DE102011075245B4 - Schnittwerkzeug für Stanzmaschinen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Schnittwerkzeuges - Google Patents

Schnittwerkzeug für Stanzmaschinen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Schnittwerkzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Schnittwerkzeug (1) für Stanzmaschinen zum Ausstanzen von Stanzteilen (31, 32, 33, 34) aus einem Flachmaterial (30) mit einem Stempel (10) mit einer senkrecht zur Achse des Stempels (10) gelegenen Schnittfläche (11) der Größe und Form des auszustanzenden Stanzteiles (31, 32, 33 34) und einer Schneidmatrize (20) mit einer der Größe und der Form des Stempels (10) entsprechenden Ausnehmung (21). Hierbei ist zwischen dem Außenumfang des Stempels (10) und dem Innenumfang der Ausnehmung (21) der Schneidmatrize (20) eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes (26) gegeben. Erfindungsgemäß ist ein auf die Schneidmatrize (20) und/oder auf den Stempel (10) wirkendes Mittel (40) zur Schwingungserzeugung vorgesehen, welches die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) nach einem Stanzvorgang zum Lösen des Stanzteils (31, 32, 33, 34) von der Schnittfläche des Stempels (10) mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen anregt. Weiter wird ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Schnittwerkzeuges angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schnittwerkzeug für Stanzmaschinen zum Ausstanzen von Stanzteilen aus einem Flachmaterial mit einem Stempel mit einer senkrecht zur Achse gelegenen Schnittfläche der Größe und Form des auszustanzenden Stanzteiles und einer Schneidmatrize einer der Größe und der Form des Stempels entsprechenden Ausnehmung, wobei zwischen dem Außenumfang des Stempels und dem Innenumfang der Ausnehmung der Schneidmatrize eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes gegeben ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Schnittwerkzeuges.
  • Ein derartiges Schnittwerkzeug ist allgemein bekannt und findet bei Stanzmaschinen Verwendung, um beispielsweise Bleche mit seitlichen Lochungen oder anderen Aussparungen zu versehen oder Werkstücke vorgegebener Größe und Form herzustellen. Ist das durch den Stanzvorgang hergestellte Teil Abfall, so wird dies als Butzen bezeichnet. Sowohl Butzen als auch Werkstücke werden in der nachfolgenden Beschreibung als Stanzteil bezeichnet.
  • Beim Stanzen von Blechen besteht ein Problem darin, das ausgestanzte Stanzteil nach dem jeweiligen Stanzvorgang sicher nach unten durch die Ausnehmung der Schneidmatrize (die sog. Schneidbuchse) abzuführen. Die ausgestanzten Stanzteile bleiben aufgrund ihres geringen Gewichtes jedoch leicht an der Schnittfläche des Stempels hängen oder kleben, was beispielsweise dadurch verursacht sein kann, dass die zu verarbeiteten Bleche gefettet oder geölt sind oder die ausgestanzten Stanzteile durch den Schnittdruck flächig an dem Stempel haften bleiben. Bei der Zurückbewegung des Stempels kann das Stanzteil durch die zuvor ausgestanzte Öffnung des Bleches hindurchgezogen werden. Dabei kann es zu einer Verkantung des Stanzteils in der Öffnung des Bleches oder der Schnittbuchse kommen. Dieses Phänomen ist bekannt als „Slug-Pulling”. Das „Slug-Pulling” kann den Arbeitsablauf der Stanzmaschine erheblich stören oder sogar zu einer Beschädigung des Schnittwerkzeugs und, im schlimmsten Fall, der Stanzmaschine führen.
  • Bei Stanzteilen mit einem größeren Querschnitt wird dem Problem dadurch begegnet, dass im Stempel in der Stirnfläche bzw. der Stanzfläche ein federndes Element angebracht ist, durch das das ausgestanzte Teil vom Stempel fortgestoßen wird. Derartige Maßnahmen sind aus Platzgründen nicht möglich, wenn die Stanzteile Querschnitte von wenigen Millimetern aufweisen. Grundsätzlich ist das Vorsehen von federnden Elementen im Stempel mit einigem Aufwand verbunden, der das Werkzeug verteuert.
