DE102019129787A1

DE102019129787A1 - Werkzeug und Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen

Info

Publication number: DE102019129787A1
Application number: DE102019129787.7A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Abiko
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-05-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine (1) mit einem Oberwerkzeug (11), welches einen Grundkörper (33) und einen Einspannschaft (34) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und mit einem am Grundkörper (33) vorgesehenen Bearbeitungswerkzeug (37), mit einem Abstreifer (51), welcher getrennt vom Oberwerkzeug (11) vorgesehen ist, der eine zur Längsachse (65) des Abstreifers (51) ausgerichtete Öffnung (53) aufweist, durch welche sich das Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeuges (11) in Richtung auf ein Unterwerkzeug (9) erstreckt und welcher eine Unterseite (57) umfasst, die zum Unterwerkzeug (9) ausgerichtet ist, mit einem Unterwerkzeug (9), welches eine Matrize (71) mit einer Matrizenfläche (72) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist und mit einem an der Matrize (71) vorgesehenen Gegenwerkzeug (74), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeuges (11) zusammenwirkt, wobei das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung (23, 24) mit einem Arbeitshub aufeinander zu bewegbar sind und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Bearbeitungsebene gebildet wird, wobei an dem Abstreifer (51) ein Führungselement (54) vorgesehen ist, welches zumindest eine Führungsfläche (66, 67) zur Führung des Bearbeitungswerkzeugs (37) während des Arbeitshubes entlang der Positionsachse (35) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine.
Aus der EP 2 669 024 A1 ist ein Stanzwerkzeug für eine Werkzeugmaschine zur stanzenden Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken, vorzugsweise von Blechen, bekannt. Dieses Stanzwerkzeug umfasst einen Stanzstempel und eine Stanzmatrize. Der Stanzstempel ist entlang einer Hubachse in einem Oberwerkzeug geführt. An dem Oberwerkzeug ist ein Niederhalter sowie am stirnseitigen Ende des Niederhalters ein Abstreifer vorgesehen, der bei einer Stanzbearbeitung an der Oberseite des Werkstücks anliegt. Der Abstreifer umfasst eine Öffnung, durch welche der Stanzstempel zur Stanzbearbeitung des Werkstücks hindurchführbar ist, welcher mit einer Matrizenöffnung an einer der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks vorgesehenen Matrize zusammenwirkt.
Aus der EP 2 767 363 A1 ist des Weiteren ein Stanzbearbeitungswerkzeug bekannt, bei welchem an einer zum Werkstück weisenden Stirnseite ein Führungselement fest angeordnet ist, um den Stanzstempel während der Stanzbearbeitung des plattenförmigen Materials hindurchzuführen.
Aus der WO 2018/055182 A1 ist des Weiteren ein Werkzeug zum Bearbeiten eines plattenförmigen Materials bekannt, welches ein Oberwerkzeug mit einem daran angeordneten Bearbeitungswerkzeug, wie beispielsweise einem Stanzstempel, umfasst. Diesem Oberwerkzeug ist ein Abstreifer zugeordnet, der eine Öffnung aufweist, durch welche sich der Stanzstempel zumindest während der Stanzbearbeitung erstreckt. Des Weiteren umfasst das Werkzeug ein Unterwerkzeug mit einer Matrize und einem Gegenwerkzeug, welches mit dem Bearbeitungswerkzeug am Oberwerkzeug bei der Stanzbearbeitung des plattenförmigen Werkstücks zusammenwirkt. Der Abstreifer ist dafür vorgesehen, dass bei einem Rückhub des Oberwerkzeuges nach dem Arbeitshub das bearbeitete Werkstück auf einer Werkstückauflage niedergehalten wird. Die Öffnung des Abstreifers weist bei dem in der Öffnung positionierten Bearbeitungswerkzeug ein so großes Spaltmaß auf, so dass das Bearbeitungswerkzeug durch die Öffnung im Abstreifer frei hindurchgeführt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug bestehend aus einem Oberwerkzeug, einem Abstreifer und einem Unterwerkzeug sowie ein Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken mit einem solchen Werkzeug vorzuschlagen, bei welchem eine Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeuges erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit einem Oberwerkzeug, einem dem Oberwerkzeug zugeordneten Abstreifer sowie einem Unterwerkzeug gelöst, bei welchem der Abstreifer ein Führungselement aufweist, welches zumindest eine Führungsfläche für das Bearbeitungswerkzeug umfasst. Durch diese Führungsfläche des Führungselementes kann das Bearbeitungswerkzeug während der Bearbeitung des plattenförmigen Materials, insbesondere der Stanzbearbeitung, zusätzlich durch den Abstreifer geführt werden. Das Bearbeitungswerkzeug kann durch das Führungselement des Abstreifers bei einer Hubbewegung entlang seiner Positionsachse in Hubrichtung während des Arbeitshubes geführt als auch gegen Querkräfte während des Arbeitshubes abgestützt werden. Dadurch wird ein vorzeitiges Brechen von dem Bearbeitungswerkzeug nach wenigen Arbeitshüben verhindert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn ein plattenförmiges Material bzw. Werkstück mit Durchgangsöffnungen zu bearbeiten ist, deren Durchmesser oder Querschnitt kleiner als die Dicke des plattenförmigen Materials ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Führungselement schwimmend an dem Abstreifer gelagert ist. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass ein durch die Bearbeitungsmaschine bedingter Toleranzausgleich zwischen dem Abstreifer und dem Oberwerkzeug ermöglicht ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Werkzeuges sieht vor, dass das Führungselement in der Ebene senkrecht zur Längsachse des Abstreifers bzw. senkrecht zur Positionsachse des Oberwerkzeugs bewegbar geführt ist. Somit kann das Führungselement in der Ebene, welche parallel zur Erstreckungsebene des plattenförmigen Werkstückes ist, in beliebiger Richtung bewegbar vom Abstreifer aufgenommen sein, um Toleranzen bei der Positionierung des Abstreifers zum Oberwerkzeug auszugleichen.
