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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Schneiden eines Bauteils nach Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Obwohl die Verwendung von Keramik als Schneidstoff verschiedene Vorteile mit sich bringt, sind keramische Schneidwerkzeuge grundsätzlich gering verbreitet. Hauptgrund dafür sind die hohen Anschaffungskosten gegenüber alternativen Bauteilen aus Werkzeugstahl.
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Statt Keramik aufweisende Schneidwerkzeuge, insbesondere Schneidstempel, gänzlich aus Keramik zu fertigen, was die Kosten für derartige Bauteile erheblich erhöht, wurden im Stand der Technik bereits hybride Lösungen vorgeschlagen, bei denen nur der aktive Teil des Schneidwerkzeuges aus Keramikwerkstoff ausgeführt wird. Nachteilig an aus dem Stand der Technik bekannten Schneidwerkzeugen ist allerdings die Verbindung des aktiven Teils mit dem restlichen Schneidwerkzeug. So wird der aktive Keramikteil entweder durch Aktivlöten oder durch Schraubverbindungen mit einem Stahl-Trägerelement des Schneidwerkzeuges verbunden. Beispielsweise schlägt
DE 10 2006 035 927 A1 einen modularen Aufbau eines Werkzeugstiftes vor, bei dem die Module mittels Fügeprozessen mechanisch dauerhaft fest miteinander verbunden sind.
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Bei einer derartigen Verbindung von aktivem Keramikteil und Trägerelement aus Stahl ergibt sich allerdings der Nachteil, dass die Positionierung des Keramikelementes zu dem Stahlgrundkörper grundsätzlich sehr aufwändig und nicht prozesssicher ist.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Werkzeug zum Schneiden eines Bauteils derart weiterzuentwickeln, dass eine prozesssichere Positionierung des Schneidelementes zum Stahlgrundkörper unter gleichzeitiger Kostenminimierung garantiert wird.
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Erfindungsgemäß wird ein Werkzeug zum Schneiden eines Bauteils vorgeschlagen, wobei das Werkzeug ein Keramik aufweisendes Schneidelement sowie ein Spannelement zum Einspannen des Schneidelementes aufweist.
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Unter dem Begriff „Werkzeug“ ist vor allem ein Schneidwerkzeug, insbesondere ein Schneidstempel, zu verstehen, während der Begriff „Schneidelement“ ein Element bezeichnet, das dazu ausgebildet ist, ein Bauteil zu schneiden, insbesondere scherschneiden. Ein Schneidstempel dient dazu, auf das zu schneidende Bauteil aufgebracht zu werden und das Bauteil an der auszuschneidenden bzw. auszustanzenden Stelle derart zu verformen, dass die Scherfestigkeit des Bauteilmaterials überschritten wird und ein Bruch eintritt. Auf diese Weise wird ein Teil des Bauteils aus dem Bauteil entfernt.
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Bevorzugterweise ist das Schneidelement gänzlich aus Keramik gebildet. Somit handelt es sich bei dem Schneidelement insbesondere um ein Keramik-Schneidelement. Vorteilhafterweise umfasst lediglich das Schneidelement Keramik, während die restlichen Bestandteile des Werkzeuges keine Keramik aufweisen. Die restlichen Bestandteile des Werkzeuges weisen insbesondere einen Stahlwerkstoff auf oder sind gänzlich aus einem Stahlwerkstoff gebildet. Man kann bei dem Schneidelement somit auch von einem Keramik-Aktivteil sprechen, da nur das Aktivteil aktiv zum Schneiden von Werkzeugen eingesetzt wird. Der generelle Vorteil einer derartigen hybriden Lösung besteht darin, dass die positiven Eigenschaften der Keramik hinsichtlich dem Scherschneiden bestimmter Werkstoffe genutzt werden kann, während gleichzeitig die untergeordneten Funktionen des Bauteils, wie Lagefixierung und Abstützung, durch wesentlich kostengünstigeren Stahlwerkstoff gewährleistet werden.
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Erfindungsgemäß umfasst das Werkzeug ein Spannelement zum Einspannen des Schneidelements. Insbesondere ist das Schneidelement in dem Spannelement eingespannt. Durch das Einspannen wird ein sicherer Halt des Schneidelementes garantiert. Vorteilhafterweise wird zum Befestigen des Schneidelements in dem Werkzeug keine Verbindung durch Auflöten, Aufschrumpfen oder durch Herstellen einer Schraubverbindung verwendet.