  • Aus der DE 32 22 440 C1 ist es bekannt, in der Ausnehmung der Schneidmatrize wenigstens eine sich in Stanzrichtung erstreckende nutförmige Erweiterung geringer Tiefe vorzusehen, wobei die in Stanzrichtung gehende Länge der Erweiterung mindestens der Eintauchtiefe des Stempels in die Ausnehmung der Schneidmatrize entspricht. Hierdurch soll die Wirkung verursacht werden, dass sich an den auszustanzenden Stanzteilen im Bereich der Nut ein kleiner Vorsprung ausbildet, der sich gegen Ende des Stanzvorganges mit der Wandung der Schneidmatrize verklemmt und beim Rückgang des Stempels das ausgestanzte Stanzteil sicher in der Ausnehmung der Schneidmatrize festhält.
  • In Umkehrung dieses Prinzips ist es aus der US 5,136,907 A bekannt, in der Ausnehmung der Schneidmatrize eine in die Ausnehmung hineinragende Rippe vorzusehen. Hierdurch soll eine Klemmkraft auf das durch den Stempel in die Ausnehmung hinein gedrückte Stanzteil ausgeübt werden, welche das Stanzteil beim Zurückfahren des Stempels aus der Ausnehmung festhält.
  • Bei beiden bekannten Varianten ist vorgesehen, die nutförmige Erweiterung bzw. den Vorsprung in der Ausnehmung mit einer Steigung gegenüber der Achse der Ausnehmung verlaufen zu lassen, um die beschriebene Wirkung zu optimieren. In der Praxis ist es jedoch schwierig, derartige Schnittwerkzeuge herzustellen.
  • Aus der DE 10 2004 038 609 A1 und der DE 101 44 136 A1 ist es ferner bekannt, bei einem Schnittwerkzeug für Stanzmaschinen ein auf die Schneidmatrize und/oder auf den Stempel wirkendes Mittel zur Schwingungserzeugung vorzusehen, welches die Schneidmatrize und/oder den Stempel mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen anregt. Dabei wird die Schwingung oder Vibration der Vorschubbewegung beim Stanzen überlagert, um den Schneidvorgang zu optimieren.
  • Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schnittwerkzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Schnittwerkzeuges für eine Stanzmaschine anzugeben, welche das Problem des „Slug-Pullings” auf andere Art zuverlässig lösen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Schnittwerkzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schafft ein Schnittwerkzeug für Stanzmaschinen zum Ausstanzen von Stanzteilen aus einem Flachmaterial. Ein Flachmaterial ist z. B. ein endloses oder ein diskretes Stück Blech. Das Blech kann aus allen Arten von Metallen bestehen, wie z. B. Aluminium, Aluminiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, Stahlwerkstoffe, usw. Ebenso kann dieses aus konventionellen oder hochfesten bzw. höherfesten oder gehärteten Edelstahlen oder Sonderlegierungen bestehen. Unter einem Flachmaterial werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch (mehrfach) beschichtete Werkstoffe oder, z. B. durch Wärmebehandlung, vorbehandelte Werkstoffe verstanden. Als Flachstücke können mittels des vorgeschlagenen Werkzeugs ferner sog. Tailored Blanks oder hybride Werkstoffe verarbeitet werden.
  • Das Schnittwerkzeug umfasst einen Stempel mit einer senkrecht zur Achse des Stempels gelegenen Schnittfläche der Größe und Form des auszustanzenden Stanzteiles und eine Schneidmatrize mit einer der Größe und der Form des Stempels entsprechenden Ausnehmung. Unter einem Stanzteil werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl Stanzbutzen, d. h. Abfallstücke, als auch durch den Stanzvorgang herzustellende Werkstücke verstanden.
  • Zwischen dem Außenumfang des Stempels und dem Innenumfang der Ausnehmung der Schneidmatrize ist eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes gegeben. Der Schneidspalt beträgt beispielsweise zwei bis zehn Prozent, insbesondere sieben Prozent, der Dicke des Flachmaterials. Grundsätzlich kann der Schneidspalt von den genannten, bevorzugten Werten auch nach oben oder unten abweichen.
