DE102018216001A1

DE102018216001A1 - Werkzeug zum Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks sowie Verfahren zum Trennen eines Werkstücks mittels eines solchen Werkzeugs

Info

Publication number: DE102018216001A1
Application number: DE102018216001.5A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Meier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) zum Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks (2, 2a, 2b), mit einem ersten Werkzeugteil (3) und einem dem ersten Werkzeugteil (3) gegenüberliegenden, zweiten Werkzeugteil (4), zwischen denen das Werkstück (2, 2a, 2b) anordenbar ist, wobei die Werkzeugteile (3, 4) entlang einer Schließrichtung (11) aus einer offenen Stellung über eine Anschneidstellung in eine Durchschneidstellung (6, 8) aufeinander zu bewegbar sind und jeweils ein Durchschneidelement (6, 8) zum Durchschneiden des Werkstücks(2, 2a, 2b) und ein relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) entlang der Schließrichtung (11) bewegbares Anschneidelement (5, 7) zum Anschneiden des Werkstücks(2, 2a, 2b) aufweisen. Erfindungsgemäß weist der jeweilige Werkzeugteil (3, 4) eine Federeinrichtung (12, 13) auf, mittels derer das jeweilige Anschneidelement (5, 7) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) federnd gelagert und dadurch unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung (12, 13) relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) bewegbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Trennen eines Werkstücks (2, 2a, 2b) mittels des Werkzeugs (1).

Description

Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 ein Werkzeug zum Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks und gemäß Patentanspruch 9 ein Verfahren zum Trennen eines Werkstücks mittels eines solchen Werkzeugs.
Bei der Fertigung, insbesondere Serienfertigung, von Kraftfahrzeugen kommt heutzutage Scherschneiden zum Einsatz, um Blechformteile, insbesondere Karosseriebauteile, zu fertigen. Mittels des Scherschneidens können aus einem Blech Ausschnitte ausgetrennt werden (Ausschneiden, Lochen) und/oder von dem Blech Abfall abgetrennt werden (Abschneiden). Bekanntermaßen weist eine mittels Scherschneidens erzeugte Scherfläche bzw. Schnittfläche einen üblicherweise unerwünschten Schnittgrad auf, welcher in einem sich an das Scherschneiden anschließenden Verfahrensschritt nachzubearbeiten, zum Beispiel abzuschleifen, ist.
Um dem unerwünschten Schnittgrat zu begegnen, sind aus dem Stand der Technik bereits Lösungen bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 10 2014 208 952 A1 ein pressengebundenes Werkzeug zum gratfreien Scherschneiden eines aus Blechmaterial gebildeten Werkstücks. Durch ein Krafterzeugungsmittel ist eine mit einem Prägekeil ausgerüstete Klemmbacke entgegen der Schließrichtung des Werkzeugs gegen das zu schneidende Werkstück pressbar, sodass mittels des Prägekeils in das Werkstück eine Einprägung einformbar ist. Ein Obermesser, das dem Prägekeil gegenüberliegt, ist danach in Schließrichtung des Werkzeugs bewegbar, wodurch das Werkstück in einem Bereich der Einprägung gratfrei abtrennbar ist. Dieses Werkzeug ist jedoch besonders komplex im Aufbau und nur besonders aufwandsintensiv betreibbar.
Ferner offenbart die DE 39 31 320 C1 eine Vorrichtung zum Herstellen von gratfreien Werkstücken durch Stanz-Konterschneiden aus einem Stanzstreifen oder dergleichen, der zwischen zwei Werkzeughälften, bestehend jeweils aus einer Schneidplatte sowie einem Schneidstempel, eingeklemmt ist, wobei das Anschneiden des Werkstücks durch eine Relativbewegung zwischen den Schneidplatten einerseits und den Schneidstempeln andererseits in einer Richtung erfolgt, die entgegengesetzt ist zur Richtung der relativen Bewegung dieser Werkzeugteile während des anschließenden Ausschneidens des Werkstücks, wobei eine Werkzeughälfte mit einer Hubkraft und die Schneidplatten und Schneidstempel von Einzeldruckkräften beaufschlagt werden, die so aufeinander abgestimmt sind, dass während des gleichgerichteten Stößelhubs die Relativbewegungen zwischen Schneidstempel und Schneidplatte sowohl zum Ausschneiden als auch zum Ausschneiden in der entgegengesetzten Richtung bewirkt werden. Diese Vorrichtung ist noch komplexer im Aufbau und erfordert darüber hinaus einen besonders hohen Regelaufwand.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfach aufgebautes und besonders einfach und/oder aufwandsarm betreibbares Werkzeug und ein entsprechendes Verfahren zum gratfreien Trennen eines Werkstücks bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Werkzeugs sind als vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt, wobei die Mittel des Werkzeugs zur Durchführung der Verfahrensschritte eingesetzt sind.
Ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks weist einen ersten Werkzeugteil und einen dem ersten Werkzeugteil gegenüberliegenden, zweiten Werkzeugteil auf, zwischen denen das Werkstück anordenbar ist. Die Werkzeugteile sind entlang einer Schließrichtung aus einer offenen Stellung über eine Anschneidstellung in eine Durchschneidstellung aufeinander zu bewegbar. Darüber hinaus weisen die Werkzeugteile jeweils ein Durchschneidelement zum Durchschneiden des Werkstücks und ein relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement entlang der Schließrichtung bewegbares Anschneidelement zum Anschneiden des Werkstücks auf. Das mittels des Werkzeugs durchführbare Anschneiden und Durchschneiden wird auch als Konterschneiden bezeichnet, wobei bei einem Trennen des Werkstücks wenigstens einmal die Schneidrichtung umgekehrt wird. Wesentlich für das Konterschneiden ist des Weiteren, dass das zu schneidende Werkstück beim Anschneiden lediglich plastisch verformt, das heißt entgegen des Wortlauts nicht eingeschnitten wird, das heißt in dem zu schneidenden Werkstück noch keine Anrisse im Material des Werkstücks auftreten. Auf diese Weise wird eine Materialdicke bzw. eine Stärke oder Werkstückdicke des zu durchtrennenden Werkstücks in einem Schnittbereich, in welchem mittels des Durchschneidelements das Durchschneiden erfolgt, aufgrund des Anschneidens verringert, sodass eine zum Durchtrennen des Werkstücks erforderliche Durchschneidkraft besonders gering ist. Ferner ergibt sich an einer Schnittfläche des Werkstücks lediglich ein besonders kleiner, insbesondere überhaupt kein Schnittgrad, sodass ein nachträgliches, insbesondere mechanisches, Behandeln bzw. Bearbeiten der Schnittfläche nach dem Konterschneiden entfallen kann.
Um nun ein besonders einfach aufgebautes und besonders einfach und/oder aufwandsarm zu betreibendes Werkzeug zum gratfreien Trennen des Werkstücks bereitzustellen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Werkzeugteil eine Federeinrichtung aufweist, mittels derer das jeweilige Anschneidelement des jeweiligen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung federnd gelagert ist. Hierdurch ist das jeweilige Anschneidelement unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement des jeweiligen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung bewegbar.
Die jeweilige Federeinrichtung ist zum einen besonders simpel aufgebaut und bedingt zum anderen - verglichen mit einem Stellantrieb zum Positionieren und/oder Bewegen der Anschneidelemente - keinen oder lediglich besonders geringen Regelaufwand. Des Weiteren sind die jeweiligen Federeinrichtungen, im Gegensatz zu beispielsweise hydraulisch betreibbaren Stellelementen, besonders masse- und/oder bauraumeffizient, wodurch eine Kraft zum Heben eines der beiden Werkzeugteile, beispielsweise zum Öffnen des Werkzeugs, besonders gering ist.
In einer Weiterbildung ist eine Federkonstante der jeweiligen Federeinrichtung derart ausgelegt, dass beim Bewegen der Werkzeugteile in die Anschneidstellung das Anschneiden des Werkstücks mittels der Anschneidelemente bewirkbar ist und ein durch die Anschneideelemente bewirktes Durchschneiden des Werkstücks unterbleibt. Entsprechend korrespondieren eine Anschnittkraft und eine jeweilige Federkonstante der jeweiligen Federeinrichtung miteinander. Unter der Anschnittkraft ist eine Kraft zu verstehen, mittels derer das Anschneidelement in das Werkstück eingetrieben wird, um das Werkstück anzuschneiden, das heißt plastisch zu verformen, wobei ein Trennen des Materials des Werkstücks unterbleibt. Die Federkonstante ist bekanntermaßen ein proportionales Verhältnis einer auf die Feder wirkenden Kraft zu der dadurch bewirkten Auslenkung der Feder. Vorteilhaft hierbei ist, dass über eine Auslegung der Federkonstante bzw. über eine Auswahl der jeweiligen Federeinrichtungen die gewünschte Anschnittkraft einstellbar ist, ohne hierzu eine aufwändige Steuer- und/oder Regeleinrichtung zu nutzen.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die jeweilige Federeinrichtung eine einstellbare Federkonstante aufweist. Denn dann lässt sich die Anschnittkraft noch einfacher einstellen, wobei die Federeinrichtungen im Werkzeug verbaut verbleiben können.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist die jeweilige Federeinrichtung wenigstens eine Gasdruckfeder auf. Das bedeutet, dass das Werkzeug wenigstens eine Gasdruckfeder aufweist, die dem ersten Werkzeugteil zugeordnet ist, und wenigstens eine zweite Gasdruckfeder aufweist, die dem zweiten Werkzeugteil zugeordnet ist. Gasdruckfedern sind besonders langlebig bzw. stabil ausgebildet und erfordern ein besonders geringes Maß an Wartung. Darüber hinaus eignen sich Gasdruckfedern besonders gut, um deren jeweilige Federkonstante besonders einfach einzustellen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass dem Anschneidelement eines der Werkzeugteile das Durchschneidelement des anderen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung gegenüberliegt, wobei dem Anschneidelement des anderen Werkzeugteils das Durchschneidelement des einen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung gegenüberliegt. Anders ausgedrückt sind die beiden Anschneidelemente ohne Überdeckung diagonal gegenüberliegend zueinander angeordnet und die beiden Durchschneidelemente sind ebenfalls ohne Überdeckung diagonal gegenüberliegend zueinander angeordnet. So bilden die beiden Anschneidelemente miteinander eine Anschnittlinie, und die beiden Durchschneidelemente bilden miteinander eine Durchschnittlinie. Des Weiteren ist ein zu weites Eintauchen bzw. Eindringen der Anschneidelemente in das Werkstück vermieden, da eine jeweilige Bewegung der Anschneidelemente in Schließrichtung des Werkzeugs insofern begrenzt ist, als die Anschneidelemente auf dem mittels den jeweiligen Durchschneidelementen gegengelagerten Werkstück zur Auflage kommen.