Das Führungselement an dem Abstreifer ist des Weiteren in Richtung zur Längsachse des Abstreifers bewegbar, wobei der Bewegungsumfang in Richtung zur Längsachse kleiner als der Bewegungsumfang senkrecht zur Längsachse des Abstreifers ist. Dadurch kann der Abstreifer mit dem darin angeordneten Führungselement auch bei einer aktiven Aufbringung einer Niederhaltekraft über den Abstreifer auf das plattenförmige Werkstück eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Freiheitsgrad des Führungselementes in X- und Y-Richtung das 5- bis 15-fache, insbesondere das 10-fache, von dem Freiheitsgrad eines Führungselementes in Z-Richtung aufweisen. Insbesondere kann der Freiheitsgrad in X- und Y-Richtung beispielsweise 0,5 mm bis 1,5 mm umfassen und der Freiheitsgrad in Z-Richtung 0,05 mm bis 0,15 mm betragen.
Vorteilhafterweise ist das Führungselement durch eine lösbare Befestigung an dem Abstreifer vorgesehen. Dadurch ist ein einfacher Austausch bei einem Verschleiß einer Anlagefläche oder Führungsfläche des Führungselementes oder auch bei einem Wechsel in der Größe oder Querschnittsgeometrie des Bearbeitungswerkzeuges in dem Oberwerkzeug möglich.
Bevorzugt sind für die lösbare Befestigung Passschrauben vorgesehen, wodurch ermöglicht ist, dass das Führungselement in einer definierten Position und mit einem definierten Spiel in und/oder entlang der Längsachse des Abstreifers bewegbar gelagert ist.
Das Führungselement weist bevorzugt eine Anlagefläche auf, welche zum Unterwerkzeug ausgerichtet ist. Diese Anlagefläche ist vorteilhafterweise von einer Unterseite des Abstreifers umgeben und gegenüber dieser Unterseite hervorstehend ausgebildet. Dadurch liegt nur die Anlagefläche des Führungselementes auf dem Werkstück auf.
An dem Führungselement ist zumindest eine Führungsfläche für das Bearbeitungswerkzeug vorgesehen, welche parallel zur Längsachse des Abstreifers ausgerichtet ist. Vorzugsweise grenzt eine der Führungsflächen an die Anlagefläche des Führungselementes an. Somit kann das Bearbeitungswerkzeug unmittelbar bis zur Bearbeitungsstelle am plattenförmigen Werkstück geführt werden.
Das Führungselement weist bevorzugt entfernt zur ersten Führungsfläche eine weitere oder zweite Führungsfläche auf, die vorzugsweise getrennt zur ersten Führungsfläche und insbesondere koaxial zur ersten Führungsfläche vorgesehen ist. Durch die zweite Führungsfläche wird beispielsweise der Stanzstempel des Bearbeitungswerkzeugs geführt und durch die erste Führungsfläche der Schaft des Bearbeitungswerkzeuges. Der Durchmesser oder Querschnitt des Schaftes ist größer als der des Stanzstempels. Dadurch kann die Lagerung und Führung des Bearbeitungswerkzeugs verbessert und somit auch die Bearbeitungsqualität erhöht werden.
