Die Erfindung betrifft ein Werkzeug, insbesondere ein Stanzwerkzeug gemäss Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Metallbearbeitungswerkzeuge sind in der Regel bearbeitungsspezifischen Belastungen ausgesetzt, Schneidwerkzeuge anderen als Stanzwerkzeuge, spanabhebende Werkzeuge anderen als Schlagwerkzeuge und so fort. Dadurch sind die diversen Werkzeugherstellungen in engen Spezialgebieten angesiedelt und überschneiden sich in der Regel nicht.
Innerhalb eines Gebietes von Werkzeugen, bspw. den Stanzwerkzeugen, welches Gebiet hier Gegenstand der Diskussion ist, haben sich weitere Aufteilungen in Spezialgebiete ergeben. Als Beispiel seien die Systemwerkzeuge genannt. Diese Gattung der Stanzwerkzeuge kommen ausschliesslich auf manuellen oder numerisch gesteuerten Stanz- und Nibbelmaschinen zum Einsatz, bei welchen die Werkzeuge von Hand, mittels Revolver, Kettenmagazin oder ähnlichen Fördersystemen in Stanzposition gebracht werden. Dafür mussten die zur Verwendung gelangenden Werkzeuge auf solche Maschinen angepasst werden. In der Regel geschah dies, indem der Einspannschaft eines herkömmlichen Werkzeuges an die Einspannvorrichtung einer solchen Maschine angepasst wurde.
Somit unterscheiden sich Systemwerkzeuge, die von den klassischen Werkzeugen, von welchen sie nota bene abstammen, in vielen Fällen lediglich durch die zur Schneidenform genau definierten Lage des Aufnahmedurchmessers, beim Stempel der Einspannschaft, bei der Matrize der Aussendurchmesser, sowie gegebenenfalls durch zusätzliche Einstellkerben oder -nocken und/oder durch Griff- oder Manipulierstellen, an denen solche Werkzeuge für die automatisierte Umrüstung mit mechanischen Mitteln angepackt und eingesetzt werden können.
In solchen Stanzautomaten werden ganze Werkzeugsätze für den Einsatz bereit gehalten. Mit der Normierung dieser Werkzeugsätze entstanden die oben so genannten Systemwerkzeuge, die aufgrund der kostspieligen Spanneinrichtungen, deren Zahl man niedrig halten will, zu einer Optimierung des verfügbaren Werkzeugsatzes beitragen sollten. Alles dies verhinderte jedoch nicht, dass die Werkzeuge, getreu nach ihrem klassischen Vorbild, immer noch mehr eine Adaption eines Werkzeuges als wirkliche Systemwerkzeuge sind.
Beispielsweise ist bei einem Stanzwerkzeug an einem Revolverstanzautomaten der Spannschaft innerhalb des Rasters für verschiedene Dimensionierungen des Schneidenteils immer gleich gross, was unmittelbar zu einem schlechten Verhältnis zwischen dem Volumen des Schneidenteils und dem Gesamtvolumen des ganzen Werkzeuges (bspw.5%-15%) führt. Damit haben Werkzeuge mit kleinen Schnittdimensionen einen unverhältnismässig grossen Schaftanteil, der, da das Werkzeug einstückig ist, auch in den Werkzeug-Verschleiss miteinbezogen ist. Versuche, den Einspannschaft vom Schneidenteil zu lösen und letzteren auswechselbar zu gestalten, führten zu unbefriedigenden Ergebnissen, sodass auch heute noch einstückige Stanzwerkzeuge die Regel sind. Dies trifft vor allen Dingen bei den Werkzeugen im unteren Stanzbereich zu.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeugsystem für eine Stanzmaschine zu schaffen, das herstellungsgünstig ist, sparsam in der Werkstoffverwendung und -verarbeitung ist und dessen Verschleissteile in einfacher Weise austauschbar sind. Ferner sollen von den austauschbaren Verschleissteilen die Schneiden zusätzlich in diversen Radialpositionen einsetzbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Erfindung gelöst.
Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren soll ein Ausführungsbeispiel der erfinderischen Massnahme an einem Stanzwerkzeug eingehend diskutiert werden.