Herkömmliche Werkzeuge zum Trennen bzw. Schneiden von Werkstücken weisen üblicherweise eine Halteeinrichtung auf, um zu vermeiden, dass das zu schneidende bzw. zu durchtrennende Werkstück einem Schließen des Werkzeugs bzw. der Anschnittkraft und/oder der Durchschnittkraft in nachteiliger Weise ausweicht. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Werkzeug eine durch das jeweilige Anschneidelement und das dem jeweiligen Anschneidelement gegenüberliegende Durchschneidelement gebildete Halteeinrichtung zum Halten des Werkstücks aufweist. Da die beiden Anschneidelemente respektive die beiden Durchschneidelemente jeweils diagonal zueinander gegenüberliegend angeordnet sind, weist also eine jeweiliges Paar aus dem Anschneidelement und dem diesem in Schließrichtung des Werkzeugs gegenüberliegenden Durchschneidelement eine Doppelfunktionalität auf. Denn zum einen erfolgt das Anschneiden bzw. Durchschneiden mittels der Anschneidelemente bzw. mittels der Durchschneidelemente. Zum anderen dienen die jeweiligen Paare dann als Halteeinrichtung, zum Beispiel Niederhalteeinrichtung, wobei das Werkstück zwischen dem jeweiligen Anschneidelement und dem jeweils zugehörigen Durchschneidelement haltbar oder gehalten ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Spalt, über welchen das Durchschneidelement und das Anschneidelement zumindest eines der Werkzeugteile entlang einer senkrecht zur Schließrichtung verlaufenden Richtung voneinander beabstandet sind, eine entlang der Richtung verlaufende Breite aufweist, welche mehr als 5 %, insbesondere mehr als 10 %, einer Materialdicke des Werkstücks beträgt. In noch weiter bevorzugter Ausführung beträgt die Breite mehr als 20 % der Materialdicke. Unter einer Materialdicke des Werkstücks ist in diesem Zusammenhang eine Dicke bzw. Stärke des unbearbeiteten, dem Werkzeug bereitgestellten Werkstücks zu verstehen, wobei die Materialdicke bzw. Stärke des Werkstücks parallel zur Schließrichtung angeordnet ist. In der Schneidetechnik wird dieser Spalt auch Schneidspalt oder „Schnittluft“ genannt und hängt direkt mit einer Werkzeugbelastung zusammen, denn je größer die Breite des Spalts ist, desto weniger Schnittkraft ist aufzuwenden, um das Werkstück anzuschneiden und/oder durchzuschneiden. Infolgedessen wirkt sich ein besonders großer Schneidspalt vorteilhaft aus, da dann die Anschneidelemente und/oder Durchschneidelemente lediglich einem besonders geringen Verschleiß unterworfen sind.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trennen eines Werkstücks mittels eines Werkzeugs, insbesondere mittels des hierin beschriebenen Werkzeugs. Bei dem Verfahren wird als erstes das Werkstück zwischen einem ersten Werkzeugteil und einem dem ersten Werkzeugteil entlang einer Schließrichtung gegenüberliegenden, zweiten Werkzeugteil des Werkzeugs angeordnet. Der jeweilige Werkzeugteil weist ein Durchschneidelement zum Durchschneiden des Werkstücks und ein relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement entlang der Schließrichtung bewegbares Anschneidelement zum Anschneiden des Werkstücks auf.