  • Erfindungsgemäß ist ein auf die Schneidmatrize und/oder auf den Stempel wirkendes Mittel zur Schwingungserzeugung vorgesehen, welches die Schneidmatrize und/oder den Stempel nach einem Stanzvorgang zum Lösen des Stanzteils von der Schnittfläche des Stempels mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen anregt. Durch das gezielte Einleiten von Schwingungen bzw. Vibrationen in die Schneidmatrize und/oder den Stempel kann ein Wiederhochziehen des Stanzteils, insbesondere in Folge eines Anhaftens an dem Stempel, in das Stanzloch zuverlässig vermieden werden. Das Mittel zur Schwingungserzeugung lasst sich auf einfache und kostengünstige Weise bereitstellen. Insbesondere brauchen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Schnittwerkzeugs bei der Herstellung der Schneidmatrize keinerlei mechanische Maßnahmen in Gestalt von Vertiefungen oder Vorsprüngen getroffen werden, welche ein „Slug-Pulling” vermeiden. Die Erzeugung der Schneidmatrize kann hierdurch auf einfache und kostengünstige Weise mit hoher Präzision erfolgen.
  • Die Erfindung schlägt weiter ein Verfahren zum Betreiben eines Schnittwerkzeugs der oben bezeichneten Art vor. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden durch ein auf die Schneidmatrize und/oder auf den Stempel wirkendes Mittel zur Schwingungserzeugung die Schneidmatrize und/oder der Stempel nach einem Stanzvorgang zum Lösen des Stanzteils von der Schnittfläche des Stempels mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen angeregt.
  • Wahlweise umfasst das Mittel zur Schwingungserzeugung zumindest einen Schwingungsgenerator, welcher eine von ihm erzeugte Schwingung in die Schneidmatrize und/oder in den Stempel einleitet. Hierzu kann der Schwingungsgenerator beispielsweise an einer Außenseite der Schneidmatrize angebracht sein, so dass die Schneidmatrize in Vibrationen versetzt werden kann. Um Vibrationen an dem Stempel zu erzeugen, kann ein Schwingungsgenerator direkt an dem Stempel oder einem den Stempel aktuierenden Aktuator angeordnet sein. An welcher Stelle oder an welchen Stellen der Schneidmatrize und/oder des Stempels der oder die Schwingungsgeneratoren angeordnet sind, kann in Abhängigkeit der geometrischen Gegebenheiten, der Größe und der Form des Stempels und der dazu korrespondierenden Ausnehmung sowie des Materials und der Materialeigenschaften des Flachmaterials gewählt werden. Die optimale Stelle bzw. Stellen können durch Versuche oder Simulationen ausfindig gemacht werden.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn das Mittel zur Schwingungserzeugung eine Sensoreinrichtung und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die Sensoreinrichtung umfasst eine nach einem Stanzvorgang in dem Stempel durch Nachschwingung hervorgerufene Beschleunigung oder Frequenz als Messgröße. Die Verarbeitungseinheit ermittelt anschließend anhand der Messgröße die Frequenz für die in die Schneidmatrize und/oder den Stempel einzuleitende Schwingung. Hierdurch kann in Abhängigkeit der geometrischen Gegebenheiten der Größe und Form des Stempels bzw. der korrespondierenden Ausnehmung sowie der Materialdicke und des Materials des Flachmaterials die bestmögliche Frequenz zur Anregung der Schneidmatrize und/oder des Stempels erzeugt werden. Ausgenutzt wird hierbei eine prinzipiell bei jedem Stanzvorgang in dem Stempel auftretende Nachschwingung, deren Frequenz und gegebenenfalls Amplitude messtechnisch erfasst werden. Durch den Schwingungsgenerator kann z. B. die bereits vorhandene Schwingung des Stempels verstärkt werden. Bei einer Anregung der Schneidmatrize kann die Frequenz der Schneidmatrize an die Frequenz des Stempels angepasst oder derart gewählt werden, dass sich die Ablöseffekte des Stanzteils von dem Stempel verstärken.
  • In einer anderen Ausgestaltung ist das Mittel zur Schwingungserzeugung zur Verstärkung von in der Stanzmaschine auftretenden Schwingungen ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung ist kein gesonderter Schwingungsgenerator vorgesehen. Vielmehr werden bereits in der Stanzmaschine auftretende Schwingungen ausgenutzt, um die Schneidmatrize und/oder den Stempel anzuregen. Das Mittel zur Schwingungserzeugung umfasst geeignete Übertrager, welche die Schwingungen der Stanzmaschine aufnehmen und an die Schneidmatrize und/oder den Stempel übertragen können.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Mittel zur Schwingungserzeugung dazu ausgebildet, die erzeugte Schwingung synchronisiert zu dem Takt des Schnittwerkzeugs in die Schneidmatrize und/oder den Stempel einzuleiten. Insbesondere wird die von dem Mittel zur Schwingungserzeugung erzeugte Schwingung in die Schneidmatrize eingeleitet, wenn sich der Stempel innerhalb der Schneidmatrize befindet. Die Vibration zum Abstreifen des Stanzteils wird dabei nach dem Stanzvorgang erzeugt, solange der Stempel sich innerhalb der Schnittbuchse der Schneidmatrize befindet.
