraschall-Erzeugungseinrichtung erzeugt.The process described above for producing and contouring the opening in the workpiece W can be supported in an advantageous manner by the fact that the machining tool 10 and / or the counter tool 20 be performed as ultrasonic machining tools, ie, that the machining tool 10 and / or the counter tool 20 be subjected to ultrasound such that an ultrasonic punching or cutting the opening is performed. It is preferred here that the amplitude of the machining tool 10 and / or the counter tool 20 acting ultrasonic vibrations is chosen such that the Einbringvorgang the opening O into the workpiece W just a superficial softening or melting of the machining tool 10 and / or the counter tool 20 surrounding, the opening to be produced limiting material region of the workpiece W he follows. It is preferred here that the amplitude of the ultrasonic vibrations is less than 50 μm, preferably in the range of approximately 15 μm to 25 μm. The ultrasonic vibrations are in this case generated by an ultrasonic generator, not shown in the figure.

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die beschriebenen Maßnahmen eine Vorrichtung und ein Verfahren geschaffen wird, welche es in vorteilhafter Art und Weise erlauben, in einem einzigen Arbeitsschritt in ein Werkstück W eine Öffnung einzubringen und diese zumindest an einer Oberfläche W" zu konturieren.In summary, it should be noted that the described measures a device and a method is provided which allow it in an advantageous manner, in a single step in a workpiece W to introduce an opening and this at least on a surface W " to contour.

Claims (10)

