-
Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungswerkzeug für ein dünnes Werkstück, insbesondere für ein Blechstück. Ferner richtet sich die Erfindung auf eine Bearbeitungsanordnung für ein dünnes Werkstück, insbesondere für ein Blechstück, mit einem entsprechenden Bearbeitungswerkzeug. Die Erfindung beschäftigt sich auch mit einem Verfahren zur Bearbeitung eines dünnen Werkstücks, insbesondere eines Blechstücks, mit einem derartigen Bearbeitungswerkzeug. Außerdem ist die Erfindung auf ein mit dem angegebenen Verfahren hergestelltes Werkstück gerichtet.
-
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anstanz-Bearbeitungswerkzeuge zum Bearbeiten von dünnen Werkstücken, insbesondere von Blechstücken, bekannt. Diese Bearbeitungswerkzeuge dienen zum Bilden eines aus einem Werkstück herausgedrückten Werkstückteils. Dafür hat das Bearbeitungswerkzeug eine Bearbeitungsmatrize mit einer wirksamen Bearbeitungsmatrizenfläche, die größer als die wirksame Bearbeitungsstempelfläche eines Bearbeitungsstempels des Bearbeitungswerkzeugs ist. Das Werkstückteil bleibt über Haltenasen mit dem eigentlichen Werkstück in fester Verbindung und steht gegenüber dem eigentlichen Werkstück vor. Dieser Vorgang ist auch als Anstanzvorgang bekannt.
-
Das Werkstückteil kann dann von dem Werkstück entfernt werden, sodass eine Öffnung in dem Werkstück entsteht. Durch die Öffnung können beispielsweise Leitungen, Kabel oder dergleichen geführt werden. Insbesondere im Schaltschrankbau kommt dieses Verfahren zum Einsatz.
-
Das Werkstück hat im Bereich des Werkstückteils oftmals eine unschöne bzw. unsaubere Wandung, die die entstandene Öffnung begrenzt. Aufwändige Nacharbeiten sind dann erforderlich.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen, das ein äußerst einfaches Entfernen eines Werkstückteils ermöglicht. Ferner soll das Werkstück eine äußerst saubere bzw. glatte Wandung haben, die die durch Entfernen des Werkstückteils entstehende Öffnung begrenzt. Eine entsprechende Bearbeitungsanordnung soll ebenfalls geschaffen werden. Ferner soll auch ein entsprechendes Verfahren bereitgestellt werden. Ein entsprechendes Werkstück soll außerdem geliefert werden.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 10, 11 und 13 angegebenen Merkmale gelöst. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die wirksame Bearbeitungsstempelfläche größer als die wirksame Bearbeitungsmatrizenfläche ist. Der Bearbeitungsstempel kann auf die Bearbeitungsmatrize zu beweglich sein. Alternativ kann die Bearbeitungsmatrize auf den Bearbeitungsstempel zu beweglich sein. Der Bearbeitungsstempel und die Bearbeitungsmatrize können aber auch gemeinsam aufeinander zu beweglich sein.
-
Das gebildete Werkstückteil ist ferner äußerst einfach in das eigentliche Werkstück zurückführbar bzw. zurückdrückbar, sodass dann das Werkstückteil im Wesentlichen bündig mit dem eigentlichen Werkstück ist. Genauer betrachtet sind dann die Oberseite und die Unterseite des Werkstückteils im Wesentlichen bündig mit der Oberseite bzw. Unterseite des eigentlichen Werkstücks. Ein derartiges Zurückdrücken erfolgt bei dem Stand der Technik in der Regel nicht, da dann ein äußerst hoher Kraftaufwand zum anschließenden Entfernen des zurückgedrückten Werkstückteils von dem eigentlichen Werkstück aufzubringen wäre. Bei dem Stand der Technik würde nämlich eine Kaltschweißung zwischen dem zurückgedrückten Werkstückteil und dem eigentlichen Werkstück auftreten.