Fig. 1 zeigt Teil eines Systemwerkzeugs (Stempel) gemäss dem Stand der Technik,
Fig. 2 zeigt Teil eines Systemwerkzeugs (Stempel) mit den gleichen Aussenmassen, jedoch mit lösbarem Schneidenteil,
Fig. 3 zeigt einen Teil des zerlegbaren Stempels gemäss Erfindung ohne den Führungsteil,
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung den Schneidenteil von unten zur besseren Sichtbarmachung der Winkelverstellmöglichkeit.
Die Erfindung geht von folgender Überlegung aus: Werkzeuge, insbesondere Stanzwerkzeuge sind bei hoher Genauigkeitsforderung enormen Arbeitskräften ausgesetzt. Im Grunde genommen laufen sich diese beiden Forderungen entgegen. Die jedermann einleuchtende Auswechselbarkeit der sich verschleissenden Schneiden findet hier ein echtes Hindernis, da die gewünschte Auswechselbarkeit eine lösbare Verbindung bedingt, welche auf eine Schwächung des Werkzeuges hinausläuft.
Jede Massnahme solcher Art am Stempel zur Anbringung einer Haltevorrichtung für den Schneidenteil muss das Werkzeug entweder schwächen oder dessen Arbeitsgenauigkeit beeinträchtigen oder beides miteinander. Gelingt es jedoch, den Stempel auf eine Weise zu zerlegen, dass der Kraftfluss während eines Stanzvorganges keine, durch die Zerlegung hervorgerufene kritische Zone durchläuft, so würde sich der zerlegte (und lösbar wieder zusammengesetzte) Stempel fast gleich wie ein nicht zerlegter Stempel verhalten. Somit galt es eine Zerlegung zu finden, die dieses Kriterium erfüllt.
Der in Fig. 1 dargestellte Stempel gemäss dem Stand der Technik, ist ein einstückiger Stempel mit einem Schneidenteil 1, einem Führungsteil 2 und einem Schaftteil 3. Der Führungsteil 2 weist am Umfang neben einem Positionierstift 18 noch eine, zwei oder mehrere Umfangsnuten, Schmiermittelkammern 4, auf, in denen ein Schmiermitteldepot angelegt ist. Der Stempel läuft mit seinem Führungsteil 2 in einer Stempelführung 6, von der nur die eine Hälfte gezeichnet ist, und er ist an einem Spanngewinde 10 in eine Spannmutter 7 eingespannt. Die Stempelführung 6 ist in einen Abstreifer 8 verlängert und zwischen der Spannmutter und der Stempelführung ist eine Abstreiferfeder 9 wirksam, die in Fig. 1 gegen ihre Druckkraft zusammengepresst ist. Der Schneidenteil 1 hat in diesem Bild eben ein Werkstück 11 durchdrungen und einen Abfallteil 12 aus dem Werkstück gestossen.
Im folgenden Moment wird der Stempel zurückgezogen werden und der Abstreifer hält das eingespannte Werkstück 11 örtlich am Platz, sodass es nicht hochgezogen werden kann.
Nach einer gewissen Anzahl von Stempelschnitten muss das ganze Werkzeug, der Stempel, ausgetauscht werden. Dies ist bei einem Stempel gemäss Erfindung nun nicht mehr nötig.
Der Kraftverlauf P von der Spannmutter 7 zur Schneide 1 verläuft bei einem Stempeldruck gleich wie bei einer belasteten Säule. Nun sind aber Systemwerkzeuge in ihrer stufenweisen Abstimmung (dem Raster) an gewisse Dimensionen gebunden, um in die Werkzeugaufnahmesysteme eingespannt werden zu können. In Fig. 1 ist es der Führungsteil 2, der für den Schneidenteil 1 zu gross dimensioniert ist. Hier bietet sich also die Möglichkeit einer geschickten Zerlegung des Stempels für eine Auswechselbarkeit der Verschleissteile (hauptsächlich die Schneiden) an, ohne dass seine Festigkeit beeinträchtigt wird und ausserdem weitere, zusätzliche Eigenschaften realisiert werden können, welche das Werkzeug zuvor nicht aufgewiesen hat. Hier ist insbesondere die Winkelverstellung der Schneide angesprochen.