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Durch das Einspannen des Schneidelementes ist ein Drehen des Schneidelementes möglich. Insbesondere handelt es sich bei dem Schneidelement somit um ein Wendeschneidelement oder einen Wendeeinsatz. Dies erhöht die Einsatzmenge für das Schneidelement, da dieses wiederverwendet werden kann. Ferner ist durch die erfindungsgemäße Lösung das Drehen oder der Wechsel des Schneidelementes mit bauüblichen Handgriffen problemlos und einfach zu realisieren. Mit den nötigen Werkzeugen ist selbst mehrfaches Nachschleifen möglich, sodass das Schneidelement erhöht eingesetzt werden kann. In einem solchen Fall würde das Werkzeug vorteilhafterweise eine, insbesondere formgebundene, Beilage zwischen Wendeeinsatz und Spannelement aufweisen, um trotz des nachgeschliffenen Zustands des Schneidelementes eine ausreichende Kraftübertragung zu gewährleisten.
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Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung eine Verringerung der hohen Anschaffungs- und Betriebskosten Keramik umfassender Werkzeuge zum Schneiden von Bauteilen erheblich. Dies kommt vor allem im Zuge der Forderung zum Leichtbau und der damit verbundenen Verbreitung von Leichtmetallen, bspw. im Automotiv-Bereich, besonders zum Tragen.
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Bevorzugterweise ist das Werkzeug zum Schneiden eines Bauteils aus Aluminium ausgebildet. Dabei kann es sich vorteilhafterweise um einen Platinenschnitt handeln. Das Bauteil umfasst Aluminium oder ist insbesondere gänzlich aus Aluminium gebildet. Bei dem Bauteil handelt es sich vorteilhafterweise um ein Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil, für ein Fahrzeug, insbesondere Automobil. Ferner kann es sich bei dem Bauteil um ein Halbzeug, insbesondere Blechhalbzeug, handeln.
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Bei dem Schneiden von Aluminium mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird der besondere Vorteil erreicht, dass weniger Adhäsion an der Oberfläche des Schneidelementes entsteht, da Keramik nur eine geringer Adhäsionsneigung aufweist. Dadurch wird die Flitterbildung erheblich reduziert. Als Flitter werden kleine Aluminiumteilchen bezeichnet, die sich beim Schneiden aus der Schnittfläche lösen. Ferner kann durch das erfindungsgemäße Werkzeug auf die Verwendung eines Schmierstoffs mit geringer Adhäsionsneigung zur Vermeidung der Flitterbildung verzichtet werden. Es wird daher ein schmierstoffarmes oder sogar schmierstofffreies Schneiden von Aluminium ermöglicht.
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Insbesondere ist das Schneidelement länglich ausgebildet, wobei es an beiden Enden eine Stirnfläche aufweist. Mindestens eine Stirnfläche, bevorzugterweise beide Stirnflächen, des Schneidelementes sind dazu ausgebildet, als Auflageseite zum Schneiden zu dienen. Als Auflageseite wird die Seite oder Fläche des Schneidelementes verstanden, die zum Schneiden eines Bauteils auf eine Oberfläche des Bauteils aufgelegt wird. Insbesondere erfolgt im Anschluss Druck auf das Werkzeug und somit auf das Schneidelement und die Auflagefläche aus einer Richtung, die senkrecht auf der Ebene der Oberfläche des Bauteils steht. Ist die Oberfläche des Bauteils gekrümmt, wird mit Ebene die Ebene des Oberflächenteils verstanden, auf der das Werkzeug aufliegt bzw. aufliegen soll.
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Vorteilhafterweise weist das Schneidelement mindestens eine Stirnfläche mit einer einfachen geometrischen Form auf. Insbesondere sind beide Stirnflächen derart ausgebildet. Unter einer geometrisch einfachen Form ist insbesondere eine zweidimensionale geometrische Figur zu verstehen, bspw. ein Kreis, ein Oval oder ein Mehreck, wie ein Dreieck oder ein Rechteck.
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Durch die besonders einfache Gestaltung des Schneidelementes kann dieses noch kostengünstiger hergestellt werden. Insbesondere wird die spanende Verarbeitung der Bauteile gegenüber einer Schraublösung erheblich reduziert und damit die Anschaffungskosten der Bauteile deutlich verringert.
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Die Form der Stirnfläche entspricht vorteilhafterweise einer auf die Ebene der dem Schneidelement zuzuwendenden Oberfläche des Bauteils extrahierten zweidimensionalen Form der Schneidaufgabe. Dabei ist als Schneidaufgabe das auszuschneidende Volumen des Bauteils zu verstehen. Dadurch, dass das Bauteil stets eine gewisse Dicke mit sich bringt, ist die Schneidaufgabe ein dreidimensionaler Körper.