In einem weiteren, zum Beispiel zweiten, Schritt des Verfahrens wird das Werkstück angeschnitten, indem die Werkzeugteile aus einer offenen Stellung entlang einer Schließrichtung aufeinander zu und dadurch in eine Anschneidstellung bewegt werden, wodurch das Werkstück mittels der Anschneidelemente plastisch verformt wird. Ein durch die Anschneidelemente bewirktes Durchschneiden des Werkstücks unterbleibt.
In einem weiteren, zum Beispiel dritten Schritt des Verfahrens wird das Werkstück durchgeschnitten, indem die Werkzeugteile aus der Anschneidstellung weiter entlang der Schließrichtung aufeinander zu und dadurch in eine Durchschneidstellung bewegt werden, wodurch das Werkstück mittels der Durchschneidelemente durchtrennt wird.
Um nun das Verfahren zum Trennen des Werkstücks mittels des Werkzeugs besonders einfach und/oder aufwandsarm ausführbar zu gestalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der jeweilige Werkzeugteil eine Federeinrichtung aufweist, mittels derer das jeweilige Anschneidelement des jeweiligen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung federnd gelagert ist, sodass bei dem Bewegen der Werkzeugteile in die Durschneidstellung das jeweilige Anschneidelement unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement des jeweiligen Werkzeugteils entlang der Schließrichtung bewegt wird.
Mittels dieses Verfahrens ist es besonders aufwandsarm und/oder einfach möglich, das Werkstück gratfrei zu trennen, wodurch ein Nacharbeiten an dem Werkstück, um einen durch das Trennen verursachten Grat zu entfernen, obsolet ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

1 in schematischer und perspektivischer Darstellung ein Werkzeug zum gratfreien Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks;
2 in schematischer Darstellung das Werkzeug mit einem zwischen zwei Werkzeugteilen angeordneten Werkstück;
3 in schematischer Darstellung das Werkzeug in einer Anschneidstellung;
4 in schematischer Darstellung das Werkzeug in einer Zwischenstellung;
5 in schematischer Darstellung das Werkzeug, während ein Durchschneiden des Werkstücks erfolgt;
6 in schematischer Darstellung das Werkzeug mit dem in zwei Werkstückanteile durchtrennten Werkstück; und
7 in schematischer und höher detaillierter Darstellung einen in 3 markierten Bereich A.

Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichem Bezugszeichen versehen. Das erfindungsgemäße Werkzeug und das erfindungsgemäße zugehörige Verfahren werden im Folgenden anhand einer gemeinsamen Beschreibung erklärt.
Ein in 1 schematisch und perspektivisch dargestelltes Werkzeug 1 zum gratfreien Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks 2 weist einen ersten Werkzeugteil 3 und einen zweiten Werkzeugteil 4 auf. Die beiden Werkzeugteile 3, 4 sind zueinander gegenüberliegend und entgegengesetzt zueinander angeordnet. Zwischen den beiden Werkzeugteilen 3, 4 ist das Werkstück 2 angeordnet bzw. anordenbar. Der jeweilige Werkzeugteil 3, 4 weist ein Anschneidelement 5, 7 und ein Durchschneidelement 6, 8 auf. Das bedeutet, dass der erste Werkzeugteil 3 ein erstes Anschneidelement 5 und ein erstes Durchschneidelement 6 aufweist, wohingegen der zweite Werkzeugteil 4 ein zweites Anschneidelement 7 und ein zweites Durchschneidelement 8 aufweist.
Das Werkzeug 1 kann insbesondere ein pressengebundenes Werkzeug sein, sodass der erste Werkzeugteil 3 und/oder der zweite Werkzeugteil 4 mittels einer an sich bekannten Presse aufeinander zu bewegbar sind. Im vorliegenden Beispiel weist der erste Werkzeugteil 3 ein einem Pressenoberteil zugeordnetes Trägerelement 9 auf, und der zweite Werkzeugteil 3 weist ein einem Pressenunterteil zugeordnetes Trägerelement 10 auf.
An dem jeweiligen Trägerelement 9, 10 ist das entsprechende Durchschneidelement 6, 8 fest, das heißt unbewegbar, angeordnet. Das entsprechende Anschneidelement 5, 7 ist an dem jeweiligen Trägerelement 9, 10 entlang einer Schließrichtung 11 des Werkzeugs 1 bewegbar gehalten. Hierfür weist das Werkzeug 1 zwei Federeinrichtungen 12, 13 auf, wobei der erste Werkzeugteil 3 die erste Federeinrichtung 12 umfasst und der zweite Werkzeugteil 4 die zweite Federeinrichtung 13 umfasst. Besonders bevorzugt weist die jeweilige Federeinrichtung wenigstens eine Gasdruckfeder 14 auf, da diese besonders einfach hinsichtlich deren Federkonstanten einstellbar sind.
Zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 ist das Werkstück 2 anordenbar oder angeordnet, und die Werkzeugteile 3, 4 sind entlang der Schließrichtung 11 aus einer offenen Stellung über eine Anschneidstellung in eine Durchschneidstellung aufeinander zu bewegbar, insbesondere indem mittels der dem Werkzeug 1 zugeordneten Presse das Pressenoberteil und das Pressenunterteil aufeinander zu bewegt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Pressenunterteil fest auf einer Basis, worauf die Presse aufgestellt ist, ruht, wobei bei einem Schließen des Werkzeugs bzw. bei einem Schließen der Presse das Pressenoberteil und infolgedessen der erste Werkzeugteil 3 relativ zu dem zweiten Werkzeugteil 4 in Richtung zu diesem hin, das heißt also in Schließrichtung 11, bewegt wird. In diesem Fall ist das Trägerelement 9 fest mit dem Pressenoberteil verbunden, sodass das Trägerelement 9 mittels des Pressenoberteils bewegbar ist.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung das Werkzeug 1 mit dem zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 angeordneten Werkstück 2, wobei das Anschneidelement 5 und das Durchschneidelement 8 miteinander eine Halteeinrichtung 15 bilden, in welcher das Werkstück 2 zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 gehalten ist. Denn das Anschneidelement 5 und das Durchschneidelement 8 liegen entlang der Schließrichtung 11 des Werkzeugs 1 einander gegenüber, sodass bei einem Schließen des Werkzeugs 1 bzw. bei einem Bewegen des ersten Werkzeugteils 3 in Schließrichtung 11 das Anschneidelement 5 und das Durchschneidelement 8 das Werkstück 2 zwischeneinander einspannen. In analoger Weise bilden das Anschneidelement 7 und das Durchschneidelement 6 ebenfalls eine mit der Halteeinrichtung 15 vergleichbare, weitere Halteeinrichtung 16.
Im Zusammenhang mit dem Verfahren zum gratfreien Trennen des Werkstücks 2 wird also zunächst der obere Werkzeugteil 3 so weit in Richtung hin zu dem unteren Werkzeugteil 4 bewegt, dass das Werkstück 2 mittels der Halteeinrichtung 15 zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 gehalten wird. Hierbei drückt das Anschneidelement 5, in seiner Funktion als ein Niederhalter, das Werkstück 2 in Schließrichtung 11. Gleichzeitig blockiert das Anschneidelement 7 eine weitere Bewegung des Werkstücks 2 in Schließrichtung 11, sodass das Werkstück 2 zwischen den Anschneidelementen 5, 7 „angeschnitten“ wird, das heißt plastisch verformt wird. Hierzu ist die jeweilige Federkonstante der jeweiligen Federeinrichtung 12, 13 derart bestimmt bzw. ausgelegt, dass beim Bewegen der Werkzeugteile 3, 4 in die Anschneidstellung das Werkstück 2 zwar mittels der Anschneidelemente 5, 7 angeschnitten, das heißt plastisch verformt wird, aber ein Trennen des Materials des Werkstücks 2 durch die Anschneidelemente unterbleibt.
Die Federeinrichtungen 12, 13 sind in dem offenen Zustand des Werkzeugs 1, das heißt, wenn die Werkzeugteile 3, 4 voneinander und jeweils von dem Werkstück 2 entfernt sind, zumindest im Wesentlichen entspannt. Werden die beiden Werkzeugteile 3, 4 entlang der Schließrichtung 11 des Werkzeugs 1 wie dargelegt aufeinander zubewegt, kommen zunächst die Anschneidelemente 5, 7 in direkten Kontakt mit dem Werkstück 2. Dieser Zustand ist in 2 dargestellt. Bei einem weiteren Schließen des Werkzeugs 1 dringen die Anschneidelemente 5, 7 entsprechend den Federkonstanten der jeweils den Anschneidelementen 5, 7 zugeordneten Federeinrichtungen 12, 13 unter einem Verformen des Werkstücks und unter einem Spannen der Federeinrichtungen 12, 13 in das Werkstück 2 ein, wobei ein Trennen bzw. Aufbrechen von Fasern des Werkstücks 2 unterbleibt.
In 3 ist das Werkzeug 1 in der Anschneidstellung dargestellt, wobei besonders gut in dem Bereich A zu erkennen ist, dass das Werkstück 2 entlang der Schließrichtung 11 in der Anschneidstellung des Werkzeugs 1 bzw. der Werkzeugteile 3, 4 einen Versatz aufweist, da das Werkstück 2 in der Anschneidstellung plastisch verformt ist. Das Werkstück 2 wird zwischen dem Anschneidelement 5 und dem Durchschneidelement 8, das heißt durch die Halteeinrichtung 15, zwischen den Werkzeugteilen 3, 4 gehalten und nicht weiter in Schließrichtung 11 bewegt. Da die Federeinrichtung 13 eine Federkonstante aufweist, die ein weiteres Bewegen des Werkstücks 2 in Schließrichtung 11 unterbindet, erfährt das Werkstück 2 die plastische Verformung im Bereich A.