-
Das zu bearbeitende Werkstück hat vorzugsweise eine Dicke zwischen 0,3 mm und 4 mm, bevorzugter zwischen 0,8 mm und 2 mm. Es ist vorzugsweise aus Metall gebildet. Es kann aus Stahl oder Aluminium sein. Vorzugsweise liegt das dünne Werkstück in Platten bzw. Streifenform vor.
-
An die wirksame Bearbeitungsmatrizenfläche grenzt vorzugsweise an der Bearbeitungsmatrize eine seitliche Begrenzungswandung an. Günstiger weise erstreckt sich die Begrenzungswandung schräg, bevorzugter senkrecht, zu der Bearbeitungsmatrizenfläche und/oder zu einer äußeren Bearbeitungsmatrizenstirnfläche. Es ist von Vorteil, wenn die Bearbeitungsstempelfläche und die Bearbeitungsmatrizenfläche parallel bzw. im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
-
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 führt zu einem Werkstückteil, das mit äußerst geringem Kraftaufwand aus dem Werkstück entfernbar ist. Schnittbereiche liegen gemäß dieser Ausgestaltung nicht zwischen dem Begrenzungsrand der Bearbeitungsstempelfläche und dem Begrenzungsrand der Bearbeitungsmatrizenfläche vor. Es ist höchstens über einen begrenzten Teilbereich ein gemeinsamer Begrenzungsrand möglich.
-
Vorteilhafterweise sind die Bearbeitungsstempelfläche und die Bearbeitungsmatrizenfläche nach Anspruch 3 geometrisch ähnlich, wobei die Bearbeitungsstempelfläche größer als die Bearbeitungsmatrizenfläche ist. Es ist von Vorteil, wenn die Bearbeitungsstempelfläche eine Querabmessung aufweist, die mindestens größtenteils um 0,01 mm bis 0,2 mm, bevorzugter um 0,03 mm bis 0,08 mm, größer als die entsprechende Querabmessung der Bearbeitungsmatrizenfläche ist.
-
Ein rundes Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 4 ist äußerst kostengünstig und einfach herstellbar. Der Durchmesser der Bearbeitungsstempelfläche kann zwischen 3 mm und 200 mm, bevorzugter zwischen 10 mm und 100 mm, liegen.
-
Das runde Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 5 ist auch äußerst einfach und kostengünstig herstellbar.
-
Das Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 6 ermöglicht ein Zurückdrücken und Entfernen des Werkstückteils mit äußerst geringem Kraftaufwand.
-
Nach Anspruch 7 fluchten die Mittelachsen des Bearbeitungsstempels und der Bearbeitungsmatrize miteinander.
-
Die Bearbeitungshub-Vorgabeeinheit nach Anspruch 8 kann als Steuereinheit ausgebildet sein, die den Bearbeitungshub des Bearbeitungsstempels und der Bearbeitungsmatrize aufeinander zu örtlich begrenzt. Sie kann eine elektrische bzw. elektronische Steuereinheit sein. Alternativ kann die Bearbeitungshub-Vorgabeeinheit aber auch als mechanischer Anschlag zum Begrenzen des Bearbeitungshubs ausgebildet sein. Die Bearbeitungshub-Vorgabeeinheit verhindert, dass das Werkstückteil zu weit aus dem Werkstück herausdrückbar ist.
-
Die Bearbeitungsstempelfläche und/oder die Bearbeitungsmatrizenfläche sind nach Anspruch 9 vorzugsweise unrund. Sie sind zweckmäßigerweise oval, elliptisch, rechteckig, bogenförmig gekrümmt oder dergleichen ausgebildet. Die Form eines Teilkreises ist beispielsweise auch möglich. Komplizierte bzw. zusammengesetzte Formen sind alternativ vorgesehen. Die Abmessung der Bearbeitungsstempelfläche kann zwischen 3 mm und 200 mm, bevorzugter zwischen 10 mm und 100 mm, liegen.