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Ist die Schneidaufgabe bspw. ein Zylinder, d.h. ein zylinderförmiges Volumen soll aus dem Bauteil ausgeschnitten werden, ist die auf die Ebene der Oberfläche des Bauteils, die dem Werkzeug zugewandt werden soll, extrahierte Form der Schneidaufgabe kreisförmig. Für eine derartige Ausführung ist mindestens eine Stirnfläche des Schneidelementes kreisförmig ausgeführt. Das gesamte Schneidelement ist insbesondere als Zylinder ausgebildet, während das Werkzeug vorteilhafterweise als Lochsegment ausgeführt ist.
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Ist die Schneidaufgabe hingegen ein Quader, d.h. ein quaderförmiges Volumen soll aus dem Bauteil ausgestanzt werden, dann ist die auf die Ebene der Oberfläche des Bauteils, die dem Werkzeug zugewandt werden soll, extrahierte Form der Schneidaufgabe die eines Rechtecks. Für eine derartige Ausführung ist mindestens eine Stirnfläche des Schneidelementes rechteckig ausgeführt. Das gesamte Schneidelement ist insbesondere quaderförmig ausgebildet, während das Werkzeug vorteilhafterweise als Rechtecksegment ausgeführt ist.
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Außer zweidimensionalen Figuren kann sich die einfache geometrische Form der Stirnfläche des Schneidelementes ebenfalls aus ebenen geometrischen Figuren zusammensetzen. Insbesondere lässt sich die Form der Stirnfläche in einfacher Weise aus ebenen geometrischen Figuren zusammensetzen. Dabei müssen vorteilhafterweise nur wenige geometrische Figuren oder Teile davon verwendet werden, um die Form zusammenzusetzen. Insbesondere werden höchstens fünf, ferner bevorzugt höchstens vier, am meisten bevorzugt höchstens drei, geometrische Figuren oder Teile davon verwendet, um die Form zusammenzusetzen.
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In einem solchen Fall ist das Werkzeug vorteilhafterweise als Formsegment ausgeführt. Ein Beispiel für eine derartige, aus ebenen zweidimensionalen Figuren zusammengesetzte Form ist ein Rechteck, an dessen beiden kurzen Seiten und an dessen langer Seite jeweils ein Halbkreis angeordnet ist. Dabei entsprechen die Durchmesser der Halbkreise insbesondere der jeweiligen Seitenlänge des Rechtecks. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache geometrische Form, die sich nur in wenigen Schritten aus ebenen geometrischen Figuren zusammensetzen lässt.
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Ferner bevorzugt ist das Schneidelement in den Bereichen beider Stirnflächen scharfkantig ausgebildet. Somit kann das Schneidelement beidseitig zum Schneiden verwendet werden. Dies ermöglicht einen besonders effektiven Einsatz als Wendeschneidelement/Wendeeinsatz, da das Schneidelement ohne weitere Bearbeitung gedreht werden kann.
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Vorteilhafterweise weist das Schneidelement ein Sicherungselement zur Sicherung des Schneidelements gegen axiale Bewegung auf. Dieses Sicherungselement ist ist insbesondere durch eine nutförmige Ausnehmung gebildet, die insbesondere an der Mantelfläche oder einer Seitenfläche des Schneidelementes angeordnet ist. Vorteilhafterweise erstreckt sich die nutförmige Ausnehmung in Umfangsrichtung um zumindest einen Teil des Schneidelementes. Insbesondere ist die nutförmige Ausnehmung in Umfangsrichtung durchgängig umlaufend ausgebildet. Das Sicherungselement dient vor allem zur Sicherung des Schneidelementes im Spannelement, sodass das Schneidelement keine axialen Bewegungen gegenüber dem Spannelement oder dem Werkzeug ausführen kann. Das Sicherungselement ist insbesondere derart ausgebildet, dass ein Teil des Spannelementes oder ein Zusatzbauteil in das Sicherungselement eingreifen kann, um den Sitz des Schneidelementes in dem Spannelement zu sichern.