Der Abstreifer weist bevorzugt eine zentrale Öffnung auf, die zur Längsachse des Abstreifers ausgerichtet ist. In der Öffnung des Abstreifers ist das Führungselement mit der zumindest einen Führungsfläche positioniert. Die Anlagefläche des Führungselementes ist in der Ebene der Unterseite des Abstreifers positionierbar oder steht gegenüber dieser hervor. Vorteilhafterweise wird die Anlagefläche des Führungselementes geringfügig hervorstehend, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, zur Unterseite positioniert, wodurch eine nahezu abdruckfreie oder abdruckfreie Bearbeitung des plattenförmigen Materials, insbesondere durch Stanzbearbeitung, ermöglicht ist.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Größe der Anlagefläche des Führungselementes gleich groß oder kleiner als die Auflagefläche der Matrize am Unterwerkzeug ist. Dadurch kann die Bearbeitungsqualität durch Vermeidung von Abdrücken auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Materials erhöht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Werkzeuges sieht vor, dass die Matrize in einem Zwischenring aufgenommen ist und der Zwischenring eine ringförmige Auflagefläche aufweist und die Unterseite des Abstreifers der ringförmigen Auflagefläche des Zwischenrings gegenüberliegt. Vorzugsweise ist die Größe der Unterseite gleich oder kleiner als die Auflagefläche ausgebildet. Dadurch kann die Unterseite des Abstreifers hinreichend groß ausgebildet sein, um während der Bearbeitung das plattenförmige Werkstück niederzuhalten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Werkzeuges sieht vor, dass zwischen dem Führungselement und dem Abstreifer ein Schmiermittelelement und/oder ein Gleitelement vorgesehen ist. Dadurch kann zum einen die schwimmende Lagerung zwischen dem Führungselement und dem Abstreifer begünstigt werden. Zum anderen kann das durch die zumindest eine Führungsfläche des Führungselementes hindurchgeführte Bearbeitungswerkzeug mit Schmiermittel für eine verbesserte Bearbeitung, insbesondere Stanzbearbeitung, versorgt werden.
Des Weiteren kann bevorzugt an einer Führungshülse des Führungselementes zumindest eine Durchgangsbohrung vorgesehen sein, durch welche ein Schmiermittel der zumindest einen in der Führungshülse angeordneten Führungsfläche zuführbar ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken gelöst, bei welchem bei einem Werkzeug, welches ein Oberwerkzeug, einen diesem zugeordneten Abstreifer sowie ein Unterwerkzeug umfasst, das zu bearbeitende plattenförmige Material zwischen dem Abstreifer und dem Unterwerkzeug positioniert wird, wobei ein Bearbeitungswerkzeug des Oberwerkzeuges in einem Führungselement, welches an dem Abstreifer vorgesehen ist, durch zumindest eine Führungsfläche während des Arbeitshubes entlang der Längsachse des Abstreifers und/oder entlang der Positionierachse des Oberwerkzeuges geführt und gegen Querkräfte seitlich abgestützt wird. Insbesondere bei im Durchmesser oder im Querschnitt kleinen Bearbeitungswerkzeugen, welche bevorzugt kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstücks bzw. Materials sind, kann dadurch eine vorzeitige Beschädigung des Bearbeitungswerkzeuges durch Krümmung oder Brechen bereits nach wenigen Arbeitshüben verhindert sein. Die Standzeit wird verlängert. Des Weiteren wird die Bearbeitungsqualität des plattenförmigen Materials erhöht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass vor Beginn einer Bearbeitung des plattenförmigen Werkstücks mit dem Bearbeitungswerkzeug der Abstreifer, vorzugsweise dem Führungselement am Abstreifer, auf die Matrize zugeführt und das Werkstück zwischen dem Abstreifer und der Matrize geklemmt gehalten wird und erst darauffolgend der Arbeitshub für das Bearbeitungswerkzeug angesteuert wird. Vorteilhafterweise kann dabei eine Niederhaltekraft von beispielsweise bis zu 200 kN, insbesondere 20 kN aufgebracht werden.
Alternativ ist vorgesehen, dass vor Beginn einer Bearbeitung, insbesondere Stanzbearbeitung, mit dem Bearbeitungswerkzeug der Abstreifer auf die Matrize zugeführt und oberhalb des plattenförmigen Werkstückes berührungsfrei zum plattenförmigen Werkstück positioniert wird und darauffolgend der Arbeitshub des Bearbeitungswerkzeugs angesteuert wird. Diese passive Positionierung des Abstreifers zum plattenförmigen Werkstück weist den Vorteil auf, dass eine höhere Taktung bei der Werkstückbearbeitung ermöglicht wird und dennoch bei Rückhub des Oberwerkzeuges ein Abstreifen des Werkstückes von dem Bearbeitungswerkzeug sichergestellt wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Bearbeitungswerkzeug durch Zuführen eines Schmiermittels, insbesondere durch Aufsprühen, auf oder an das Führungselement geschmiert wird. Vorteilhafterweise kann das Führungselement Öffnungen aufweisen, durch welche das Schmiermittel an das Bearbeitungswerkzeug, insbesondere den Stanzstempel, gelangt.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Abstreifer und dem Führungselement eine Schmiermittelelement und/oder Gleitelement positioniert wird. Dadurch kann die schwimmende Lagerung unterstützt werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine,
2 eine schematische Schnittansicht eines Werkzeuges, und
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abstreifers mit einem Führungselement.