  • Es ist in einer alternativen Variante vorgesehen, dass das Mittel zur Schwingungserzeugung dazu ausgebildet ist, die erzeugte Schwingung dauerhaft in die Schneidmatrize und/oder den Stempel einzuleiten. Die benötigte Erregerfrequenz wird vorzugsweise in direkter Abhängigkeit der Ausgestaltung des Schnittwerkszeugs sowie an den jeweiligen konkreten Einsatz- bzw. Anwendungsfall angepasst. Grundsätzlich bewegt sich die Erregerfrequenz bzw. die in das Schnittwerkzeug eingebrachte Schwingung – im Gegensatz zur Schwingung der Stanzmaschine – in einem hochfrequenten Bereich.
  • Beispielsweise wird eine Schwingung der Schneidmatrize in einer Ebene erzeugt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stempels ist. Die Amplitude der Schwingung wird kleiner als der Schneidspalt gewählt, so dass der Stempel durch die Schwingung nicht beeinträchtigt wird.
  • Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die in die Schneidmatrize und/oder den Stempel einzuleitende Schwingung größer als 1 kHz insbesondere größer als 16 kHz ist. Vorzugsweise werden somit Frequenzen im Ultraschallbereich genutzt, um das Ablösen der Stanzteile von dem Stempel zu bewirken. Frequenzen in dem genannten Bereich können auf einfache Weise wahlweise durch einen externen Schwingungsgenerator erzeugt oder aus Vibrationen der Stanzmaschine ausgeleitet und in die Schneidmatrize und/oder den Stempel eingeleitet werden. Bei den genannten Frequenzen ist sichergestellt, dass ein zuverlässiges Lösen des Stanzteils von der Schnittfläche erfolgt, so dass das Stanzteil in der Stanzbuchse verbleibt und durch nachfolgende Stanzteile in eine Auffangwanne geschoben wird.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Schnittwerkzeug zur Beeinflussung der Schwingung der Schneidmatrize und/oder des Stempels in Bezug auf Frequenz und/oder Amplitude und/oder Interferenzen und/oder Phasenverschiebungen zwischen der Schneidmatrize und dem Stempel mit schwingungsdämpfenden Elementen versehen ist. Als schwingungsdämpfende Elemente können beispielsweise Dämmstoffe, z. B. in Gestalt von Matten, verwendet werden. Auch eine besondere Formgebung des Schnittwerkzeugs, z. B. Rillen, Nuten, Bombierungen und dergleichen, können zur Schwingungsbeeinflussung vorgesehen sein.
  • In einer weiteren konkreten Ausgestaltung weist die Ausnehmung der Schneidmatrize einen, der Form des Stempels entsprechenden, zylindrischen Abschnitt und daran anschließend einen vom zu bearbeitenden Flachmaterial entfernt angeordneten Abschnitt mit geringer Konizität auf, welcher die Ausnehmung erweitert. In dem zylindrischen Abschnitt können mehrere der Stanzteile übereinander „verklemmt” sein. Sobald das unterste Stanzteil den konischen Abschnitt erreicht, wird dieses durch die oberhalb liegenden Stanzteile in den konischen Abschnitt gedrückt und kann gesammelt oder abgeführt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schnittwerkzeugs im Querschnitt.
  • In 1 ist ein Schnittwerkzeug 1 für eine Stanzmaschine dargestellt. Das Schnittwerkzeug 1 umfasst einen Stempel 10, dessen Bewegungsrichtung mit dem Pfeil 50 gekennzeichnet ist. Der Stempel 10 weist senkrecht zu seiner Achse eine Schnittfläche 11 auf, welche von der Größe und Form dem auszustanzenden Stanzteil entspricht. Die Achse des Stempels 10 stimmt dabei mit der Bewegungsrichtung 50 überein.