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Insbesondere ist das Spannelement, insbesondere die Innenkontur des Spannelementes, derart ausgebildet, dass durch ein Eingreifen des Spannelementes, insbesondere einer Hervorhebung des Spannelementes, oder eines zusätzlichen Bauteiles in dem Sicherungselement des Schneidelements ein gegen axiale Bewegung sicherer Sitz des Schneidelementes im Spannelement ermöglicht wird. Vorteilhafterweise weist das Spannelement an dessen Innenkontur eine, bevorzugterweise wulstförmige, Hervorhebung auf, die in das bevorzugterweise als nutförmige Ausnehmung ausgebildete Sicherungselement eingreifen kann. Dabei ist die Hervorhebung derart ausgebildet, dass sie sich in Umfangsrichtung umlaufend durchgängig ausgebildet ist. Sie kann sich jedoch auch nur über eine Teilstrecke in Umfangsrichtung erstrecken. Alternativ kann ein weiteres Bauteil, insbesondere ein Stift, der in einer Bohrung, insbesondere Durchgangsbohrung, des Spannelementes angeordnet ist, in das Sicherungselement greifen.
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Unter dem Begriff „Innenkontur“ wird die Innenfläche des Spannelementes verstanden, während die „Außenkontur“ die Außenfläche des Spannelementes darstellt. Die Außenkontur weist vorzugsweise eine einfache Geometrie auf. Insbesondere weist das Spannelement eine zylindrische Ausgestaltung auf, sodass die Außenkontur durch die Mantelfläche des Zylinders gebildet wird. Die Innenkontur weist insbesondere eine Form auf, die der äußerlichen Form des Schneidelements entspricht. Vorteilhafterweise weist das Spannelement ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Ein Bereich am ersten Ende dient vor allem der Aufnahme des Schneidelements. Dazu umfasst das Spannelement am ersten Ende eine Ausnehmung zur Aufnahme des Schneidelementes. Insbesondere ist die Ausnehmung als Sackloch und/oder Zylinderbohrung ausgeführt. Die Länge des Sacklochs entspricht zwischen 10 % und 50 %, ferner bevorzugt zwischen 20 % und 40 %, der Länge des Spannelementes. Die die Ausnehmung begrenzende innere Fläche des Spannelementes wird als Innenkontur des Spannelementes verstanden. Die Ausnehmung ist vorteilhafterweise zylinderförmig oder quaderförmig ausgebildet. Die Ausnehmung ist vor allem als Zylinderbohrung ausgebildet. Das Spannelement ist im Bereich der Ausnehmung vor allem rohrförmig ausgebildet. Insbesondere ist das Spannelement aus einem Stahlwerkstoff gebildet.
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Vorzugsweise weist das Spannelement mehrere Spannsegmente auf. Dies wird durch ein Schlitzen des Spannelementes erreicht. Die Spannsegmente sind vorteilhafterweise in Umfangsrichtung des Spannelementes nebeneinander angeordnet.
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Insbesondere weist das Spannelement an seiner Außenkontur zumindest bereichsweise eine Passungsgeometrie auf, bevorzugterweise zur Bildung einer Passung mit einem Aufnahmeelement des Werkzeuges. Vorteilhafterweise weist das Spannelement einen ersten Bereich und/oder einen zweiten Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie auf. Der erste Bereich ist vorteilhafterweise an dem ersten Ende im Bereich der Ausnehmung zur Aufnahme des Schneidelements ausgebildet, während der zweite Bereich am zweiten Endes des Spannelementes angeordnet ist. Die Länge des ersten und/oder zweiten Bereichs entspricht insbesondere zwischen 10 % und 50 %, ferner bevorzugt zwischen 20 % und 30 %, der Länge des Spannelementes. Das Spannelement ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Insbesondere ist der Durchmesser des Spannelementes in den Bereichen zur Bildung einer Passungsgeometrie größer ausgebildet als in dem dazwischen liegenden Bereich. Bevorzugterweise ist die Außenkontur des Spannelementes in dem Bereich zwischen den Bereichen zur Bildung einer Passungsgeometrie beabstandet zur Innenkontur des Aufnahmeelementes ausgebildet. Insbesondere ist das Spannelement aus einem gehärten Werkstoff gebildet und dient dazu, die gesamte Schnittkraft aufzunehmen und in die weiteren Werkzeugteile abzuleiten.
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Insbesondere weist das Werkzeug ein Aufnahmeelement mit einer Innenkontur auf, wobei die Innenkontur des Aufnahmeelementes zumindest bereichsweise zur Bildung einer Übergangspassung mit dem Spannelement ausgebildet ist.