In 1 ist eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt, welche beispielsweise als Stanz- und Biegemaschine ausgebildet ist. Diese Werkzeugmaschine 1 umfasst eine Tragstruktur mit einem geschlossenen Maschinenrahmen 2. Dieser umfasst zwei horizontale Rahmenschenkel 3, 4 sowie zwei vertikale Rahmenschenkel 5 und 6. Der Maschinenrahmen 2 umschließt einen Rahmeninnenraum 7, der den Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine 1 mit einem Oberwerkzeug 11 und einem Unterwerkzeug 9 bildet.
Die Werkzeugmaschine 1 dient zur Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken 10, welche der Einfachheit halber in 1 nicht dargestellt sind und können zu Bearbeitungszwecken im Rahmeninnenraum 7 angeordnet werden. Ein zu bearbeitendes Werkstück 10 wird auf eine im Rahmeninnenraum 7 vorgesehene Werkstückabstützung 8 abgelegt. In einer Aussparung der Werkstückabstützung 8 ist am unteren horizontalen Rahmenschenkel 4 des Maschinenrahmens 2 das Unterwerkzeug 9 gelagert. Die Werkzeugmaschine 1 wird durch eine nummerische Steuerung 15 angesteuert.
Das Oberwerkzeug 11 ist in einer Werkzeugaufnahme an einem unteren Ende eines Stößels 12 fixiert. Der Stößel 12 ist Teil einer Hubantriebsvorrichtung 13, mittels derer das Oberwerkzeug 11 in eine Hubrichtung 23 entlang einer Hubachse 14 bewegt werden kann. Die Hubachse 14 verläuft in Richtung der Z-Achse des Koordinatensystems in 1. Senkrecht zur Hubachse 14 kann die Hubantriebsvorrichtung 13 längs einer Positionierachse 16 in Richtung des Doppelpfeils bewegt werden. Die Positionierachse 16 verläuft in Richtung der Y-Richtung des Koordinatensystems der nummerischen Steuerung 15. Die das Oberwerkzeug 11 aufnehmende Hubantriebsvorrichtung 13 wird mittels eines motorischen Antriebs 17 längs der Positionierachse 16 verfahren.
Die Bewegung des Stößels 12 entlang der Hubachse 14 und die Positionierung der Hubantriebsvorrichtung 13 entlang der Positionierachse 16 erfolgen mittels einer motorischen Antriebsanordnung 17, insbesondere Spindelantriebsanordnung, mit einer in Richtung der Positionierachse 16 verlaufenden und mit dem Maschinenrahmen 2 fest verbundenen Antriebsspindel 18. Geführt wird die Hubantriebsvorrichtung 13 bei Bewegungen längs der Positionierachse 16 an drei Führungsschienen 19 des oberen Rahmenschenkels 3, von denen in 1 zwei Führungsschienen 19 zu erkennen sind. Die eine übrige Führungsschiene 19 verläuft parallel zur sichtbaren Führungsschiene 19 und ist von dieser in Richtung X-Achse des Koordinatensystems der nummerischen Steuerung 15 beabstandet. Auf den Führungsschienen 19 laufen Führungsschuhe 20 der Hubantriebsvorrichtung 13. Der gegenseitige Eingriff der Führungsschiene 19 und der Führungsschuhe 20 ist dergestalt, dass diese Verbindung zwischen den Führungsschienen 19 und den Führungsschuhen 20 auch eine in vertikaler Richtung wirkende Last aufnehmen kann. Dementsprechend ist die Hubvorrichtung 13 über die Führungsschuhe 20 und die Führungsschienen 19 am Maschinenrahmen 2 aufgehängt. Ein weiterer Bestandteil der Hubantriebsvorrichtung 13 ist ein Keilgetriebe 21, durch welches eine Lage des Oberwerkzeuges 11 relativ zum Unterwerkzeug 9 einstellbar ist.
Das Unterwerkzeug 9 ist entlang einer unteren Positionierachse 25 verfahrbar aufgenommen. Diese untere Positionierachse 25 verläuft in Richtung der Y-Achse des Koordinatensystems der nummerischen Steuerung 15. Vorzugsweise ist die untere Positionierachse 25 parallel zur oberen Positionierachse 16 ausgerichtet. Das Unterwerkzeug 9 kann unmittelbar an der unteren Positionierachse 16 mit einer motorischen Antriebsanordnung 26 entlang der Positionierachse 25 verfahren werden. Alternativ oder ergänzend kann das Unterwerkzeug 9 auch an einer Hubantriebsvorrichtung 27 vorgesehen sein, welche entlang der unteren Positionierachse 25 mittels der motorischen Antriebsanordnung 26 verfahrbar ist. Diese Antriebsanordnung 26 ist bevorzugt als Spindelantriebsanordnung ausgebildet. Die untere Hubantriebsvorrichtung 27 kann im Aufbau der oberen Hubantriebsvorrichtung 13 entsprechen. Ebenfalls kann die motorische Antriebsanordnung 26 der motorischen Antriebsanordnung 17 entsprechen.
