DE102012103167A1 - Method for punching, particularly for metallic workpieces, involves making prenotch of workpiece along projected shearing edge, where pre-notched workpiece is sheared by cutting element of cutting device along prenotch - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen insbesondere metallischer Werkstücke und eine Vorrichtung hierfür, umfassend eine Matrize und ein an der Matrize vorbei geführtes Schneidelement zur Abscherung eines im Eingriff des Schneidelements angeordneten Teils des Werkstücks. The present invention relates to a method for punching, in particular, metal workpieces and a device therefor, comprising a die and a cutting element guided past the die for shearing a part of the workpiece arranged in engagement with the cutting element.
Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind bereits in vielfältiger Weise aus dem Stand der Technik bekannt. Eine übliche Stanzeinrichtung besteht hierbei aus den genannten Bestandteilen einer Matrize und eines Schneidelementes, welche derart aneinander vorbeigeführt werden, dass ein auf der Matrize aufgenommenes Werkstück entlang der Außenkante des Schneidelementes abgeschert wird. Hierbei drückt zunächst das Schneidelement in Form eines Stanzstempels auf das Werkstück, so dass es zunächst zu einer elastischen Verformung kommt. Mit weiterem Druck wird die Elastizitätsgrenze des verwendeten Materials überschritten und es kommt zu einer plastischen Verformung. Vom Stanzteil zur Schnittkante hin entstehen Zugspannungen, so dass es zu einer bleibenden Verformung in Form des so genannten Stanzeinzugs kommt. Dieser Stanzeinzug macht sich am fertigen Werkstück dadurch bemerkbar, dass die Oberfläche des Werkstückes im Bereich der Scherkante in Bewegungsrichtung des Schneidelementes abgesenkt wird. Such a method and a corresponding device are already known in many ways from the prior art. In this case, a customary punching device consists of the named components of a die and of a cutting element, which are guided past one another in such a way that a workpiece received on the die is sheared off along the outer edge of the cutting element. In this case, first the cutting element in the form of a punch presses on the workpiece, so that initially an elastic deformation occurs. With further pressure, the elastic limit of the material used is exceeded and there is a plastic deformation. From the stamped part to the cutting edge, tensile stresses are generated, resulting in a permanent deformation in the form of the so-called stamping indentation. This punching action is noticeable on the finished workpiece in that the surface of the workpiece is lowered in the region of the shearing edge in the direction of movement of the cutting element.
In vielfältigen Anwendungen ist ein derartiger Stanzeinzug unerwünscht. So werden entsprechende Stanzteile beispielsweise als Kühlelemente für Leistungselektronik verwendet, wofür eine Maximierung der Kontaktfläche angestrebt wird, nachdem durch diese Kontaktfläche die Wärme abgeführt werden kann. Aufgrund des Stanzeinzugs ergibt sich im Bereich der gewünschten Kontaktfläche eine Abhebung des so entstehenden Kühlkörpers von dem flachen, zu kühlenden Körper. In many applications, such a punching indentation is undesirable. Thus, corresponding punched parts are used, for example, as cooling elements for power electronics, for which a maximization of the contact area is sought, after the heat can be dissipated by this contact surface. Due to the punching action results in the region of the desired contact surface, a lift of the resulting heat sink from the flat body to be cooled.
Es ist ohne Weiteres möglich, derartige Kühlkörper mit anderen Produktionsverfahren herzustellen, wie beispielsweise durch Laserschneiden oder Fräsen, wobei ebenfalls mit einer großen Präzision gearbeitet werden kann. Aufgrund der Langsamkeit einer solchen Bearbeitung gemäß den genannten Verfahren und der sich dadurch einstellenden Kosten je Bauteil ist die Verwendung solcher Verfahren jedoch eher unattraktiv. It is readily possible to produce such heatsink with other production methods, such as by laser cutting or milling, which can also be worked with great precision. However, due to the slowness of such processing according to the above methods and the resulting cost per component, the use of such methods is rather unattractive.