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Das Aufnahmeelement des Werkzeuges zum Schneiden eines Bauteils weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf, wobei das erste Ende dem Bauteil beim Schneiden zugewandt und das zweite Ende dem Bauteil beim Schneiden abgewandt ist. Das Aufnahmeelement weist mindestens einen Bereich zur Bildung einer Übergangspassung auf, insbesondere mit der Mantelfläche des Spannelementes, wobei dieser Bereich vorteilhafterweise am zweiten Ende des Aufnahmeelementes ausgebildet ist. Insbesondere liegt der Bereich zur Bildung einer Übergangspassung des Aufnahmeelementes bei Aufnahme des Spannelementes in dem Aufnahmeelement an dem zweiten Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes an.
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Vorteilhafterweise entspricht die Innenkontur des Aufnahmeelementes der äußeren Form des Spannelementes. Das Aufnahmeelement weist eine Ausnehmung zur Aufnahme des Spannelementes auf, wobei die Ausnehmung vorteilhafterweise als Durchgangsloch ausgeführt ist. Die die Ausnehmung begrenzende Innenfläche des Aufnahmeelementes wird als Innenkontur verstanden. Dabei ist das Durchgangsloch insbesondere als Zylinderbohrung ausgebildet, sodass das Volumen des Durchgangslochs zylinderförmig ist. Die Ausnehmung weist vor allem über den Großteil der Länge des Aufnahmeelementes einen konstanten Durchmesser auf, wobei sich der Durchmesser insbesondere in Richtung des ersten Endes des Aufnahmeelementes verjüngt.
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Für die Bildung der Übergangspassung in dem Bereich zur Bildung einer Übergangspassung ist das Größtmaß der Ausnehmung des Aufnahmeelementes größer als oder gleich groß wie das Kleinstmaß des Außendurchmessers des Spannelementes gewählt. Insbesondere ist das Aufnahmeelement aus einem Stahlwerkstoff gebildet.
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Vorteilhafterweise ist die Innenkontur des Aufnahmeelementes zumindest bereichsweise zur Bildung einer Presspassung mit dem Spannelement ausgebildet. Dazu weist das Aufnahmeelement einen Bereich zur Bildung einer Presspassung auf. Der Bereich zur Bildung einer Presspassung ist vorteilhafterweise in unmittelbarer Nähe zum ersten Ende des Aufnahmeelementes angeordnet. Zwischen dem Bereich zur Bildung der Presspassung mit dem Spannelement und dem ersten Ende kann ein Bereich liegen, in dem der Durchmesser der Ausnehmung des Aufnahmeelementes kleiner im Vergleich zum Rest der Ausnehmung ausgeführt ist. Der Bereich zur Bildung einer Presspassung stellt ein Klemmen des Keramiksegmentes in der Hülse sicher. Zur Bildung der Presspassung ist das Größtmaß der Ausnehmung des Aufnahmeelementes kleiner ausgeführt als das Kleinstmaß des Außendurchmessers des Spannelementes. Insbesondere liegt der Bereich zur Bildung einer Presspassung des Aufnahmeelementes bei Aufnahme des Spannelementes in dem Aufnahmeelement an dem ersten Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes an.
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Die Ausnehmung des Aufnahmeelementes weist eine zylinderförmige Form auf. Der Durchmesser der Ausnehmung ist vom zweiten Ende gesehen über mindestens 50 %, insbesondere mindestens 70 %, der Länge der Ausnehmung konstant ausgebildet. In diesem Bereich, am zweiten Ende, ist bei Aufnahme des Spannelementes der zweite Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes angeordnet. Insbesondere verringert sich der Durchmesser dann und ist erneut konstant, über mindestens 20 %, ferner bevorzugt mindestens 40 %, der Länge der Ausnehmung, wobei hier der erste Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes angeordnet ist. Am ersten Ende verjüngt sich der Durchmesser des Aufnahmeelementes erneut.
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Insbesondere weisen die Wanddicke und der Werkstoff des Ausnahmeelementes, insbesondere im Bereich der Ausnehmung zur Aufnahme des Spannelementes, genügend Stabilität zur Aufnahme der erforderlichen Klemmkräfte auf. Die äußere Gestalt des Aufnahmeelementes kann frei entsprechend der Werkzeuganforderungen gewählt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen schematisch:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges zum Schneiden eines Bauteils,
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2 einen Längsschnitt des Werkzeuges nach 1,
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3 eine perspektivische Ansicht des Schneidelementes des Werkzeuges nach 1 und 2,
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4 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges zum Schneiden eines Bauteils,
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5 einen Längsschnitt des Werkzeuges nach 3,
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6 eine perspektivische Ansicht des Schneidelementes des Werkzeuges nach 4 und 5,
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7 eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges zum Schneiden eines Bauteils,
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8 die perspektivische Ansicht zweier Längsschnitte des Werkzeuges gemäß 5, und
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9 eine perspektivische Ansicht des Schneidelementes des Werkzeuges nach 5 und 6.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Werkzeuges (100) zum Schneiden eines Bauteils. Das Werkzeug (100) umfasst ein Schneidelement (10) aus Keramik sowie ein Aufnahmeelement (12) und ein Spannelement (11). Das Spannelement (11) wird in 1 von dem Aufnahmeelement (12) verdeckt und ist daher nicht zu sehen.