4 zeigt in schematischer Darstellung das Werkzeug 1 in einer Zwischenstellung. Das bedeutet, dass die Werkzeugteile 3, 4 bzw. das Werkzeug 1 weiter geschlossen wird, über die Anschneidstellung hinaus, wobei sich eine Stößelrichtung bzw. Hubrichtung nicht ändert. Mit anderen Worten werden die Werkzeugteile 3, 4 entlang der Schließrichtung 11 weiter aufeinander zu bewegt, wobei sich das Anschneidelement 5 und das Durchschneidelement 6 als auch das Anschneidelement 7 und das Durchschneidelement 8 unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung 12, 13 relativ zueinander und entlang der Schließrichtung 11 bewegen. Denn da das Trägerelement 9 in Schließrichtung 11 aus der Anschneidstellung heraus weiter in Richtung zu dem Trägerelement 10 bewegt wird, wird einerseits die Federeinrichtung 12 gespannt, da das Anschneidelement 5 bereits über das Werkstück 2 in indirektem Kontakt mit dem Durchschneidelement 8 steht, das ein weiteres Bewegen des Anschneidelements 5 in Schließrichtung 11 unterbindet. Andererseits steht das fest mit dem Trägerelement 9 verbundene Durchschneidelement 6 über das Werkstück 2 in indirektem Kontakt mit dem Anschneidelement 7, das fest mit der Federeinrichtung 13 verbunden ist, sodass durch das Bewegen des Trägerelements 9 in Schließrichtung 11 das Anschneidelement 5 unter Spannen der Federeinrichtung 13 mittels des Durchschneidelements 6 über das Werkstück 2 in Schließrichtung 11 gedrückt wird. Mittels der Halteeinrichtung 16, das heißt mittels des Durchschneidelements 6 und des Anschneidelements 7, wird das Werkstück 2 unter einem Verformen desselben in Schließrichtung 11 bewegt. In Schließrichtung 11 betrachtet, wird der in der Anschneidstellung teilweise vor bzw. oberhalb des Werkstückanteils 2a angeordnete Werkstückanteil 2b in Bezug zu dem Werkstückanteil 2a in Schließrichtung 11 bewegt, und zwar dadurch, dass das Werkzeug 1 aus der Anschneidstellung in die Zwischenstellung bewegt wird.
5 zeigt schematisch das Werkzeug 1, während ein Durchschneiden des Werkstücks 2 erfolgt. Das heißt die Werkzeugteile 3, 4 werden aus der Anschneidstellung (3) über die Zwischenstellung (4) hinaus in Schließrichtung 11 bewegt, indem mittels der Presse das Trägerelement 9 weiter in Schließrichtung 11 hin zu dem Trägerelement 10 bewegt wird. Hierbei werden das Durchschneidelement 6 in Bezug zu dem Anschneidelement 5 und das Anschneidelement 7 in Bezug zu dem Durchschneidelement 8 in Schließrichtung 11 bewegt, wobei die Federeinrichtungen 12, 13 bzw. die Gasdruckfedern 14 weiter gespannt werden. Da der Werkstückanteil 2a zwischen dem Anschneidelement 5 und dem Durchschneidelement 8 fixiert bzw. gehalten ist, wird der in der Zwischenstellung noch stoffschlüssig mit dem Werkstückanteil 2a verbundene Werkstückanteil 2b mittels der Halteeinrichtung 16 bzw. mittels des Durchschneidelements 6 und des Anschneidelements 7 in Schließrichtung 11 bewegt. Während beim Anschneiden die beiden Anschneidelemente 5, 7 auf das Werkstück 2 einwirken, wirken beim Durchschneiden die Durchschneidelemente 6, 8 auf das Werkstück 2 ein. Bei dem Verfahren werden die beiden Werkzeugteile 3, 4 so weit aufeinander zubewegt, bis das Werkstück 2 durchschnitten ist.
6 zeigt in schematischer Darstellung das Werkzeug 1 mit dem in die zwei Werkstückanteile 2a, 2b durchtrennten Werkstück 2. Demnach wird das Werkzeug 1 so weit geschlossen, bis das Werkstück 2 mittels der Durchschneidelemente 6, 8 durchtrennt ist. Da mittels der Presse das Trägerelement 9 ausgehend von der in 5 gezeigten Stellung des Werkzeugs 1 weiter in Richtung zu dem Trägerelement 10 hin, das heißt in Schließrichtung 11, bewegt wird, werden die Federeinrichtungen 12, 13 bzw. die Gasdruckfedern 14 weiter gespannt, da das Durchschneidelement 6 in Bezug zu dem Anschneidelement 5 und das Anschneidelement 7 in Bezug zu dem Durchschneidelement 8 weiterbewegt werden.