Bis anhin musste für eine gewünschte Winkelverstellung der Schneide entweder ein gesonderter, diesem Winkel entsprechender Stempel bereitgehalten werden oder es musste, sofern der gewünschte Winkel zufällig vorgesehen ist, mittels eines Indexierstift 15 oder einer entsprechenden Nute etc. der Stempel umgesteckt werden. Jetzt können mit ein und demselben Schneidenteil verschiedene Winkel eingestellt werden. Somit ist auch nur noch ein einziger Positionierstift notwendig, welcher die radiale Verbindung zur Maschine gegen die Verdrehung des Stempels sichert.
Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel des Stempels gemäss Erfindung. Er besteht im wesentlichen aus drei voneinander lösbaren Teilen, einem Schneidenteil 1, einem Führungsteil 2 und einem Schaftteil 3. Der Schaftteil 3 weist einen verlängerten Spannschaft 3 min auf, am oberen Ende ist das Spanngewinde 10 zum Einspannen des Werkzeuges angeordnet und am unteren Ende ist ein Spanngewinde 10 min zum Einspannen des Schneidenteils 1 min angeordnet. Der Schaftteil 3 ist in Fig. 3, in einen Schneidenteil 1 eingeschraubt, noch einmal dargestellt. Betrachtet man nun in dieser Fig. 3 den Schaftteil mit dem Schneidenteil, so erkennt man, dass der aktive Querschnitt, über welchen die Stosskraft aufgenommen werden muss im wesentlichen der gleiche ist, wie in Fig. 1.
Der Führungsteil 3 weist nun neu eine Mittenbohrung 13 auf, durch welche der verlängerte Spannschaft 3 min geführt ist, um den nun lösbaren Schneidenteil 1 festzuhalten. Damit der Führungsteil 2 zusätzlich Druckkraft zum Schneidenteil leiten kann, ist er bspw. mit einer konischen Schulter 15 versehen, in welcher der Spannschaft sich abstützen kann. Mit dieser Massnahme wird auch das Gewinde 10 min zur Befestigung des Schneidenteils 1 übermässiger Krafteinwirkung geschützt. Der Schneidenteil 1, 1 min selber stützt sich zusätzlich auf den Führungsteil 2 ab. Je nach Spannung zwischen dem Schneidenteil 1 und dem Spannschaft 3, hervorgerufen durch das Einschrauben des Schneidenteils, wird der Kraftfluss durch den Führungsteil 2 einen grösseren oder geringeren Anteil haben.
Auf diese Weise wird der Führungsteil mit seinem festen Durchmesser adäquat zur Übertragung von Druckkräften herangezogen, sodass die Zerlegung noch zusätzliche Vorteile bringt.
Der Schneidenteil 1 weist einen Zapfen 16 auf, der in eine von mehreren im gleichen Radius, aber bei verschiedenen Winkeln angeordneten Bohrungen (Sacklöchern) 16 min im Führungsteil 3 eingeführt ist. Er dient zur Winkelverstellung der Schneide. Fig. 3 zeigt mit dem Drehpfeil alpha die Winkelverstellbarkeit des Schneidenteils des in der Regel unverdrehbaren Stempels an. Durch diese Möglichkeit erspart man sich die Lagerhaltung mehrerer teurer Werkzeuge. In Fig. 4 ist der Schneidenteil 1, auf den Führungsteil 2 projiziert, von unten gesehen dargestellt. Man erkennt die Schneide 1 min des Schneidenteils 1, die in Richtung des Pfeiles alpha in zwei weitere Positionen der Sacklöcher 16 min im Führungsteil 2 positioniert werden kann. Damit sind die Positionen alpha = (0 DEG , 45 DEG , 90 DEG ) realisierbar.
Selbstverständlich können auch andere Winkel vorgesehen sein und schliesslich kann durch eine andere Art von Formschluss, als hier dargestellt, bspw. mit Vielecken (8-Kant), mit einer radialen Verzahnung oder weiteren geeigneten Massnahmen eine noch höhere Auflösung der Winkeleinstellung erzielt werden. Mit dieser Massnahme ist ein Winkelverstellmechanismus "innerhalb" des Stempels geschaffen worden.