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Das Schneidelement (10) umfasst ein erstes Ende (10a), das zum Schneiden dem Bauteil zugewandt wird. Ferner weist das Schneidelement (10) ein zweites Ende (10b) auf, das allerdings in 1 nicht zu sehen ist, da es von dem Aufnahmeelement (12) und dem Spannelement (11) verdeckt ist. An dem ersten Ende (10a) weist das Schneidelement eine Stirnfläche (10c) auf, die eine besonders einfache geometrische Form, eine kreisförmige Form (10f), aufweist. Das Schneidelement (10) ist als Zylinder (10k) ausgebildet, sodass seine Außenkontur (10e) durch die Mantelfläche (10l) des Zylinders (10k) gebildet ist. Das Werkzeug (100) ist als Schneidstempel (13), insbesondere als Lochsegment (14), ausgebildet.
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In 2 ist ein Längsschnitt des Werkzeuges (100) nach 1 entlang der Längsachse (17) des Werkzeuges (100) in leicht perspektivischer Ansicht gezeigt. Die Längsachse (17) ist gleichzeitig auch die Längsachse (17) des Schneidelements (10), des Spannelements (11) und des Aufnahmeelementes (12).
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In 2 ist neben dem ersten Ende (10a) auch das zweite Ende (10b) des Schneidelementes (10) zu sehen, das innerhalb des Spannelementes (11) angeordnet ist und dem Bauteil beim Schneiden abgewandt ist. Das zylinderförmige Schneidelement (10) weist einen konstanten Durchmesser (10m) auf. An seiner Außenkontur (10e) weist das Schneidelement (10) ein als nutförmige Ausnehmung ausgebildetes Sicherungselement (10d) auf. Die nutförmige Ausnehmung erstreckt sich durchgängig um das Schneidelement (10) in Umfangsrichtung. Zum Eingreifen in die nutförmige Ausnehmung weist das Spannelement (11) eine entsprechende wulstförmige Hervorhebung (11m) auf.
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Das Spannelement (11) weist ein erstes, dem Bauelement beim Schneiden zugewandtes Ende (11a) und ein zweites, dem Bauelement beim Schneiden abgewandtes Ende (11b) auf. Das Spannelement (11) weist mehrere Segmente und eine Ausnehmung (11j) zur Aufnahme des Schneidelements (10) auf. Die Ausnehmung (11j) ist als Sackloch (11k) ausgebildet. Die die Ausnehmung (11j) begrenzende Innenfläche des Spannelementes (11) ist die Innenkontur (11c) des Spannelementes (11). Die Innenkontur (11c) des Spannelementes (11) ist entsprechend der Form, insbesondere der Außenkontur (10e) des Schneidelementes (10), ausgebildet, sodass das Schneidelement (10) passend und sicher in dem Spannelement (11) Halt findet. Das Spannelement (11), insbesondere die Außenkontur (11d), weist einen ersten Bereich (11h) und einen zweiten Bereich (11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie mit dem Aufnahmeelement (12) auf. Der erste Bereich (11h) zur Bildung einer Passungsgeometrie befindet sich am ersten Ende (11a) des Spannelementes (11), während der zweite Bereich (11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie am zweiten Ende (11b) des Spannelementes (11) angeordnet ist. Das Spannelement (11) ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser des Spannelementes (11) entlang der Längsachse geringfügig variiert. Der Durchmesser ist in den Bereichen (11h, 11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie größer ausgebildet als in dem dazwischen liegenden Bereich (11l). Bevorzugterweise ist die Außenkontur (11d) des Spannelementes (11) in dem Bereich (11l) zwischen den Bereichen (11h, 11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie beabstandet zur Innenkontur (12c) des Aufnahmeelementes (12) ausgebildet.