  • Das Schnittwerkzeug 1 umfasst weiterhin eine Schneidmatrize 20, welche eine Ausnehmung 21 aufweist. Die Ausnehmung 21 hat die Größe und die Form des Stempels 10. Zwischen dem Außenumfang des Stempels 10 und dem Innenumfang der Ausnehmung 21 der Schneidmatrize ist eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes 26 gegeben. Die Ausnehmung 21 der Schneidmatrize 20 weist einen der Form des Stempels 10 entsprechenden, zylindrischen Abschnitt 22 auf. Dieser erste Abschnitt 22 wird auch als Schnittbuchse bezeichnet. Daran schließt sich ein vom zu bearbeitenden Flachmaterial 30 entfernt zwischengeordneter zweiter Abschnitt 23 an, der eine geringe Konizität aufweist. Hierdurch wird die Ausnehmung 21 erweitert. Unterhalb des zweiten Abschnitts ist z. B. ein (nicht dargestellter) Auffangbehälter angeordnet.
  • Auf der dem Stempel 10 zugewandten Seite der Schneidmatrize 20 ist ein Flachmaterial 30 angeordnet. Das Flachmaterial 30 kann ein Blech oder Metall, ein beschichteter Werkstoff, ein vorbehandelter Werkstoff, ein sog. Tailored Blank oder eine hybride Werkstoffanwendung sein. Insbesondere können Metalle aus den eingangs genannten Materialen bestehen.
  • In 1 ist das Schnittwerkzeug 1 unmittelbar nach einem Stanzvorgang gezeigt, so dass der Stempel 10 teilweise in den zylindrischen Abschnitt 22 der Ausnehmung 21 eingetaucht ist. Dabei wurde durch die Schnittfläche 11 des Stempels 10 ein Stanzteil 31 aus dem Flachmaterial 30 herausgestanzt. Aufgrund mehrerer vorangegangener Stanzvorgänge befinden sich weitere Stanzteile 32, 33 in dem zylindrischen Abschnitt 22 der Ausnehmung 21. Durch aufeinanderfolgende Stanzvorgänge werden die Stanzteile 31, 32, 33 in dem zylindrischen Abschnitt nach unten gepresst, bis das dem Abschnitt 23 nächste Stanzteil (hier: 34) in den zweiten konischen Abschnitt 23 gepresst und damit in den Auffangbehälter fallen kann.
  • Um zu verhindern, dass bei der Aufwärts- oder Rückzugsbewegung des Stempels 10 (d. h. in Blattrichtung nach oben) das zuletzt ausgestanzte Stanzteil 31 an der Schnittfläche 11 des Stempels 10 hängenbleiben kann, werden wahlweise entweder ausschließlich die Schneidmatrize 20 oder nur der Stempel 10 oder auch Schneidmatrize 20 und Stempel 10 gemeinsam in eine Schwingung mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs versetzt. Hierzu ist das Schnittwerkzeug 1 mit einem Mittel 40 zur Schwingungserzeugung versehen.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird lediglich die Schneidmatrize 20 in Schwingungen versetzt, wobei dies mittels eines Schwingungsgenerators 41 erfolgt, der in der Figur lediglich beispielhaft seitlich der Schneidmatrize 20 angeordnet ist. Bevorzugt werden dabei Schwingungen erzeugt, welche senkrecht zur Bewegungsachse 50 des Stempels 10 gerichtet sind. Ist der Stempel 10 während der Schwingungsanregung in die Ausnehmung 21 der Schneidmatrize 20 eingetaucht, so darf die Amplitude der Schwingungen nicht größer als der Schneidspalt 26 sein, um ein Verkanten von Stempel 10 und Schneidmatrize 20 zu verhindern.
  • Als Anregungsfrequenz hat es sich bevorzugt herausgestellt, wenn die in die Schneidmatrize 20 eingeleitete Schwingung größer als 1 kHz und insbesondere größer als 16 kHz ist. Insbesondere ist somit an Schwingungen im Ultraschallbereich gedacht. Der Schwingungsgenerator 41 kann beispielsweise ein Ultraschallerzeuger sein. Die in die Schneidmatrize 20 eingeleitete Schwingung wird dann über die Ausnehmung 21 bzw. Schnittbuchse 22 direkt an das Stanzteil 31 übertragen, was die Ablösung von der Schnittfläche des Stempels 10 begünstigt.