Die untere Hubantriebsvorrichtung 27 ist ebenfalls an unteren horizontalen Rahmenschenkeln 4 zugeordneten Führungsschienen 19 verschiebbar gelagert. Auf den Führungsschienen 19 laufen Führungsschuhe 20 der Hubantriebsvorrichtung 27, sodass die Verbindung zwischen den Führungsschienen 19 und Führungsschuhen 20 am Unterwerkzeug 9 auch eine in vertikaler Richtung wirkende Last aufnehmen kann. Dementsprechend ist auch die Hubantriebsvorrichtung 27 über die Führungsschuhe 20 und die Führungsschienen 19 am Maschinenrahmen 2 und beabstandet zu den Führungsschienen 19 und Führungsschuhen 20 der oberen Hubantriebsvorrichtung 13 aufgehängt. Auch die Hubantriebsvorrichtung 27 kann ein Keilgetriebe 21 umfassen, durch welches die Lage beziehungsweise Höhe des Unterwerkzeuges 9 entlang einer Hubachse 30, vorzugsweise entlang der Z-Achse, einstellbar ist.
Die Werkzeugmaschine 1 kann alternativ auch nur als eine Stanzmaschine oder als eine Stanz-Kombi-Maschine, insbesondere eine Stanz- und Laserschneidmaschine, ausgebildet sein. Der Aufbau des Maschinenrahmens 2 kann bei solchen Werkzeugmaschinen abweichend zu dem in 1 dargestellten Maschinenrahmen 2 ausgebildet sein. Im Hinblick auf die Aufnahme des Oberwerkzeugs 11 und des Unterwerkzeugs 9 sowie der Ansteuerung für einen Bearbeitungsprozess kann auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen werden.
In 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Werkzeuges 31 dargestellt, welches ein Oberwerkzeug 11, einen Abstreifer 51 sowie ein Unterwerkzeug 9 umfasst.
Das Oberwerkzeug 11 besteht aus einem Grundkörper 33, an welchem ein Einspannschaft 34 vorgesehen ist. An dem Grundkörper 33 ist ein Justierring 32 mit einem Indexierkeil 36 befestigt. Durch den Indexierkeil 36 wird das Oberwerkzeug 11 in der Werkzeugmaschine 1 ausgerichtet. Der Grundkörper 33 weist entlang seiner Positionierachse 35 eine Durchgangsbohrung 39 auf, in welcher ein Bearbeitungswerkzeug 37 einsetzbar ist. Durch beispielsweise einen Verschluss 40, insbesondere eine Verschraubung, kann das Bearbeitungswerkzeug 37 in dem Grundkörper 33 austauschbar positioniert und fixiert sein. Am gegenüberliegenden Ende des Einspannschaftes 34 weist der Grundkörper 33 eine U-förmige Vertiefung 42 auf, die in Richtung auf den Abstreifer 51 offen ausgebildet ist.
Das Bearbeitungswerkzeug 37 ist beispielsweise als ein Stanzbearbeitungswerkzeug ausgebildet, welches einen Schaft 43 sowie einen vorzugsweise gegenüber dem Schaft 43 verjüngten Stanzstempel 44 aufweist. Am stirnseitigen Ende des Stanzstempels 44 ist eine Stempelfläche 45 vorgesehen, welche durch eine Schneidkante 38 begrenzt ist.
Bevorzugt ist der Stanzstempel 44 des Bearbeitungswerkzeugs 37 im Querschnitt rund ausgebildet. Alternativ können auch weitere Querschnitte, wie quadratische, sternförmige, ovale oder rechteckförmige Querschnitte, vorgesehen sein. Bevorzugt ist der Durchmesser des Stanzstempels 44 kleiner als der des Schaftes 43 ausgebildet.