Um den Schneidenteil zu zentrieren, ist im Bereich des Spanngewindes 10 min ein Zentrieransatz 10 min min vorgesehen, der jedoch auch als Formschluss für die Winkeleinstellung ausgestaltet sein kann, bspw. das oben genannte 8-Eck.
The invention relates to a tool, in particular a punching tool according to the preamble of patent claim 1.
Metalworking tools are usually exposed to machining-specific loads, cutting tools other than punching tools, cutting tools other than striking tools and so on. As a result, the various tool manufacturers are located in narrow specialist areas and usually do not overlap.
Within an area of tools, for example the punching tools, which area is the subject of discussion here, further divisions into special areas have arisen. The system tools are an example. This type of punching tool is used exclusively on manual or numerically controlled punching and nibbling machines, in which the tools are brought into the punching position by hand, using a turret, chain magazine or similar conveyor systems. To do this, the tools used had to be adapted to such machines. As a rule, this was done by adapting the clamping shank of a conventional tool to the clamping device of such a machine.
Thus, system tools differ from the classic tools from which they derive nota bene, in many cases only by the position of the receiving diameter, which is precisely defined for the cutting shape, in the punch of the clamping shaft, in the die, in the outside diameter, and, if necessary, by additional adjustment notches or cams and / or by handle or manipulation points, where such tools for automated conversion with mechanical means can be tackled and used.
In such punching presses, entire tool sets are kept ready for use. With the standardization of these tool sets, the so-called system tools were created, which should contribute to an optimization of the available tool set due to the expensive clamping devices, the number of which is to be kept low. However, none of this did not prevent the tools, true to their classic model, from being still more an adaptation of a tool than real system tools.
For example, with a punching tool on an automatic turret punching machine, the clamping shank within the grid is always the same size for different dimensions of the cutting part, which leads directly to a poor ratio between the volume of the cutting part and the total volume of the entire tool (e.g. 5% -15%). This means that tools with small cutting dimensions have a disproportionately large proportion of the shank, which, since the tool is in one piece, is also included in the tool wear. Attempts to remove the clamping shank from the cutting part and to make the latter interchangeable led to unsatisfactory results, so that one-piece punching tools are still the norm today. This applies above all to the tools in the lower punching area.
It is therefore an object of the invention to provide a tool system for a punching machine which is inexpensive to manufacture, economical in the use and processing of materials and the wear parts of which can be replaced in a simple manner. Furthermore, the cutting edges of the replaceable wear parts should also be usable in various radial positions.
This object is achieved by the invention defined in claim 1.
An exemplary embodiment of the inventive measure on a punching tool is to be discussed in detail on the basis of the figures listed below.
1 shows part of a system tool (stamp) according to the prior art,
2 shows part of a system tool (stamp) with the same external dimensions, but with a detachable cutting part,
3 shows a part of the demountable stamp according to the invention without the guide part,
Fig. 4 shows a schematic representation of the cutting part from below to make the angle adjustment option more visible.
The invention is based on the following consideration: Tools, in particular punching tools, are exposed to enormous workers with a high level of accuracy. Basically, these two demands contradict each other. The interchangeability of the cutting edges that wear out is obvious to everyone, because the desired interchangeability requires a detachable connection that results in a weakening of the tool.
Any measure of this type on the punch for attaching a holding device for the cutting part must either weaken the tool or impair its working accuracy, or both together. However, if the stamp can be dismantled in such a way that the force flow during a stamping process does not pass through a critical zone caused by the dismantling, the dismantled (and releasably reassembled) stamp would behave almost like an undismantled stamp. It was therefore necessary to find a decomposition that met this criterion.
