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Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Beschneiden von
Ziehteilen insbesondere Aluminiumziehteilen, bestehend aus einem
Werkzeugunterteil und einem mittels Antriebsmechanismus vertikal
beweglichen Werkzeugoberteil sowie weiter bestehend aus einer
Schneideeinrichtung gemäß den weiteren Merkmalen nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Derartige Werkzeuge sind beispielsweise in der DE 40 35 857 A1 und der
DE 42 12 745 C2 eingehend beschrieben. In der erstgenannten
Patentanmeldung ist unter Bezugnahme auf die dortige Fig. 6 ein typisches Beispiel
eines herkömmlichen Schneidmechanismus beschrieben. Um einen
Schneidvorgang mit lediglich einem Hub eines Oberstempels ausführen zu
können enthält ein solcher herkömmlicher Schneidmechanismus mehrere
Sätze von Oberstempel-Abfallschneidklingen und
Unterstempel-Abfallschneidklingen. Die Abfallschneidklingen sind integral mit einer oberen
Schneidklinge ausgebildet. Die Unterstempel-Abfallschneidklingen sind an
einem Unterstempel befestigt, um mit zugehörigen
Oberstempel-Abfallschneidklingen zusammen zu wirken und den Abfall in mehrere Stücke
abzuscheren. Die obere Schneidklinge enthält ausgesparte Abschnitte (in der
Höhe zurückgenommene obere Klinge). Die
Unterstempel-Abfallschneidklingen können sich nach dem Abscheren des Abfalls in die zugehörigen
ausgesparten Abschnitte bewegen. Da die Oberstempel-Abfallschneidklingen
höher sind als die obere Klinge werden die ersten vor der letzteren in Kontakt
mit dem Metallblech gebracht, wenn das Metallblech beschnitten wird. Dies
kann dazu führen, dass das umgeformte (tiefgezogene) Werkstück durch die
Oberstempel-Abfallschneidklingen teilweise gebrochen oder deformiert wird.
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Gerade beim Beschneiden von Werkstücken aus einem Aluminiumwerkstoff
treten durch die aus Sicherheitsgründen in der Höhe zurückgenommenen
Klingen im Bereich jeder Abfallschneidklinge starke Scherwirkungen am
Blechteil auf. Starke Scherung bedeutet aber eine Verformung des Blechteils
über eine scharfe Beschnittkante, wodurch das Blech unkontrolliert bricht.
Die nachschneidende Klinge fährt über den zuvor unkontrollierten Bruch und
lässt so mehr oder minder große Schnittspäne entstehen. Durch die
Scherkräfte entstehen noch zusätzlich örtliche Zugspannungen im Werkstoff, die
letztendlich Oberflächenschäden am fertig bearbeiteten Werkstück zur Folge
haben.
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Zur Lösung dieser auch in der DE 40 35 857 A1 eingehend beschriebene
Problematik wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass der Blechabfall
durch Zusammenwirken einer oberen Klinge des oberen Pressenstempels,
einer weiteren oberen Klinge eines zusätzlich angeordneten schwenkbaren
Bauteils, das drehbar an dem Oberstempel befestigt ist, und einer
Abschneidklinge des Unterstempels abgeschnitten wird, wenn der Oberstempel
herabfährt. Nachdem der Abfall quer zur Abschneidlinie während des
Abschneidens des Abfalls von dem Werkstück geschnitten wurde, wird der
Oberstempel weiter abgesenkt, so dass das schwenkbare Bauteil von einem
an dem Unterstempel befestigten Antriebsblock verschwenkt wird, woraufhin
der Abfall vollständig in kleine Stücke geschnitten wird, und zwar durch
Zusammenwirken der oberen Abfallschneidklinge des schwenkbaren Bauteils
und der unteren Abfallschneidklinge, die um den Unterstempel angeordnet
sind.
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Mit dieser Maßnahme ist zwar ein vollständiger Querbeschnitt möglich, dies
wird aber erkauft durch zusätzlichen konstruktiven Aufwand und eine
Taktzeiterhöhung des Press- bzw. Schneidprozesses.
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Die zum gleichen Thema veröffentlichte DE 42 12 745 C2, die u. a. auf das
erstgenannte Dokument Bezug nimmt, beschreibt ein Beschneidwerkzeug
bei dem das Querschneiden durch geradliniges Weiterbewegen eines
feststehend im Oberwerkzeug integrierten Querschneidemessers erfolgt, wobei
dessen Scherkante durch eine Ausweichbewegung eines Füllmessers
rechtzeitig freigelegt wird. Diese Ausweichbewegung kann sowohl gesteuert als
auch durch Kraftspeicherelemente, insbesondere durch eine Feder, erfolgen.
Das Füllmesser erlaubt es, einen vollständigen Besäumschnitt am Werkstück
durchzuführen und die Scherkante des Querschneidmessers bis unmittelbar
an die Besäum-Scherkante zu erstrecken.