  • Alternativ kann die beim Betrieb der Stanzmaschine entstehende Vibration in das Schnittwerkzeug eingeleitet werden, z. B. durch geeignete Übertrager. Um eine unerwünschte Schwingungsübertragung an andere Werkzeugteile zu verhindern, ist es hierbei bevorzugt, wenn das Schnittwerkzeug vollständig von der Stanzmaschine entkoppelt ist.
  • Um die für das Ablösen eines ausgestanzten Stanzteils 31, 32, 33, 34 optimale Frequenz zu verwenden, erfolgt eine Messung der Beschleunigung oder Frequenz einer nach einem Stanzvorgang in dem Stempel 10 durch Nachschwingung hervorgerufenen Vibration als Messgröße. Eine Verarbeitungseinheit 43, die mit der Sensoreinrichtung 42 und dem Schwingungsgenerator 41 gekoppelt ist, ermittelt dann die Frequenz, mit der die Schneidmatrize 20 durch den Schwingungsgenerator 41 angeregt werden muss.
  • Um die Schwingung in Bezug auf Frequenz und/oder Amplitude und/oder Interferenzen und/oder Phasenverschiebungen zwischen der Schneidmatrize 20 und dem Stempel 10 zu optimieren, können schwingungsdämpfende Elemente vorgesehen sein. Beispielhaft ist Dämmmaterial 25 an der Unterseite der Schneidmatrize 20 aufgebracht. Der Ort und das Material der schwingungsdämpfenden Elemente hängen im Wesentlichen von der Form und Größe der Ausnehmung 21 sowie dem Material und den Materialeigenschaften des Flachmaterials 30 ab.
  • Das erfindungsgemäße Schnittwerkzeug kann bei allen umformenden und trennenden Verfahren zum Einsatz kommen, in denen Stanzteile entstehen. Insbesondere ist es geeignet für Stanzen, Lochen, alle Arten von Schneiden, Feinschneiden oder Feinstanzen.
  • Bezüglich der als Flachmaterialen bearbeitbaren Werkstoffe und Materialien gibt es prinzipiell keine Einschränkung. Insbesondere kann das Schnittwerkzeug für alle Arten von Metallen, (mehrfach) beschichtete Werkstoffe, vorbehandelte Werkstoffe oder Tailored Blanks oder hybride Werkstoffanwendungen verwendet werden.
  • Als Materialen für das Schnittwerkzeug kommt beispielsweise SPM30, Keramik, TiN, TiC, usw. in Betracht.
  • Das Schnittwerkzeug kann für alle Arten und Konfigurationen von Werkzeugmaschinen, die das jeweilige Fertigungsverfahren anwenden, eingesetzt werden. Insbesondere ist ein Einsatz bei Exzenterpressen, Servopressen, Kniehebelpressen, hydraulische Pressen usw. möglich.
  • Die Größe und Form des Stempels und der zugeordneten Ausnehmung unterliegt keinerlei Einschränkungen. Insbesondere können kleine Durchmesser im Millimeterbereich oder auch größere Durchmesser im Zentimeterbereich bearbeitet werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schnittwerkzeug
    10
    Stempel
    11
    Schnittfläche
    20
    Stempelmatrize
    21
    Ausnehmung
    22
    erster, zylindrischer Abschnitt
    23
    zweiter, konischer Abschnitt
    25
    Dämmmaterial
    30
    Flachmaterial
    31
    Stanzteil
    32
    Stanzteil
    33
    Stanzteil
    34
    Stanzteil
    40
    Mittel zur Schwingungserzeugung
    41
    Schwingungsgenerator
    42
    Sensoreinrichtung
    43
    Verarbeitungseinheit
    50
    Bewegungsrichtung des Stempels

Claims (14)

  1. Schnittwerkzeug (1) für Stanzmaschinen zum Ausstanzen von Stanzteilen (31, 32, 33, 34) aus einem Flachmaterial (30) mit einem Stempel (10) mit einer senkrecht zur Achse des Stempels (10) gelegenen Schnittfläche (11) der Größe und Form des auszustanzenden Stanzteiles (31, 32, 33 34) und einer Schneidmatrize (20) mit einer der Größe und der Form des Stempels (10) entsprechenden Ausnehmung (21), wobei zwischen dem Außenumfang des Stempels (10) und dem Innenumfang der Ausnehmung (21) der Schneidmatrize (20) eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes (26) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die Schneidmatrize (20) und/oder auf den Stempel (10) wirkendes Mittel (40) zur Schwingungserzeugung vorgesehen ist, welches die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) nach einem Stanzvorgang zum Lösen des Stanzteils (31, 32, 33, 34) von der Schnittfläche des Stempels (10) mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen anregt.