-
Das Zurückdrücken des Werkstückteils kann nach dem unabhängigen Anspruch 10 maschinell und/oder händisch erfolgen. Das Zurückdrückmittel kann auch als Planiermittel bezeichnet werden. Es kann in eine Bearbeitungsanordnung integriert sein. Nach dem Zurückdrücken des herausgedrückten Werkstückteils in das Werkstück ist dieses vorzugsweise im Wesentlichen bündig in dem eigentlichen Werkstück angeordnet. Das Zurückdrücken wird daher auch als Planieren bezeichnet.
-
Das Werkstück nach Anspruch 13 umfasst mindestens ein Werkstückteil.
-
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 eine vereinfachte, nicht maßstabsgetreue Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Bearbeitungswerkzeugs,
-
2 ein mit dem in 1 dargestellten Bearbeitungswerkzeug bearbeitetes, erfindungsgemäßes Werkstück, und
-
3 das in 2 gezeigte Werkstück, wobei dessen Werkstückteil in seine ursprüngliche, nicht-herausgedrückte Lage zurückgedrückt worden ist.
-
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 das Bearbeitungswerkzeug beschrieben. Das Bearbeitungswerkzeug umfasst einen Bearbeitungsstempel 1 und eine dem Bearbeitungsstempel 1 zugeordnete Bearbeitungsmatrize 2. Der Bearbeitungsstempel 1 und die Bearbeitungsmatrize 2 sind relativ aufeinander zu beweglich, um ein zwischen diesen angeordnetes, dünnes bzw. flaches Werkstück 3 zu bearbeiten. Das Werkstück 3 ist als Blechstück ausgebildet und hat eine Dicke s, die vorzugsweise konstant ist. Gemäß 1 ist der Bearbeitungsstempel 1 unterhalb des Werkstücks 3 angeordnet, während sich die Bearbeitungsmatrize 2 oberhalb des Werkstücks 3 befindet. Eine umgekehrte Anordnung ist alternativ möglich.
-
Der Bearbeitungsstempel 1 hat eine wirksame, plane Bearbeitungsstempelfläche 4, die kreisförmig ausgebildet ist und einen Durchmesser Ds aufweist. Die Bearbeitungsstempelfläche 4 hat somit auch eine Mittellängsachse Ms, die durch das Zentrum der Bearbeitungsstempelfläche 4 geht und senkrecht zu dieser steht. Der Bearbeitungsstempel 1 ist zylindrisch ausgebildet, wobei stirnseitig die freie Bearbeitungsstempelfläche 4 vorgesehen ist. Die Bearbeitungsstempelfläche 4 ist dem Werkstück 3 zugewandt.
-
Die Bearbeitungsmatrize 2 weist eine äußere Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 auf, die plan ausgebildet ist. Ferner hat die Bearbeitungsmatrize 2 eine im Querschnitt kreisförmig ausgebildete Aufnahmeaussparung 6, die von der Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 ausgeht. Die Aufnahmeaussparung 6 endet beabstandet zu der der Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 gegenüberliegenden Rückfläche 7 der Bearbeitungsmatrize 2. Die Aufnahmeaussparung 6 ist somit bei der Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 offen. Sie ist nach seitlich außen bzw. nach radial außen durch eine umlaufende Begrenzungswandung 8 begrenzt, die in der Bearbeitungsmatrize 2 verläuft und sich senkrecht zu der Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 erstreckt. Durch die Begrenzungswandung 8 ist nach seitlich bzw. radial außen eine innere Bearbeitungsmatrizenfläche 12 begrenzt, die dem Querschnitt der Aufnahmeaussparung 6 im Bereich der Bearbeitungsmatrizenfläche 12 entspricht und senkrecht zu der Begrenzungswandung 8 verläuft. Die Bearbeitungsmatrizenfläche 12 hat demnach hier einen Durchmesser Dm. Ferner hat die Bearbeitungsmatrizenfläche 12 eine Mittellängsachse Mm, die senkrecht durch deren Zentrum geht. Die Bearbeitungsmatrizenfläche 12 ist der Bearbeitungsstempelfläche 4 zugewandt.