7 zeigt in einer schematischen und höher detaillierten Darstellung den in 3 markierten Bereich A. Die Durchschneidelemente 6, 8 als auch die Anschneidelemente 5, 7 sind über einen Spalt 17 entlang einer senkrecht zur Schließrichtung 11 verlaufenden Richtung 18 voneinander beabstandet. Der Spalt 17 weist eine Breite 19 auf, die einen direkten Einfluss auf eine zum Anschneiden und/oder Durchschneiden erforderliche Schnittkraft hat, die mittels des Werkzeugs 1 auf das Werkstück 2 aufzubringen ist, um dieses anzuschneiden bzw. durchzuschneiden. Je größer die Breite 19 ist, desto geringer ist die mittels des Werkzeugs 1 auf das Werkstück 2 aufzubringende Schnittkraft. Hieraus folgt ein geringerer Verschleiß der Schneidelemente 5, 6, 7, 8, je größer die Breite 19 gewählt wird. Bei dem Verfahren bzw. bei dem Werkzeug 1 wird, wie bereits beschrieben, das Werkstück 2 während des Anschneidens und Durchschneidens in den Halteeinrichtungen 15, 16 gehalten. Daher ist es möglich, die Breite 19 besonders groß zu wählen, wobei eine Genauigkeit beim Anschneiden bzw. Durchschneiden des Werkstücks 2 erhalten bleibt. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Breite 19 mehr als 5 % einer Materialdicke 20 des Werkstücks 2 beträgt. Die Materialdicke 20 ist zu verstehen als eine Stärke des Werkstücks 2, dessen mechanische und/oder geometrische Eigenschaften noch nicht wesentlich durch das Werkzeug 1 beeinflusst sind. Beispielsweise kann es sich bei der Materialdicke 20 um eine Wandstärke des Werkstücks 2, insbesondere des jeweiligen Werkstückanteils 2a, 2b, handeln. Bevorzugt beträgt die Breite 19 mehr als 10 % der Materialdicke 20 des Werkstücks 2. Noch bevorzugter beträgt die Breite 19 mehr als 20 % der Materialdicke 20, wobei sich ein Wert von 25 % der Materialdicke 20 für die Breite 19 als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.
Insgesamt zeigt die Erfindung, dass das Werkzeug 1 besonders einfach und/oder aufwandsarm zu betreiben ist und mittels des Verfahrens, bei welchem das Werkzeug 1 eingesetzt wird, ebenfalls besonders einfach und/oder aufwandsarm ist, um das Werkstück 2 gratfrei zu trennen, insbesondere durchzuschneiden. Weiter vorteilhaft ist, dass mittels des hierin vorgestellten Konterschneidens des Werkstücks 2 kein oder lediglich besonders wenig Schnittmehl anfällt, das sich in nachteiliger Weise auf einer Oberfläche des Werkstücks 2 absetzen könnte. Kommt das Werkzeug 1 bzw. das Verfahren bei einer Fertigung, insbesondere Serienfertigung, von Außenhautbauteilen für Kraftfahrzeuge zum Einsatz, ist das sich auf der Oberfläche des Werkstücks 2 absetzende Schnittmehl besonders nachteilig, da das mittels des Werkzeugs 1 bzw. mittels des Verfahrens zurechtgeschnittene Werkstück 2 in einem auf das Trennen folgenden Formprozess, zum Beispiel einem Pressprozess, eine dreidimensionale Form verlieren wird. Befindet sich auf der Oberfläche des Werkstücks 2 Schnittmehl, so verursacht dieses bei der Formgebung mittels des Pressens unschöne und qualitativ nachteilige Eindruckstellen an dem Außenhautbauteil. Es ist daher wünschenswert und mittels des Verfahrens bzw. mittels des Werkzeugs 1 sichergestellt, dass kein Schnittmehl anfällt und den auf das Trennen folgenden Pressprozess nachteilig beeinträchtigt. Denn aufgrund des Konterschneidens des Werkstücks 2 erfolgt die letztendliche Materialtrennung, das heißt das Durchschneiden des Werkstücks 2, unter Ausbildung eines besonders kleinen Bruchs, der annähernd kein Schnittmehl freigibt.
