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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
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
scharte 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
Vollständigkeit
halber sei noch auf die
DD
230 444 A3 verwiesen, die ein Werkzeug zum Beschneiden
des Flansches von Blechformteilen beschreibt, bei dem ebenfalls
ein zusätzlicher
Schneidmechanismus zum Zerteilen von ringförmigem Abfall in kleine Stücke vorhanden
ist. Die Aufgabe, die beim Beschneidevorgang anfallenden Abfälle definiert zwangsweise
ohne zusätzliche
separate Vorrichtungen und spezielle Medien sicher aus dem Werkzeugraum
zu entfernen, wird dadurch gelöst,
dass ein Schneidstempel in einem in Richtung Werkzeugunterteil austretenden
und mit Abfallkanälen
verbundenen Durchbruch eines Werkzeugoberteiles angeordnet ist und
sich in jedem der in Richtung ihrer Austrittsöffnung am Außenmantel
des Werkzeugoberteiles fallend ausgebildeten Abfallkanäle eine
Trennmesserschneide befindet.
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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 den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1.
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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 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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1a eine
Schnittdarstellung eines Werkzeuges im Bereich einer Schneideeinrichtung,
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1b die
gleiche Darstellung nach erfolgtem Werkstückbeschnitt,
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2 wiederum
eine Schnittdarstellung, die den Bereich eines Schneidemechanismus
zeigt, mit dem der Blechabfall in kurze Stücke geschnitten wird,
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3 eine
Einzelheitdarstellung aus 2, aus der
die erfindungsgemäßen Geometrien
in besonderer Weise hervorgehen,
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4 eine
Draufsicht auf die oberen Werkzeugelemente des in 2 gezeigten
Werkzeugabschnitts,
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5 eine
entsprechende Draufsicht auf die unteren Werkzeugelemente des Werkzeugabschnittes
nach 2 und
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6 eine
Ansicht gemäß Pfeile
VI in den 4 und 5 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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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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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 2 bis 6.
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Dabei
nimmt gemäß 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. 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 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 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 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 "Sicherheits maß" 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.