Zwischen dem Abstreifer 51 bzw. Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 9 ist das plattenförmige Werkstück 10 zur Bearbeitung positioniert. Dieses plattenförmige Werkstück 10 liegt auf einer Auflagefläche 72 einer Matrize 71 des Unterwerkzeugs 9 auf. Die Matrize 71 ist bevorzugt in einem Zwischenring 73 angeordnet. Durch den Zwischenring 73 kann die Matrize 71 von einer Hubantriebsvorrichtung 27 aufgenommen sein. In der Matrize 71 ist ein Gegenwerkzeug 74 vorgesehen, welches eine Durchgangsöffnung aufweist und im Querschnitt an die Geometrie des Bearbeitungswerkzeuges 37, insbesondere des Stanzstempels 44, angepasst ist. An dem Zwischenring 73 ist des Weiteren eine ringförmige Auflagefläche 75 vorgesehen. Die Matrizenfläche 72 der Matrize 71 kann bündig zur Auflagefläche 75 ausgerichtet sein oder gegenüber dieser geringfügig erhaben angeordnet sein.
Der Abstreifer 51 ist dem Oberwerkzeug 11 zugeordnet, jedoch getrennt von dem Oberwerkzeug 11 in seiner Verfahrbewegung in Z-Richtung ansteuerbar. Durch die Werkzeugmaschine 1 kann das Oberwerkzeug 11 und der Abstreifer 51 getrennt voneinander verfahren oder angesteuert werden.
Der Abstreifer 51 ist in 2 in einer Schnittansicht und in 3 in einer Explosionsansicht dargestellt. Der Abstreifer 51 ist kreisförmig, insbesondere tellerförmig, ausgebildet. An einem Außenumfang sind jeweils zwei Stiftelemente 52 angeordnet, die radial seitlich hervorstehen. Die beiden Stiftelemente 52 sind in der gleichen Achse liegend am Abstreifer 51 vorgesehen. Der Abstreifer 51 umfasst eine mittlere Öffnung 53, welche zur Längsachse 65 des Abstreifers 51 ausgerichtet ist. In der Öffnung 53 des Abstreifers 51 ist ein Führungselement 54 positioniert. Dieses Führungselement 54 ist schwimmend gelagert zum Abstreifer 51 angeordnet. Das Führungselement 54 umfasst einen Ringbund 55 sowie eine am Ringbund 55 angeordnete Führungshülse 60. Das Führungselement 54 umfasst an seiner Unterseite eine Anlagefläche 56. Diese Anlagefläche 56 ist am Ringbund 55 und der Führungshülse 60 gegenüberliegend vorgesehen. Die Größe der Anlagefläche 56 entspricht bevorzugt der Größe der Matrizenfläche 72 der Matrize 71 oder ist dieser gegenüber kleiner ausgebildet. Die Anlagefläche 56 des Führungselementes 54 schließt an eine Unterseite 57 des Abstreifers 51 an. Diese Unterseite 57 ist kreisförmig ausgebildet. Diese Unterseite 57 weist ebenso wie die Anlagefläche 56 auf das Werkstück 10 bzw. das Unterwerkzeug 9.
Die Anlagefläche 56 des Führungselementes 54 steht gegenüber der Unterseite 57 des Abstreifers 51 hervor.
Das Führungselement 54 ist lösbar mit dem Abstreifer 51 verbunden. Bevorzugt sind lösbare Befestigungsmittel 59, insbesondere eine Verschraubung oder dergleichen vorgesehen. Das Führungselement 54 wird mittels dem Ringbund 55 an einer umlaufenden Schulter 58 des Abstreifers 51 positioniert. Durch die lösbaren Befestigungsmittel 59 wird das Führungselement 54 zur Schulter 58 des Abstreifers 51 gehalten. In dem Abstreifer 51 sind im Bereich der Schulter 58 Durchgangsbohrungen 65 vorgesehen, welche größer als die Befestigungsmittel 59, insbesondere Passschrauben, ausgebildet sind. Diese Passschrauben umfassen einen Befestigungskopf 61, an dem sich ein zylindrischer Abschnitt 62 anschließt, der im Durchmesser kleiner als der Befestigungskopf 61 ist sowie einen Gewindeabschnitt 63, der sich an den zylindrischen Abschnitt 62 anschließt. Durch die Länge des zylindrischen Abschnitts 62, der geringfügig größer ist als ein Befestigungsabschnitt 70 in der Schulter 58, wird das Führungselement 54 mit geringem Spiel in Richtung der Positionsachse 35 aufgenommen. Da die Durchgangsbohrungen 65 in der Schulter 58 größer als der zylindrische Abschnitt 62 der Befestigungselemente 59 ist, kann das Führungselement 54 in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 65 des Abstreifers 51 bzw. senkrecht zur Positionsachse 35 des Oberwerkzeuges 11 schwimmend gelagert aufgenommen werden. Das Führungselement 54 hat somit auch in X- und Y-Richtung einen Freiheitsgrad.