Bezugszeichenliste

1: Werkzeug
2: Werkstück
2a: Werkstückanteil
2b: Werkstückanteil
3: Werkzeugteil
4: Werkzeugteil
5: Anschneidelement
6: Durchschneidelement
7: Anschneidelement
8: Durchschneidelement
9: Trägerelement
10: Trägerelement
11: Schließrichtung
12: Federeinrichtung
13: Federeinrichtung
14: Gasdruckfeder
15: Halteeinrichtung
16: Halteeinrichtung
17: Spalt
18: Richtung
19: Breite
20: Materialdicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014208952 A1 [0003]
DE 3931320 C1 [0004]

Claims

Werkzeug (1) zum Anschneiden und Durchschneiden eines Werkstücks (2, 2a, 2b), mit einem ersten Werkzeugteil (3) und einem dem ersten Werkzeugteil (3) gegenüberliegenden, zweiten Werkzeugteil (4), zwischen denen das Werkstück (2, 2a, 2b) anordenbar ist, wobei die Werkzeugteile (3, 4) entlang einer Schließrichtung (11) aus einer offenen Stellung über eine Anschneidstellung in eine Durchschneidstellung aufeinander zu bewegbar sind und jeweils ein Durchschneidelement (6, 8) zum Durchschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) und ein relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) entlang der Schließrichtung (11) bewegbares Anschneidelement (5, 7) zum Anschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Werkzeugteil (3, 4) eine Federeinrichtung (12, 13) aufweist, mittels derer das jeweilige Anschneidelement (5, 7) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) federnd gelagert und dadurch unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung (12, 13) relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) bewegbar ist.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federkonstante der jeweiligen Federeinrichtung (12, 13) derart ausgelegt ist, dass beim Bewegen der Werkzeugteile (3, 4) in die Anschneidstellung das Anschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) mittels der Anscheidelemente (5, 7) bewirkbar ist und ein durch die Anschneidelemente (5, 7) bewirktes Durchschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) unterbleibt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Federeinrichtung (12, 13) eine einstellbare Federkonstante aufweist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Federeinrichtung (12, 13) wenigstens eine Gasdruckfeder (14) aufweist.
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anschneidelement (5, 7) eines der Werkzeugteile (3, 4) das Durchschneidelement (6, 8) des anderen Werkzeugteils (4, 3) entlang der Schließrichtung (11) gegenüberliegt, wobei dem Anschneidelement (5, 7) des anderen Werkzeugteils (4, 3) das Durchschneidelement (6, 8) des einen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) gegenüberliegt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine durch das jeweilige Anschneidelement (5, 7) und das dem jeweiligen Anschneidelement (5, 7) gegenüberliegende Durchschneidelement (6, 8) gebildete Halteeinrichtung (15, 16) zum Halten des Werkstücks (2, 2a, 2b).
Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (17), über welchen das Durschneidelement (6, 8) und das Anschneidelement (5, 7) zumindest eines der Werkzeugteile (3, 4) entlang einer senkrecht zur Schließrichtung (11) verlaufenden Richtung (18) voneinander beanstandet sind, eine entlang der Richtung (18) verlaufende Breite (19) aufweist, welche mehr als 5 %, insbesondere mehr als 10 %, einer Materialdicke (20) des Werkstücks (2, 2a, 2b) beträgt.
Werkzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (19) mehr als 20 % der Materialdicke (20) beträgt.
Verfahren zum Trennen eines Werkstücks (2, 2a, 2b) mittels eines Werkzeugs (1), mit den Schritten: - Anordnen des Werkstücks (2, 2a, 2b) zwischen einem ersten Werkzeugteil (3) und einem dem ersten Werkzeugteil (3) entlang einer Schließrichtung (11) gegenüberliegenden, zweiten Werkzeugteil (4) des Werkzeugs (1), dessen jeweiliger Werkzeugteil (3, 4) ein Durchschneidelement (6, 8) zum Durchschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) und ein relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) entlang der Schließrichtung (11) bewegbares Anschneidelement (5, 7) zum Anschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) aufweist; - Anschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b), indem die Werkzeugteile (3, 4) aus einer offenen Stellung entlang der Schließrichtung (11) aufeinander zu und dadurch in eine Anschneidstellung bewegt werden, wodurch das Werkstück (2, 2a, 2b) mittels der Anschneidelemente (5, 7) plastisch verformt wird und ein durch die Anscheidelemente (5, 7) bewirktes Durchschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b) unterbleibt; - Durchschneiden des Werkstücks (2, 2a, 2b), indem die Werkzeugteile (3, 4) aus der Anschneidstellung weiter entlang der Schließrichtung (11) aufeinander zu und dadurch in eine Durchschneidstellung bewegt werden, wodurch das Werkstück (2, 2a, 2b) mittels der Durchschneidelemente (6, 8) durchtrennt wird; dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Werkzeugteil (3, 4) eine Federeinrichtung (12, 13) aufweist, mittels derer das jeweilige Anschneidelement (5, 7) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) federnd gelagert ist, sodass bei dem Bewegen der Werkzeugteile (3, 4) in die Durchschneidstellung das jeweilige Anscheidelement (5, 7) unter Spannen der jeweiligen Federeinrichtung (12, 13) relativ zu dem jeweiligen Durchschneidelement (6, 8) des jeweiligen Werkzeugteils (3, 4) entlang der Schließrichtung (11) bewegt wird.