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Das Aufnahmeelement (12) des Werkzeuges (100) weist ein erstes Ende (12a) und ein zweites Ende (12b) auf, wobei das erste Ende (12a) dem Bauteil beim Schneiden zugewandt und das zweite Ende (12b) dem Bauteil beim Schneiden abgewandt ist. Das Aufnahmeelement (12) weist eine Ausnehmung (12g) als Durchgangsloch (12h) zur Aufnahme des Spannelements (11) auf. Die die Ausnehmung (12g) begrenzende Innenfläche des Aufnahmeelementes (12) ist die Innenkontur (12c) des Aufnahmeelementes (12). Das Aufnahmeelement (12), insbesondere die Innenkontur (12c), weist am zweiten Ende (12b) einen Bereich (12e) zur Bildung einer Übergangspassung auf. Ferner weist das Aufnahmeelement (12) einen Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung auf, der in unmittelbarer Nähe zum ersten Ende (12a) angeordnet ist. Zwischen dem ersten Ende (12a) und dem Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung liegt ein Bereich (12i) mit dem geringsten Durchmessers der Ausnehmung (12g) des Aufnahmeelementes (12).
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Die Ausnehmung (12g) des Aufnahmeelementes (12) weist eine zylinderförmige Form auf. Dabei ist der Durchmesser der Ausnehmung (12g) vom zweiten Ende (12b) her über mindestens 50 % der Länge der Ausnehmung (12g), die insbesondere auch der Länge des Aufnahmeelementes (12) entspricht, konstant. In Richtung des ersten Endes (12a) verjüngt sich der Durchmesser des Aufnahmeelementes und bleibt erneut in dem Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung konstant. Der Durchmesser der Ausnehmung (12g) im Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung ist geringer als der Durchmesser im Bereich (12e) zur Bildung einer Übergangspassung. In einem Bereich (12i) am ersten Ende (12a) des Aufnahmeelementes (12) ist der Durchmesser am geringsten ausgebildet.
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Insbesondere sind das Spannelement (11) und das Aufnahmeelement (12) derart ausgebildet, dass bei Aufnahme des Spannelementes (11) im Aufnahmeelement (12) der erste Bereich (11h) zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes (11) anliegend mit dem Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung des Aufnahmeelementes (12) ausgebildet ist. Ferner ist der zweite Bereich (11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie des Spannelementes (11) anliegend mit dem Bereich (12e) zur Bildung einer Übergangspassung des Aufnahmeelementes (12) ausgebildet.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schneidelementes des Werkzeuges nach 1 und 2, wobei insbesondere das als umlaufende nutförmige Ausnehmung ausgebildete Sicherungselement (10d) zu erkennen ist.
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Die 4 bis 6 zeigen ein weiteres Werkzeug (100) zum Schneiden eines Bauteils, in perspektivischer Ansicht (4), sowie den Längsschnitt entlang der Längsachse (17) des Werkzeuges (100) in einer leicht perspektivischen Ansicht (5). Bis auf die folgenden Unterschiede ist das Werkzeug (100) gleich dem Werkzeug (100) aus den 1 bis 3 aufgebaut.
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Das Werkzeug (100) ist als Formsegment (15) ausgebildet. Es weist an seinem ersten Ende (10a) eine Stirnfläche (10c) auf, die eine aus geometrischen ebenen Figuren zusammengesetzte Form (10h) aufweist. In 4 sind mit gepunkteten Linien die verschiedenen geometrischen, ebenen Figuren, die die zusammengesetzte Form (10h) ergeben, angedeutet. Die Stirnfläche (10c) setzt sich aus einem Rechteck (10i) und drei Halbkreisen (10j) zusammen, die an drei der vier Seiten des Rechtecks (10i) angeordnet sind und deren Durchmesser der jeweiligen Seite des Rechtecks (10i) entsprechen. Das Spannelement (11) ist gemäß dem Spannsegment (11) aus den 1 und 2 ausgebildet, mit einem ersten und einem zweiten Bereich (11h, 11i) zur Bildung einer Passungsgeometrie sowie einer Ausnehmung (11j) zur Aufnahme des Schneidelements (10). Das Spannsegment (11) weist verschiedene Spannsegmente (11e, 11f, 11g) auf. Das Spannelement (11), insbesondere die Spannsegmente (11e, 11f, 11g), sind derart ausgebildet, dass die Ausnehmung (11j) zur Aufnahme des Schneidelementes (10), insbesondere die Innenkontur (11c) des Spannelementes (11), entsprechend der Außenkontur (10e) des Schneidelementes (10) gebildet ist. Das Aufnahmeelement (12) weist eine Ausnehmung (12g) zur Aufnahme des Spannelementes (11) auf, wobei die Innenkontur (12c) des Aufnahmeelementes (12) entsprechend der Ausführungen zu 1 und 2 mit einem Bereich (12e) zur Bildung einer Übergangspassung und einem Bereich (12f) zur Bildung einer Presspassung versehen ist. Die Außenkontur (12d) ist zylinderförmig ausgebildet, wobei der Durchmesser des Zylinders am zweiten Ende (12b) des Aufnahmeelementes (12) größer ist. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schneidelementes des Werkzeuges nach 4 und 5. Auf einer Seitenfläche (10o) des Schneidelementes (10) ist vor allem das als umlaufende nutförmige Ausnehmung ausgebildete Sicherungselement (10d) zu sehen. Zum Zusammenwirken mit dem Sicherungselement (10d) weist das Spannelement (11) eine Durchgangsbohrung (11n) auf, durch die ein Stift bewegt werden und in die nutförmige Ausnehmung des Schneidelementes greifen kann.