The stamp shown in FIG. 1 according to the prior art is a one-piece stamp with a cutting part 1, a guide part 2 and a shaft part 3. The guide part 2 has, in addition to a positioning pin 18, one, two or more circumferential grooves, lubricant chambers 4 on the circumference , in which a lubricant deposit is created. The stamp runs with its guide part 2 in a stamp guide 6, only half of which is drawn, and it is clamped on a clamping thread 10 in a clamping nut 7. The punch guide 6 is extended into a scraper 8 and between the clamping nut and the punch guide a scraper spring 9 is effective, which is compressed in FIG. 1 against its compressive force. The cutting part 1 has just penetrated a workpiece 11 in this image and pushed a waste part 12 out of the workpiece.
In the following moment the stamp will be withdrawn and the stripper will hold the clamped workpiece 11 in place so that it cannot be pulled up.
After a certain number of stamp cuts, the entire tool, the stamp, must be replaced. This is no longer necessary with a stamp according to the invention.
The force curve P from the clamping nut 7 to the cutting edge 1 runs at a stamp pressure in the same way as with a loaded column. Now, system tools are tied to certain dimensions in their gradual coordination (the grid) in order to be clamped into the tool holder systems. In Fig. 1 it is the guide part 2, which is dimensioned too large for the cutting part 1. Here, there is the possibility of a skillful disassembly of the stamp for the interchangeability of the wearing parts (mainly the cutting edges) without affecting its strength and furthermore, additional properties that the tool has not previously had can be realized. The angle adjustment of the cutting edge is particularly addressed here.
Until now, either a separate stamp corresponding to this angle had to be kept ready for a desired angle adjustment of the cutting edge, or the stamp had to be repositioned by means of an indexing pin 15 or a corresponding groove, if the desired angle is provided at random. Now different angles can be set with one and the same cutting part. This means that only a single positioning pin is required, which secures the radial connection to the machine against the rotation of the punch.
Fig. 2 shows the embodiment of the stamp according to the invention. It essentially consists of three detachable parts, a cutting part 1, a guide part 2 and a shaft part 3. The shaft part 3 has an elongated clamping shaft 3 minutes, the clamping thread 10 is arranged at the upper end for clamping the tool and at the lower end a clamping thread is arranged 10 min for clamping the cutting part 1 min. The shaft part 3 is shown again in FIG. 3, screwed into a cutting part 1. If one now looks at the shaft part with the cutting part in this FIG. 3, it can be seen that the active cross section, over which the impact force has to be absorbed, is essentially the same as in FIG. 1.
The guide part 3 now has a central bore 13 through which the extended clamping shaft is guided for 3 minutes in order to hold the cutting part 1, which can now be detached. So that the guide part 2 can additionally conduct compressive force to the cutting part, it is provided, for example, with a conical shoulder 15 in which the clamping shaft can be supported. This measure also protects the thread for 10 minutes for fastening the cutting part 1 from excessive force. The cutting part 1, 1 min itself is additionally supported on the guide part 2. Depending on the tension between the cutting part 1 and the clamping shaft 3, caused by the screwing in of the cutting part, the force flow through the guide part 2 will have a greater or lesser proportion.
In this way, the guide part with its fixed diameter is adequately used to transmit pressure forces, so that the disassembly brings additional advantages.
The cutting part 1 has a pin 16 which is inserted into one of several bores (blind holes) arranged in the same radius but at different angles for 16 minutes in the guide part 3. It is used to adjust the angle of the cutting edge. Fig. 3 shows with the arrow alpha the angular adjustability of the cutting part of the usually non-rotatable stamp. This option saves the storage of several expensive tools. 4 shows the cutting part 1, projected onto the guide part 2, viewed from below. The cutting edge 1 min of the cutting part 1 can be seen, which can be positioned in the direction of the arrow alpha in two further positions of the blind holes 16 min in the guide part 2. The positions alpha = (0 DEG, 45 DEG, 90 DEG) can thus be realized.
Of course, other angles can also be provided and, finally, an even higher resolution of the angle setting can be achieved by a different type of form fit than shown here, for example with polygons (octagon), with radial teeth or other suitable measures. With this measure, an angle adjustment mechanism "within" the stamp has been created.
In order to center the cutting part, a centering projection 10 min is provided in the area of the clamping thread for 10 min, which, however, can also be designed as a form fit for the angle adjustment, for example the above-mentioned octagon.