Das Führungselement 54 weist eine erste Führungsfläche 67 auf, die entfernt zur zweiten Führungsfläche 66 angeordnet ist. Diese erste Führungsfläche 67 ist bevorzugt auch getrennt zur zweiten Führungsfläche 66 vorgesehen. Die erste Führungsfläche 67 ist in der Führungshülse 60 angeordnet. Diese Führungshülse 60 erstreckt sich vom Ringbund 55 in Richtung auf das Oberwerkzeug 11. Die erste Führungsfläche 67 greift bevorzugt am Schaft 43 des Bearbeitungswerkzeuges 37 an. Diese zweite Führungsfläche 66 und die erste Führungsfläche 67 sind koaxial zueinander ausgerichtet. Dadurch erfolgt eine bevorzugte Führung des Bearbeitungswerkzeugs 37 entlang der Positionierachse 35 bei einem Arbeitshub.
Die zweite Führungsfläche 66 des Führungselementes 54 grenzt unmittelbar an die Anlagefläche 56 an. Diese zweite Führungsfläche 66 ist im Querschnitt an das Bearbeitungswerkzeug 37 angepasst. Ein Stanzstempel 44 des Bearbeitungswerkzeugs 37 wird durch diese zweite Führungsfläche 66 geführt und gegen Querkräfte seitlich abgestützt. Der Querschnitt des Stanzstempels 44 und der Querschnitt der zweiten Führungsfläche 66 sind passgenau aufeinander angepasst.
Zwischen dem Führungselement 54 und dem Abstreifer 51 kann bevorzugt ein Schmiermittelelement 68 und/oder ein Gleitelement vorgesehen sein. Dieses Schmiermittelelement 68 und/oder Gleitelement begünstigt die schwimmende Lagerung des Führungselementes 54 zum Abstreifer 51. Des Weiteren kann dadurch eine Zuführung eines Schmiermittels zum Bearbeitungswerkzeug 37, insbesondere Stanzstempel 44, erfolgen.
Bevorzugt kann an der Führungshülse 56 des Führungselementes 54 eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 69 vorgesehen sein. Zur Versorgung des Bearbeitungswerkzeuges 37 mit einem Schmiermittel kann ein Sprühnebel auf die Führungshülse 56 des Führungselementes 54 gerichtet werden, so dass dieser Sprühnebel bzw. das Schmiermittel durch die Durchgangsöffnung 69 in das Innere der Führungshülse 56 und zur zweiten Führungsfläche 66 gelangt.
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

EP 2669024 A1 [0002]
EP 2767363 A1 [0003]
WO 2018/055182 A1 [0004]

Claims

Werkzeug zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine (1) - mit einem Oberwerkzeug (11), welches einen Grundkörper (33) und einen Einspannschaft (34) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und mit einem am Grundkörper (33) vorgesehenen Bearbeitungswerkzeug (37), - mit einem Abstreifer (51), welcher getrennt vom Oberwerkzeug (11) vorgesehen ist, der eine zur Längsachse (65) des Abstreifers (51) ausgerichtete Öffnung (53) aufweist, durch welche sich das Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeuges (11) in Richtung auf ein Unterwerkzeug (9) erstreckt und welcher eine Unterseite (57) umfasst, die zum Unterwerkzeug (9) ausgerichtet ist, - mit einem Unterwerkzeug (9), welches eine Matrize (71) mit einer Matrizenfläche (72) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist und mit einem an der Matrize (71) vorgesehenen Gegenwerkzeug (74), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeuges (11) zusammenwirkt, - wobei das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten Werkstücks (10) in einer Hubrichtung (23, 24) mit einem Arbeitshub aufeinander zu bewegbar sind und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Bearbeitungsebene gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, - dass an dem Abstreifer (51) ein Führungselement (54) vorgesehen ist, welches zumindest eine Führungsfläche (66, 67) zur Führung des Bearbeitungswerkzeugs (37) während des Arbeitshubes entlang der Positionsachse (35) umfasst.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) schwimmend an dem Abstreifer (51) gelagert ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) relativ zum Abstreifer (51) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (65) des Abstreifers (51) bewegbar geführt ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) in dem Abstreifer (51) längs der Längsachse (65) des Abstreifers (51) in einem kleineren Bewegungsumfang als senkrecht zur Längsachse (65) des Abstreifers (51) bewegbar geführt ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) durch eine lösbare Befestigung an dem Abstreifer (51) vorgesehen ist, insbesondere durch Passschrauben, befestigt ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) eine Anlagefläche (56) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist, welche zum Unterwerkzeug (9) ausgerichtet ist.
Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (54) zumindest eine erste Führungsfläche (67), vorzugsweise an einer Führungshülse (60) des Führungselementes (54), für das Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeugs (11) aufweist und insbesondere eine zweite Führungsfläche (66) aufweist, welche an die Anlagefläche (56) des Führungselementes (54) angrenzt.
Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsfläche (67) des Führungselements (54) entfernt zur zweiten Führungsfläche (66), vorzugsweise getrennt und insbesondere koaxial vorgesehen ist.