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In den 7 bis 9 wird ein weiteres Werkzeug (100) zum Schneiden eines Bauteils gezeigt. 7 stellt eine perspektivische Ansicht dar, während 7 zwei Längsschnitte des Werkzeuges in perspektivischer Ansicht zeigt. Dabei stehen die Längsschnitte 90° zueinander. Bei dem Werkzeug (100) handelt es sich um ein Rechtecksegment (16), wobei das Schneidelement (10), das Spannelement (11) und das Aufnahmeelement (12) bis auf die folgenden Unterschiede entsprechend denen des Werkzeuges (100) aus den 1 bis 3 ausgebildet sind. Das Schneidelement (10) ist als Quader (10n) gebildet und weist am ersten Ende (10a) eine Stirnfläche (10c) mit einer rechteckigen Form (10g) auf. Dementsprechend ist die Innenkontur (11c) des Spannelementes (11) derart ausgebildet, dass sie der quaderförmigen Außenkontur (10e) des Schneidelementes (10) entspricht. Die Ausnehmung (11j) des Spannelementes (11) ist daher quaderförmig gebildet. Das Aufnahmeelement (12) ist derart ausgebildet, dass dessen Ausnehmung (12g) zur Aufnahme des Spannelementes (11), insbesondere die Innenkontur (12c) des Aufnahmeelementes (12), der Außenkontur (11d) des Spannelementes (11) entspricht. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schneidelements (10) des Werkzeuges der 7 und 8. Auf einer Seitenfläche (10o) weist das Schneidelement (10) eine nutenförmige Ausnehmung als Sicherungselement (10d) auf.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Werkzeug zum Schneiden eines Bauteils
- 10
- Schneidelement
- 10a
- erstes Ende
- 10b
- zweites Ende
- 10c
- Stirnfläche des Schneidelementes am ersten Ende
- 10d
- Sicherungselement
- 10e
- Außenkontur
- 10f
- kreisförmige Form
- 10g
- rechteckige Form
- 10h
- zusammengesetzte Form
- 10i
- Rechteck
- 10j
- Halbkreis
- 10k
- Zylinder
- 10l
- Mantelfläche des Zylinders
- 10m
- Durchmesser des Zylinders
- 10n
- Quader
- 10o
- Seitenfläche
- 11
- Spannelement
- 11a
- erstes Ende
- 11b
- zweites Ende
- 11c
- Innenkontur
- 11d
- Außenkontur
- 11e, 11f, 11g
- Spannsegmente des Spannelements
- 11h, 11i
- erster und zweiter Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie
- 11j
- Ausnehmung zur Aufnahme des Schneidelements
- 11k
- Sackloch
- 11l
- Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich zur Bildung einer Passungsgeometrie
- 11m
- Hervorhebung
- 11n
- Durchgangsbohrung
- 12
- Aufnahmeelement
- 12a
- erstes Ende
- 12b
- zweites Ende
- 12c
- Innenkontur
- 12d
- Außenkontur
- 12e
- Bereich zur Bildung einer Übergangspassung
- 12f
- Bereich zur Bildung einer Presspassung
- 12g
- Ausnehmung zur Aufnahme des Spannelements
- 12h
- Durchgangsloch
- 12i
- Bereich am ersten Ende des Aufnahmeelements
- 13
- Schneidstempel
- 14
- Lochsegment
- 15
- Formsegment
- 16
- Rechtecksegment
- 17
- Längsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006035927 A1 [0003]