Verfahren zum Einbringen einer Öffnung (O) in ein Werkstück (W), bei dem - ein Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) auf eine mit der Öffnung (O) zu versehende Stelle des Werkstücks (W) auf einer ersten Oberfläche (W) des Werkstückes (W) aufgesetzt wird, - ein von diesem Bearbeitungselement (11) umschlossener Bereich des Werkstücks (W) durch Ausübung einer zum Werkstück (W) hin gerichteten Vorschubkraft aus dem Werkstück freigeschnitten wird, und - bei dem Verfahren eine Innenwand der Öffnung (O) von einer der ersten Oberfläche (W') des Werkstücks (W) gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (W") ausgehend konturiert wird, - zur Konturierung der Öffnung des Werkstücks (W) ein mit dem Bearbeitungswerkzeug (10) zusammenwirkendes Gegenwerkzeug (20) verwendet wird, - welches eine Ausnehmung (21) aufweist, die komplementär zum Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) ausgebildet ist, und - welche von einem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement (22) umgeben ist, - das Werkstück (W) zwischen das Bearbeitungswerkzeug (10) und das Gegenwerkzeug (20) eingebracht wird, - eine Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) erzeugt wird, so dass - die erste Oberfläche (W) des Werkstücks (W) von dem Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) beaufschlagt wird, - die zweite Oberfläche (W") des Werkstücks (W) auf dem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, dass - durch einen weiteren Vorschub des Bearbeitungselements (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) zunächst ein Eintauchen des messerartigen Bearbeitungselements (22) in das Werkstück (W) von seiner zweiten Oberfläche (W") her bewirkt wird, bis die zweite Oberfläche (W") des Werkstücks (W) auf einer Auflagefläche (23) des Gegenwerkzeugs (20) aufliegt und - danach durch eine weitere Vorschubbewegung des Bearbeitungswerkzeugs (10) und/oder des Gegenwerkzeugs (20) das Bearbeitungswerkzeug (10) von einer ersten Oberfläche (W') des Werkstücks (W) her in dieses eindringt und die Öffnung (O) im Werkstück (W) ausgebildet wird.Method for introducing an opening (O) into a workpiece (W), in which - a machining element (11) of the machining tool (10) is provided on a location of the workpiece (W) to be provided with the opening (O) on a first surface (W ) of the workpiece (W) is seated, - an area of the workpiece (W) enclosed by this machining element (11) is cut free from the workpiece by exerting a feed force directed towards the workpiece (W), and - in the method, an inner wall of the opening (O) is contoured from one of the first surface (W ') of the workpiece (W) opposite the second surface (W "), - for contouring the opening of the workpiece (W) cooperating with the machining tool (10) counter tool (20) is used, - which has a recess (21) which is complementary to the machining element (11) of the machining tool (10) is formed, and - which of a knife-like machining selement (22) is surrounded, - the workpiece (W) between the machining tool (10) and the counter-tool (20) is introduced, - a feed movement of the machining tool (10) and / or the counter-tool (20) is generated, so that - the first surface (W) of the workpiece (W) is acted upon by the machining element (11) of the machining tool (10), - the second surface (W ") of the workpiece (W) is formed on the knife-like machining element (22) of the counter tool (20 ) rests, characterized in that - by a further advance of the machining element (10) and / or the counter-tool (20) initially a dipping of the knife-like machining element (22) in the workpiece (W) from its second surface (W ") causes is, until the second surface (W ") of the workpiece (W) on a support surface (23) of the counter tool (20) rests and - then by a further feed movement of the machining tool (10) and / or the Gegenw (20) the machining tool (10) penetrates from a first surface (W ') of the workpiece (W) and the opening (O) is formed in the workpiece (W). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass als Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) ein konturiertes Bearbeitungselement, insbesondere eine Schneid- und Stanzkante (22') verwendet wird.Method according to Claim 1 , characterized in that that as a processing element (22) of the counter-tool (20) a contoured processing element, in particular a cutting and punching edge (22 ') is used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (10) und/oder das Gegenwerkzeug (20) mit Ultraschall beaufschlagt wird.Method according to Claim 1 , characterized in that the machining tool (10) and / or the counter-tool (20) is subjected to ultrasound. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der das Bearbeitungswerkzeug (10) und/oder das Gegenwerkzeug (20) beaufschlagenden Ultraschallschwingungen derart gewählt wird, dass beim Einbringvorgang der Öffnung in das Werkstück (W) nur ein oberflächliches Erweichen oder Anschmelzen der das Bearbeitungswerkzeug (10) und/oder das Gegenwerkzeug (20) umgebenden, die herzustellende Öffnung begrenzenden, Materialbereichs des Werkstücks (W) erfolgt.Method according to Claim 3 , characterized in that the amplitude of the machining tool (10) and / or the counter-tool (20) acting on ultrasonic vibrations is selected such that during the insertion process of the opening in the workpiece (W) only a superficial softening or melting of the machining tool (10) and / or the material area of the workpiece (W) which surrounds the counter-tool (20) and delimits the opening to be produced. Vorrichtung zum Einbringen einer Öffnung (O) in ein Werkstück (W), die - ein Bearbeitungswerkzeug (10) mit einem Bearbeitungselement (11) aufweist, durch welches das Werkstück (W) von einer ersten Oberfläche (W) her beaufschlagbar ist, und - die ein mit dem Bearbeitungswerkzeug (10) zusammenwirkendes Gegenwerkzeug (20) aufweist, durch welches das Werkstück (W) von einer zweiten Oberfläche (W") her beaufschlagbar ist, - das Gegenwerkzeug (20) eine Ausnehmung (21) aufweist, die komplementär zum Bearbeitungselement (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) konturiert ist, - die Ausnehmung (21) von einem messerartig ausgebildeten Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) umgeben ist, - die Wirkfläche des messerartigen Bearbeitungselements (22) des Gegenwerkzeugs (20) gleich der oder kleiner als die Wirkfläche des Bearbeitungselements (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) ist, - das Gegenwerkzeug (20) eine Auflagefläche (23) aufweist, deren Wirkfläche größer als die Wirkfläche des Bearbeitungselements (11) des Bearbeitungswerkzeugs (10) ist, und - das Bearbeitungswerkzeug (10) und das Gegenwerkzeug (20) relativ zueinander beweglich sind dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeuges (20) so ausgebildet ist, dass bei Beaufschlagen der Werkzeuge (10, 20) gegeneinander - zunächst ein Eintauchen des messerartigen Bearbeitungselementes (22) in das Werkstück (W) von seiner zweiten Oberfläche (W") her erfolgt, bis die zweite Oberfläche (W") des Werkstückes (W) auf einer Auflagefläche (23) des Gegenwerkzeuges (20) aufliegt und - danach das Bearbeitungswerkzeug (10) von der ersten Oberfläche (W') des Werkstückes (W) her in dieses eindringt und die Öffnung (O) im Werkstück (W) ausgebildet wird.Device for introducing an opening (O) into a workpiece (W), comprising - a machining tool (10) with a machining element (11) which the workpiece (W) can be acted upon by a first surface (W), and - which has a counter-tool (20) cooperating with the machining tool (10) through which the workpiece (W) originates from a second surface (W ") can be acted upon, - the counter-tool (20) has a recess (21) which is contoured complementary to the machining element (11) of the machining tool (10), - the recess (21) of a knife-like machining element (22) of the counter-tool (20) is surrounded, - the active surface of the knife-like machining element (22) of the counter tool (20) is equal to or smaller than the effective surface of the machining element (11) of the machining tool (10), - the counter tool (20) has a bearing surface (23) Effective area is greater than the effective area of the machining element (11) of the machining tool (10), and - the machining tool (10) and the counter-tool (20) movable relative to each other h are characterized in that the knife-like processing element (22) of the counter-tool (20) is formed so that upon application of the tools (10, 20) against each other - first immersing the knife-like processing element (22) in the workpiece (W) of his second surface (W ") forth until the second surface (W") of the workpiece (W) rests on a support surface (23) of the counter-tool (20) and - then the machining tool (10) from the first surface (W ') of the workpiece (W) penetrates into this and the opening (O) in the workpiece (W) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) umlaufend ausgebildet ist.Device after Claim 5 , characterized in that the processing element (22) of the counter-tool (20) is formed circumferentially. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das messerartige Bearbeitungselement (22) des Gegenwerkzeugs (20) konturiert ist.Device according to one of Claims 5 or 6 , characterized in that the knife-like processing element (22) of the counter-tool (20) is contoured. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenwerkzeug (20) im Übergangsbereich zwischen dem messerartigen Bearbeitungselement (22) und seiner Grundfläche (23) eine Aussparung (24) aufweist.Device according to one of Claims 5 to 7 , characterized in that the counter-tool (20) in the transition region between the knife-like processing element (22) and its base surface (23) has a recess (24). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (10) in seinem Übergangsbereich zwischen seinem Bearbeitungselement (11) und seiner Grundfläche (13) konturiert ausgebildet ist.Device according to one of Claims 5 to 8th , characterized in that the machining tool (10) in its transition region between its processing element (11) and its base surface (13) is formed contoured. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (10) und/oder das Gegenwerkzeug (20) mit Ultraschall beaufschlagt sind.Device according to one of Claims 5 to 9 , characterized in that the machining tool (10) and / or the counter-tool (20) are subjected to ultrasound.
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