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Auch hier wird das Erreichen eines vollständigen Querbeschnittes des
Blechabfalls durch konstruktive Zusatzmaßnahmen (Füllmesser usw.)
erkauft.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug mit entsprechenden
Schneideeinrichtungen bereitzustellen, bei dem mit geringem konstruktiven
Aufwand und bei im Bereich von Trennmessern in der Höhe nicht
zurückgenommenem Beschnittmesser mit konstantem Angriff am Werkstück
ein materialschonender Beschnitt ohne negative Auswirkungen auf die
Oberflächenqualität des beschnittenen Werkstückes erreichbar ist.
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Bei einem gattungsgemäßen Werkzeug mit den Merkmalen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelingt dies erfindungsgemäß durch
eine weitere Ausbildung gemäß Kennzeichen dieses Patentanspruches.
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Durch eine besondere Geometrie der Trennmesser und einen bevorzugten
Abstand zum Beschnittmesser ergibt sich, dass in die Trennebene definiert
Zugspannungen eingeleitet werden. Dieses Zugspannungen bewirken einen
sog. "Reißverschlusseffekt" und haben zur Folge, dass der Blechstreifen in
der Trennebene definiert abreißt. Dieses Reißen ist gewollt und führt auch
dazu, dass keine Schnittspäne in diesem sensiblen Bereich anfallen. Weiter
von Vorteil ist, dass das Abtrennen des Blechabfalls in kurze Stücke in der
Beschnittebene des Werkstückes liegt.
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Die Erfindung hat ihre besondere Eignung gerade bei zu bearbeitenden
Blechplatinen aus einem Aluminiumwerkstoff bei der Anmelderin bereits
nachhaltig unter Beweis gestellt.
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Die Anwendung der Erfindung geht einher mit hoher Prozesssicherheit,
geringen Wartungsarbeiten, einem geringen Verschleiß der Werkzeugelemente
und einer werkzeugtechnisch einfachen Umsetzung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beansprucht. Weitergehende Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles,
welches anhand der zugehörigen Zeichnung im Einzelnen erläutert wird. Dabei
zeigen:
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Fig. 1a eine Schnittdarstellung eines Werkzeuges im Bereich einer
Schneideeinrichtung,
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Fig. 1b die gleiche Darstellung nach erfolgtem Werkstückbeschnitt,
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Fig. 2 wiederum eine Schnittdarstellung, die den Bereich eines
Schneidemechanismus zeigt, mit dem der Blechabfall in kurze Stücke
geschnitten wird,
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Fig. 3 eine Einzelheitdarstellung aus Fig. 2, aus der die
erfindungsgemäßen Geometrien in besonderer Weise hervorgehen,
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Fig. 4 eine Draufsicht auf die oberen Werkzeugelemente des in Fig. 2
gezeigten Werkzeugabschnitts,
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Fig. 5 eine entsprechende Draufsicht auf die unteren Werkzeugelemente
des Werkzeugabschnittes nach Fig. 2 und
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Fig. 6 eine Ansicht gemäß Pfeile VI in den Fig. 4 und 5.
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Der wesentliche Grundaufbau eines erfindungsgemäßen Werkzeuges ist
dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass darauf im Einzelnen nicht
eingegangen werden muss. Auch der eingangs behandelte Stand der
Technik beinhaltet diesbezüglich weiterführende Erläuterungen.
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Fig. 1a zeigt nun den Bereich einer Schneideeinrichtung 1 eines solchen
Werkzeuges, bestehend aus einem oberen Beschnittmesser 2.1-2.3, einem
diesem zugeordneten unteren Beschnittmesser 3, über die ein
überstehender Blechabschnitt 4 eines Ziehteiles 5 von diesem abgetrennt werden
soll. Das untere Beschnittmesser 3 ist Bestandteil des Werkzeugunterteiles
des Werkzeuges und weist u. a. Aufnahmebohrungen 7 für
Befestigungsschrauben auf. Oberhalb des unteren Beschnittmessers 3 ist
dem Ziehteil 5 in bekannter Weise ein Niederhalter 6 zugeordnet. Gegenüber
diesem weist eine Schnittkante 9 des oberen Beschnittmessers 2.1-2.3 eine
geringfügige Schrägstellung (Winkel α) auf.
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Fig. 1b zeigt die entsprechenden Elemente des Werkzeuges, wobei nach
Abwärtsbewegung des oberen Beschnittmessers 2.1-2.3 nunmehr über den
Umfang des Ziehteiles 5 ein Blechabfall 10 (= überstehender Blechabschnitt
4) abgetrennt worden ist.
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Der weitere konstruktive Aufbau, insbesondere betreffend einen zusätzlichen
Schneidemechanismus, um den Blechabfall 10 gleichzeitig in kurze Stücke
zu schneiden, ergibt sich aus der Zusammenschau der weiteren Fig. 2 bis 6.