  2. Schnittwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung zumindest einen Schwingungsgenerator (41) umfasst, welcher eine von ihm erzeugte Schwingung in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einleitet.
  3. Schnittwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung eine Sensoreinrichtung (42) und eine Verarbeitungseinheit (43) umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (42) eine nach einem Stanzvorgang in dem Stempel (10) durch Nachschwingung hervorgerufene Beschleunigung oder Frequenz als Messgröße erfasst, wobei die Verarbeitungseinheit anhand der Messgröße die Frequenz für die in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleitende Schwingung ermittelt.
  4. Schnittwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung zur Verstärkung von in der Stanzmaschine auftretenden Schwingungen ausgebildet ist.
  5. Schnittwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung dazu ausgebildet ist, die erzeugte Schwingung synchronisiert zu dem Takt des Schnittwerkzeugs (1) in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleiten.
  6. Schnittwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Mittel (40) zur Schwingungserzeugung erzeugbare Schwingung in die Schneidmatrize (20) eingeleitet wird, wenn sich der Stempel (10) innerhalb der Schneidmatrize (20) befindet.
  7. Schnittwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung dazu ausgebildet ist, die erzeugte Schwingung dauerhaft in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleiten.
  8. Schnittwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleitende Schwingung größer als 1 kHz ist.
  9. Schnittwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleitende Schwingung größer als 16 kHz ist.
  10. Schnittwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Beeinflussung der Schwingung der Schneidmatrize (20) und/oder des Stempels (10) in Bezug auf Frequenz und/oder Amplitude und/oder Interferenzen und/oder Phasenverschiebungen zwischen der Schneidmatrize (20) und dem Stempel (10) mit Schwingungsdämpfenden Elementen (25) versehen ist.
  11. Schnittwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (21) der Schneidmatrize (20) einen, der Form des Stempels (10) entsprechenden, zylindrischen Abschnitt (22) und daran anschließend einen vom zu bearbeitenden Flachmaterial (30) entfernt angeordneten Abschnitt (23) mit geringer Konizität aufweist, welcher die Ausnehmung (21) erweitert.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Schnittwerkzeugs (1) für Stanzmaschinen zum Ausstanzen von Stanzteilen (31, 32, 33, 34) aus einem Flachmaterial (30), wobei das Schnittwerkzeug (1) einen Stempel (10) mit einer senkrecht zur Achse des Stempels (10) gelegenen Schnittfläche (11) der Größe und Form des auszustanzenden Stanzteiles (31, 32, 33, 34) und einer Schneidmatrize (20) mit einer der Größe und der Form des Stempels (10) entsprechenden Ausnehmung (21) aufweist, wobei zwischen dem Außenumfang des Stempels (10) und dem Innenumfang der Ausnehmung (21) der Schneidmatrize (20) eine geringe Differenz zur Ausbildung eines Schneidspaltes (26) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein auf die Schneidmatrize (20) und/oder auf den Stempel (10) wirkendes Mittel (40) zur Schwingungserzeugung die Schneidmatrize (20) und/oder der Stempel (10) nach einem Stanzvorgang zum Lösen des Stanzteils (31, 32, 33, 34) von der Schnittfläche des Stempels (10) mit einer Frequenz innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbereichs zum Schwingen angeregt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung eine Sensoreinrichtung (42) und eine Verarbeitungseinheit (43) umfasst, wobei die Sensoreinrichtung (42) eine nach einem Stanzvorgang in dem Stempel (10) durch Nachschwingung hervorgerufene Beschleunigung oder Frequenz als Messgröße erfasst und die Verarbeitungseinheit anhand der Messgröße die Frequenz für die in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einzuleitende Schwingung ermittelt.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Mittel (40) zur Schwingungserzeugung in der Stanzmaschine auftretende Schwingungen verstärkt und in die Schneidmatrize (20) und/oder den Stempel (10) einleitet.
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