Einen ersten Ansatz zur Behebung dieser Problematik kennt der Stand der Technik aus der europäischen Patentanmeldung
Der vorliegenden Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Stanzen insbesondere metallischer Werkstücke sowie eine Vorrichtung hierfür anzugeben, welche in einfacher und schneller Art und Weise beliebige Stanzformen mit vermindertem Stanzeinzug realisieren kann und hierbei ein Verbleiben des Werkstücks am Streifen erlaubt. Against this background, the present invention is based on the object of specifying a method for punching, in particular, metallic workpieces and a device therefor, which can realize any desired punching shapes with reduced punching in a simple and fast manner, thereby allowing the workpiece to remain on the strip.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Stanzen insbesondere metallischer Werkstücke gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zum Stanzen von Werkstücken, insbesondere von Metallteilen, gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 5. Sinnvolle Ausgestaltungen von Verfahren und Vorrichtung ergeben sich aus den sich jeweils anschließenden Unteransprüchen. This object is achieved by a method for punching in particular metal workpieces according to the features of
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass entlang einer geplanten Scherkante eine Vorkerbung in das zu bearbeitende Werkstück eingebracht wird. Die Einkerbung erzeugt eine Druckspannung im Werkstück, die der durch das Abscheren entstehenden Zugspannung, im Bereich des üblichen Stanzeinzugs, entgegenwirkt und somit die Bildung des Stanzeinzugs weitgehend verhindert. According to the invention, a notch is introduced into the workpiece to be machined along a planned shearing edge. The notch creates a compressive stress in the workpiece, which counteracts the tensile stress created by the shearing, in the region of the usual puncture indentation, and thus largely prevents the formation of the puncture indentation.
Erst in einem zweiten Arbeitsteilschritt erfolgt die eigentliche Abscherung, wiederum entlang der geplanten Scherkante, welche zuvor vorgekerbt worden ist. Es hat sich gezeigt, dass ein Teil, welches bereits vorgekerbt ist, im Bereich des üblichen Stanzeinzugs, bei einer kleineren Spannung abgeschert werden kann. Only in a second working step, the actual shearing, again along the planned shearing edge, which has been pre-notched done. It has been shown that a part which is already pre-scored can be sheared off in the region of the usual punching device at a lower tension.
Dies bedeutet, dass im Bereich des üblichen Stanzeinzugs die Elastizitätsgrenze nicht überschritten werden muss, um die Abscherung zu bewirken und sich hierdurch auch keine bleibende Verformung in Form eines Stanzeinzugs ergibt. This means that the elastic limit must not be exceeded in the area of the usual punching in order to effect the shearing and thereby also no permanent deformation in the form of a punching arrest results.
In Weiterbildung eines derartigen Verfahrens kann das Vorkerben und das Abscheren in einem kontinuierlichen, vorzugsweise einem zweiphasigen, Arbeitsschritt durchgeführt werden, wobei die Vorkerbung dem Werkstück mithilfe eines Kerbvorsprungs zugefügt wird, der dem Schneidelement im Bereich seiner Außenkante zugeordnet ist. Dabei fährt zunächst der Kerbvorsprung in das Werkstück ein und der das Schneidelement bildende Stanzstempel wird aufgrund der Zurückversetzung der Stempelfläche des Stanzstempels in einer zweiten Phase dann das Werkstück vollends abscheren. In a further development of such a method, the notching and shearing can be carried out in a continuous, preferably a two-phase, working step, wherein the notch is added to the workpiece by means of a notch projection which is assigned to the cutting element in the region of its outer edge. In this case, first the notch projection moves into the workpiece and the punch forming the cutting element is due to the retraction of the punch surface of the punch in a second phase then shear the workpiece completely.
Eine weitere Verbesserung des Verfahrens wird dadurch erzielt, dass eine Gegenkraft zu dem Schneidelement aufgebaut wird, wenn dieses auf das Werkstück trifft. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Gegenhalters erfolgen, welcher im Moment des Vorkerbens und/oder in dem Moment des Abscherens eine Gegenkraft aufbaut und im unbelasteten Zustand das Werkstück mit festhält. A further improvement of the method is achieved in that a counterforce to the cutting element is built up when it hits the workpiece. This can be done for example by means of a counter-holder, which at the moment of the Vorkerbens and / or in the moment of shearing builds up a counterforce and holds the workpiece in the unloaded state.