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Dabei nimmt gemäß Fig. 2 das Werkzeugunterteil 8 einen Stempelaufsatz 12
und ein unteres, quer zur Schnittkante 9 des oberen Beschnittmessers 2.2
gerichtetes Trennmesser 13 auf. Dieses ist über eine Bodenplatte 14 (vgl.
Fig. 5 und 6) mit dort enthaltenen Bohrungen 15, 16 zur Aufnahme von
Justierelementen und Befestigungsschrauben mit dem Stempelaufsatz 12
verbunden.
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Das obere Beschnittmesser 2.1-2.3 ergibt sich, wie insbesondere die Fig. 4
und 6 zeigen, aus einer Aneinanderreihung von Beschnittmessereinheiten
17, 18, 21, wobei wiederum jede Beschnittmessereinheit 17, 18, 21 mit
Bohrungen 19, 20 für die Aufnahme von Justierelementen und
Befestigungsschrauben zum Befestigen der Beschnittmessereinheiten 17, 18, 21 im
Werkzeugoberteil aufweist. Eine jeweils großflächige Anlage ist durch eine
Kopfplatte 22, 23 sichergestellt.
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Während die in Fig. 4 gezeigte linksseitige Beschnittmessereinheit 17 so
ausgeführt ist, dass das obere Beschnittmesser 2.1 sich in ein quer dazu
gerichtetes oberes Trennmesser 24 fortsetzt, und zwar ohne Höhenversatz,
weist das obere Beschnittmesser 2.2 der rechtsseitigen
Beschnittmessereinheit 18 eine Ausnehmung 25 auf, in die ein der Schnittkante 9 zugewandter
Bereich des unteren Trennmessers 13 bei der Abwärtsbewegung der
Beschnittmessereinheiten 17, 18, 21 eintauchen kann. Bei dieser
Abwärtsbewegung sorgen einander zugeordnete Schneidkanten 26, 27 von oberem
Trennmesser 24 und unterem Trennmesser 13 für den Querbeschnitt des
Blechabfalls 10 in kurze Abfallstücke.
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Die Einzelheitdarstellung gemäß Fig. 3 verdeutlicht in besonderer Weise die
erfindungsgemäße Geometrie des oberen Beschnittmessers 2.2 bzw.
dessen Ausnehmung 25 und in Ergänzung dazu die Geometrie des dort
eintauchenden Bereiches des unteren Trennmessers 13. Zunächst reicht die
Ausnehmung 25 nicht vollständig bis zur Schnittkante 9 heran, so dass noch ein
Steg 28 des oberen Beschnittmessers 2.2 in einer Breite y verbleibt, so dass
dadurch sämtliche Beschnittmessereinheiten 17, 18, 21 zusammen eine
durchgehende, ununterbrochene und vor allem im Bereich der unteren
Trennmesser 13 in der Höhe nicht zurückversetzte Schnittkante 9 bilden. Um
ein ordnungsgemäßes Eintauchen des unteren Trennmessers 13 in die
Ausnehmung 25 zu ermöglichen, ist das untere Trennmesser 13 mit seiner dem
Stempelaufsatz 12 zugewandten Fläche 29 gegenüber diesem um das Maß
x zurückversetzt, wobei gelten muss x > y und wobei dieses
"Sicherheitsmaß" x etwa in der Größenordnung des Zweieinhalbfachen der Ziehteil-
Blechdicke gewählt werden sollte, vorzugsweise 4 bis 5 mm. Innerhalb der
Ausnehmung 25 ist der Übergang von der horizontalen in die vertikale
Begrenzungsfläche gerundet mit einem Radius R1 ausgebildet. Dabei ist ein
Radius von 2 bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm zu wählen. In gleicher Weise ist
der in die Ausnehmung 25 eintauchende Übergang vom etwa horizontalen in
den vertikalen Begrenzungsflächenabschnitt des unteren Trennmessers 13
ebenfalls gerundet mit einem Radius R2 ausgebildet. Hier sollten etwa
Radien von 1 bis 2 mm, vorzugsweise 1,5 mm gewählt werden. Eine
Überdeckung (Überlauf) z von etwa 4 mm hat sich als günstig erwiesen.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass bei einer solchen Konfiguration
insbesondere beim Bearbeiten von Ziehteilen 5 aus einem Aluminiumwerkstoff ein
sauberer Beschnitt des Ziehteiles 5 sich ergibt. Der gleichzeitig erfolgende
Trennmessereinsatz, um den Blechabfall 10 in kurze Stücke zu schneiden
ergibt keinen negativen Einfluss, selbst nicht dadurch, dass aufgrund des
zurückversetzten unteren Trennmessers 13 der nur teilweise getrennte
Blechabfall 10 über eine dem Maß x etwa entsprechende Breite
auseinandergerissen wird.