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (37) für eine Stanzbearbeitung ausgebildet ist und einen Schaft (43) mit einem Stanzstempel (44) aufweist und vorzugsweise der Schaft (43) in der ersten Führungsfläche (67) und der Stanzstempel (44) in der zweiten Führungsfläche (66) geführt ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (56) des Führungselementes (54) in der Ebene der Unterseite (57) des Abstreifers (51) positioniert ist oder gegenüber dieser hervorsteht.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Anlagefläche (56) des Führungselementes (54) gleich groß oder kleiner als die Größe der Matrizenfläche (72) der Matrize (71) ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (71) in einem Zwischenring (73) aufgenommen ist und der Zwischenring (73) eine ringförmige Auflagefläche (75) aufweist, die der Unterseite (57) des Abstreifers (51) entspricht oder schmaler ausgebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Führungselement (54) und dem Abstreifer (51) ein Schmiermittelelement (68) und/oder Gleitelement vorgesehen ist und/oder dass an einer Führungshülse (60) des Führungselementes (54) zumindest eine Durchgangsbohrung (69) vorgesehen ist, durch welche ein Schmiermittel der zumindest einen in die Führungshülse (60) angeordneten Führungsfläche (66, 67) zuführbar ist.
Verfahren zum Bearbeiten von plattenförmigen Werkstücken (10), insbesondere Blechen, in einer Bearbeitungsmaschine (1) mit einem Werkzeug (31), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bestehend aus einem Oberwerkzeug (11), einem Abstreifer (51) und einem Unterwerkzeug (9), wobei - das Oberwerkzeug (11) einen Grundkörper (33) und einen Einspannschaft (34) aufweist, die in einer gemeinsamen Positionsachse (35) liegen und mit einem am Grundkörper (33) vorgesehenen Bearbeitungswerkzeug (37), - der Abstreifer (51), der getrennt vom Oberwerkzeug (11) vorgesehen ist, eine zur Längsachse (65) des Abstreifers (51) ausgerichtete Öffnung (53) aufweist, durch welche sich das Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeugs (11) in Richtung auf das Unterwerkzeug (9) erstreckt und mit einer am Abstreifer (51) angeordneten Unterseite (57), die zum Unterwerkzeug (9) ausgerichtet ist, und - das Unterwerkzeug (9) eine Matrize (71) mit einer Matrizenfläche (72) für das plattenförmige Werkstück (10) aufweist und mit einem in der Matrize (71) vorgesehenen Geometrie (74), das während der Bearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (37) des Oberwerkzeuges (11) zusammenwirkt, - bei welchem das Oberwerkzeug (11) und/oder das Unterwerkzeug (9) zur Bearbeitung eines dazwischen angeordneten plattenförmigen Werkstücks (10) mit einem Arbeitshub in zumindest einer Hubrichtung (23, 24) aufeinander zu bewegt werden und zwischen dem Oberwerkzeug (11) und dem Unterwerkzeug (9) eine Arbeitsebene gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, - dass das Bearbeitungswerkzeug (37) in einem Führungselement (54) geführt ist, welches an dem Abstreifer (51) vorgesehen ist, und - dass durch die zumindest eine Führungsfläche (66, 67) des Führungselementes (54) am Abstreifer (51) des Bearbeitungswerkzeugs (37) während des Arbeitshubes in zumindest einer Hubrichtung (23, 24) entlang einer Längsachse (65) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn einer Stanzbearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (37) der Abstreifer (51) auf die Matrize (71) zubewegt und das plattenförmige Werkstück (10) mit dem Abstreifer (51) geklemmt zur Matrize (71) gehalten wird und darauffolgend der Arbeitshub (23, 24) des Bearbeitungswerkzeuges (37) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn einer Stanzbearbeitung mit dem Bearbeitungswerkzeug (37) der Abstreifer (51) auf die Matrize (71) zugeführt und mit Abstand oberhalb des auf der Matrize (71) aufliegenden plattenförmigen Werkstücks (10) ohne Klemmung des Werkstücks (10) positioniert wird und darauffolgend ein Arbeitshub (23, 24) des Bearbeitungswerkzeugs (37) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (37) durch eine Zuführung eines Schmiermittels, insbesondere durch Aufsprühen des Schmiermittels, auf das Führungselement (54) am Abstreifer (31) geschmiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Abstreifer (51) und dem Führungselement (54) ein Schmiermittelelement (68) und/oder Gleitelement positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (37) als Stanzbearbeitungswerkzeug ausgebildet ist und einen Schaft (43) mit einem Stanzstempel (44) aufweist, wobei der Stanzstempel (44) im Durchmesser oder Querschnitt kleiner als die Dicke des zu bearbeitenden plattenförmigen Werkstückes (10) ausgebildet ist.