Aus diesen Anforderungen ergibt sich im Rahmen der Erfindung auch eine Vorrichtung, mit welcher ein solcher, effizienter Arbeitsvorgang realisiert werden kann. Dem Schneidelement wird hierbei entlang einer Außenkante, welche an der Matrize vorbeigeführt wird, ein Kerbvorsprung angeordnet, welcher entlang der Außenkante verläuft und dem Werkstück zugewandt ist. Die eigentliche Stempelfläche des Schneidelementes springt hinter den Kerbvorsprung zurück und dient nach erfolgter Vorkerbung zum vollständigen Abscheren des sich im Eingriff des Schneidelementes befindlichen Teils des Werkstücks. From these requirements results in the context of the invention, a device with which such, efficient operation can be realized. The cutting element is in this case arranged along an outer edge, which is guided past the die, a notch projection, which extends along the outer edge and faces the workpiece. The actual punch surface of the cutting element springs back behind the notch projection and, after being engraved, serves to completely shearing off the part of the workpiece that is in engagement with the cutting element.
Ein Gegenhalter, welcher die oben genannte erforderliche Gegenkraft zum Schneidelement aufbringt, kann hierbei vorgesehen sein, wobei die vom Gegenhalter aufgebrachte Gegenkraft durch eine Druckfederung bewirkt werden kann. Eine solche Druckfederung kann auf verschiedenste Art und Weise realisiert werden, wobei beispielsweise eine Spiralfeder, ein Hydraulikelement oder ein Pneumatikelement vorgesehen werden kann. A counter-holder, which applies the above-mentioned required counterforce to the cutting element, may in this case be provided, wherein the counter-force applied by the counter-holder can be effected by a compression spring. Such a compression spring can be realized in various ways, for example, a coil spring, a hydraulic element or a pneumatic element can be provided.
Alternativ zu einem solchen Gegenhalter kann die Gegenkraft auch durch eine mechanische Sperre des Schneidelements aufgebracht werden. Alternatively to such a counter-holder, the counterforce can also be applied by a mechanical lock of the cutting element.
Nachdem aufgrund der von dem Kerbvorsprung bewirkten Druckspannung ebenfalls bleibende Verformungen entstehen können, ist mit einigem Vorteil zusätzlich dem Gegenhalter eine Sicke zugeordnet, welche mit dem Kerbvorsprung korrespondiert. Die Sicke kann hierbei in Größe und Form dem Kerbvorsprung praktisch als Negativ entsprechen, so dass das durch den Kerbvorsprung verdrängte Material in diese Sicke ausweichen kann. Die Dimensionierung des Kerbvorsprungs ist also so zu wählen, dass die kompensierte Spannung im Werkstoff während des Schneidens im elastischen Bereich bleibt. Sofern dies der Fall ist, gibt es keine Verformung und somit keinen Stanzeinzug. Since, due to the compressive stress caused by the notch projection, permanent deformations can also occur, with some advantage in addition to the anvil, a bead is associated, which corresponds to the notch projection. The bead can hereby correspond in size and shape of the notch projection practically as a negative, so that the displaced by the notch projection material can escape into this bead. The dimensioning of the notch projection is thus to be chosen so that the compensated stress in the material remains in the elastic range during cutting. If this is the case, there is no deformation and thus no punching.
Die vorstehend beschriebene Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention described above is explained in more detail below with reference to an embodiment.
Es zeigen Show it
Das erfindungsgemäße Verfahren, welches in
Vorstehend beschrieben ist somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stanzen von insbesondere metallischen Werkstücken, wobei zunächst eine Vorkerbung des Werkstücks erfolgt und dann, idealerweise in einem sogleich nachfolgenden Arbeitsteilschritt die Abscherung entlang der Vorkerbung durchgeführt wird. Thus, what has been described above is a method and a device for punching, in particular, metallic workpieces, wherein at first an engraving of the workpiece takes place and then, ideally, the shearing along the engraving is carried out in an immediately subsequent working step.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Werkstück workpiece
- 2 2
- Stanzeinzug stamping rollover
- 3 3
- Vorkerbung score line
- 4 4
- Scherkante shearing edge
- 5 5
- Matrize die
- 6 6
- Schneidelement cutting element
- 7 7
- Außenkante outer edge
- 8 8th
- Kerbvorsprung notched edge
- 9 9
- Stempelfläche stamp surface
- 10 10
- Gegenhalter backstop
- 11 11
- Sicke Beading
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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