-
Der Bearbeitungsstempel 1 und die Bearbeitungsmatrize 2 sind derart angeordnet, dass ihre Mittellängsachsen Ms und Mm miteinander fluchten. Es ist von Vorteil, wenn die Mittellängsachsen Ms und Mm vertikal orientiert sind.
-
Nachfolgend wird der Einsatz des Bearbeitungswerkzeugs beschrieben. Zunächst sind der Bearbeitungsstempel 1 und die Bearbeitungsmatrize 2 in einer Öffnungsstellung. Zwischen diesen befindet sich das zu bearbeitende Werkstück 3. Der Bearbeitungsstempel 1 und die Bearbeitungsmatrize 2 sind gemäß 1 beabstandet zu dem Werkstück 3 angeordnet.
-
Der Bearbeitungsstempel 1 und die Bearbeitungsmatrize 2 werden dann entlang ihrer Mittellängsachsen Mm bzw. Ms über mindestens ein Antriebsmittel relativ aufeinander zu in eine Schließstellung bewegt. Die Bearbeitungsstempelfläche 4 kommt dann an dem Werkstück 3 zur Anlage und drückt einen entsprechenden, angrenzenden Bereich des Werkstücks 3, der als Werkstückteil 9 bezeichnet wird, gleichmäßig in die Aufnahmeaussparung 6. Die Aufnahmeaussparung 6 dient demnach zur Aufnahme des aus dem Werkstück 3 herausgedrückten Werkstückteils 9. Die Bearbeitungsmatrizenstirnfläche 5 liegt gegenüberliegend zu dem Bearbeitungsstempel 1 haltend an dem Werkstück 3 an. Das herausgedrückte Werkstückteil 9 bildet einen scheibenartigen, planaren Butzen. Die Form und Größe des Werkstückteils 9 ist im Wesentlichen durch die Begrenzungswandung 8 seitlich vorgegeben.
-
Durch Herausdrücken des Werkstückteils 9 ist in dem Werkstück 3 eine zylindrische Ausnehmung 10 gebildet (2). Die Ausnehmung 10 hat einen Durchmesser Da, der größer als der Durchmesser Dw des Werkstück teils 9 ist und im Wesentlichen dem Durchmesser Ds entspricht. Der Durchmesser Dw entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser Dm. Das Werkstück 3 und das Werkstückteil 9 sind über einen umlaufenden Ringsteg 11 fest miteinander verbunden.
-
In 3 ist das Werkstück 3 nach dem Zurückdrücken des Werkstückteils 9 in seine ursprüngliche, nicht-herausgedrückte Lage in dem Werkstück 3 gezeigt. Das Werkstück 3 und das Werkstückteil 9 fluchten somit miteinander. Das Werkstückteil 9 ist in der Ausnehmung 10 angeordnet. Der Ringsteg 11 ist durch das Zurückdrücken des Werkstückteils 9 umgeformt worden. Der Ringsteg 11 reißt bei dem Zurückdrücken, sodass die Kaltverschweißung im Vergleich zu dem Stand der Technik nur sehr gering ausfällt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass einerseits nur ein äußerst kleiner Bereich zur Kaltverschweißung zur Verfügung steht. Zum anderen neigt das verfestigte Material nicht besonders stark zur Kaltverschweißung. Das Werkstückteil 9 ist dann äußerst einfach aus der Ausnehmung 10 herausdrückbar bzw. von dem Werkstück 3 entfernbar, sodass in dem Werkstück 3 eine entsprechende Öffnung für mindestens ein Kabel, eine Leitung oder dergleichen entsteht. Die Form und Größe dieser Öffnung entspricht der Form und Größe des Werkstückteils 9. Das Werkstückteil 9 hat die Ausnehmung 10 begrenzt bzw. die Öffnung verschlossen.
